Ćuk 转换器在哪里

电器工程 转换器 磁学
2022-01-19 04:33:31

根据“电子艺术”(第 651 页)和其他互联网资源,ćuk 开关转换器具有最理想的特性:连续输入和输出电流波形、升压和降压以及“零输出纹波”电流。像 eBay 这样的任何商店都出售大量的开关转换器(例如:这个),但我在任何地方都找不到如此低价的 ćuk 转换器(甚至几乎没有高价)。他们是否有问题使他们不受欢迎?为什么不卖?

1个回答

有几个原因。

  1. 极性

    Ćuk 转换器必须始终具有相反的输入和输出极性。这使得它们有些不灵活,并且会阻止它们用于任何只想降低/降压或升高/提高输入到输出电压的应用。Ćuk 转换器可以完成您链接的降压转换器所做的唯一方法是将输入与输出完全隔离。这显着增加了已经更复杂的 Ćuk 转换器的复杂性、成本和尺寸,同时对性能产生了轻微的负面影响。一旦考虑到所有这些因素,这种拓扑结构的理论优势就不再那么引人注目了。

  2. 控制

    Ćuk 转换器很难控制并在负载范围内保持稳定,最重要的是,不能使用 PWM 控制器进行控制。Ćuk 转换器是四阶系统,难以对其进行补偿,控制更是如此。您链接的降压转换器使用了一个相当软糖的部件,UC2/384*电流模式 PWM 控制器芯片之一。这些部件既便宜又成熟,可用于构建降压、升压、反激、正激和其他拓扑,就像任何其他 PWM 控制器芯片一样。PWM 控制器无法控制 Ćuk 或 SEPIC 等四阶拓扑。由于 PWM 控制简单且有效,仅凭这种质量,Ćuk 转换器的普及程度总是比其他更简单的拓扑少得多。

  3. 规定

    上述两点肯定有所贡献,但这绝对是 Ćuk 转换器从未见过任何形式的大规模商业应用的主要原因:瞬态响应和调节。我喜欢从实践和理论的角度来看待开关拓扑,并且我认为 rĆuk 转换器似乎是其他拓扑的完美或合乎逻辑的结论。任何适用于更简单拓扑的性能改进都可以在很大程度上归功于 Ćuk 拓扑。它看起来真的是我们应该使用的东西,不是吗?

    我们应该使用它,而且如果它像一个出色的开关拓扑一样简单,我们就会使用它。这里被忽略的最重要的事情是,当涉及到人们需要和购买的实际产品、转换器、设备时,他们并不是在购买开关拓扑结构。他们甚至没有专门购买开关转换器,只是碰巧开关转换器非常适合他们的需求。他们正在购买电压调节器。如果您愿意,也可以使用稳压电源。他们想要一个特定的电压,只是那个电压。当然,那里有可调节的转换器,甚至可以说大多数都是可调节的,但你仍然想要一个固定的输出电压。你可以改变它是什么。但是一旦你将它设置为 7V,你希望它保持在 7V 并且不要随机偏离 2V,除非你告诉它。

    电压调节和瞬态响应齐头并进,实际上是一回事。当负载发生变化时,为了保持固定的输出电压,转换器必须做出适当的响应,但没有转换器可以立即做到这一点。根据负载变化的速度和幅度,总会有少量的电压暂降。瞬态响应越快,调节越好。这也适用于输入。输入可能会发生变化,为了保持稳定,转换器必须再次做出适当的响应。

    虽然 Ćuk 坦率地说是一种非常漂亮的开关拓扑,但它并不是一个非常好的电压调节器。它很慢,并且由于其高阶性质,总是比简单的拓扑慢。无论 Ćuk 的瞬态响应有多好,它都会比更简单的低阶拓扑差得多。您可以将其理解为滤波器的建立时间。阶数越高,稳定时间越长。再加上控制它们的其他困难,您发现对于相当大的功率,Ćuk 转换器的线路和负载调节以及瞬态响应非常差,您只能将其用作预调节器,并且在输出上使用线性后调节以获得足够稳定的电压以在市场上竞争。到那时,你' 将所有优势重新燃烧为线性稳压器中的热量。虽然令人沮丧,但这是现实。嗯,这让我很沮丧,我有点喜欢 Ćuk。

    当然,有时不需要电压调节,或者可以容忍松散的调节,而 Ćuk 拓扑在该领域不如其他拓扑。非稳压转换器是比例转换器(它们的行为类似于线性变压器,它们将输入乘以一个比率以获得输出。2:1 转换器仅在输出端产生一半的输入电压,无需对其进行调节)。在比率空间中,SAC(正弦幅度转换器)绝对占主导地位。它们几乎没有 EMI,效率超过 98%,并且具有惊人的功率密度(目前市售的单位达到 2870W/in3。是的,你没看错,几乎每立方英寸 3kW。~140W/in3 被认为是相当不错的常规DC/DC转换器。多相高端的可以达到400-500W/in3)。Ćuk 仍然是硬交换拓扑,

  4. 专利

    另一个导致今天使用的 Ćuk 拓扑绝对缺乏的次要原因(但请记住,早期的原因会并且将继续阻止它被广泛使用 - 这个原因只是让它变得更加如此)是拓扑已获得专利,未来对其的改进也已获得专利。我相信 Slobodan Ćuk 博士的原始专利在 90 年代初就到期了,但其他方的后续专利却没有。