И.В. Свиридова1, О.Н. Чирков2, И.В. Остроумов3

1-3 ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» (г. Воронеж, Россия)

1 ri-ss-ka@mail.ru; 2 chir_oleg@mail.ru, 3vanik07@mail.ru

Постановка проблемы. При малых токах нагрузки обратноходовой преобразователь функционирует в режиме разрывных токов (DCM), что приводит к увеличению амплитуды пульсаций выходного напряжения и появлению паразитных звонов. Традиционное решение — увеличение индуктивности — противоречит требованиям миниатюризации и повышения плотности мощности. Сердечники с равномерным зазором резко насыщаются при превышении порогового тока, вызывая нелинейные искажения. Таким образом, требуется разработка простого и технологичного способа сохранения режима непрерывных токов (CCM) обратноходового преобразователя во всем диапазоне нагрузок.

Цель. Экспериментально подтвердить эффективность применения ферритового сердечника со ступенчатым воздушным зазором для предотвращения перехода обратноходового преобразователя в режим разрывных токов при минимальной нагрузке.

Результаты. Рассмотрена методика стабилизации обратноходового преобразователя, в котором стандартный сердечник заменен на сердечник со ступенчатым зазором, изготовленный методом лазерной проточки. Приведена инженерная методика расчета геометрии зазора. Описана технология изготовления образца сердечника со ступенчатым зазором (глубина первой ступени ~0,1 мм, площадь ступени равна 1/2 исходной площади). Получены осциллограммы работы преобразователя с оригинальным и модифицированным сердечником в четырёх характерных режимах, которые показали, что в условиях минимального входного напряжения и минимальной нагрузки оригинальный сердечник работает в DCM, тогда как модифицированный сердечник сохраняет CCM; во всех остальных рабочих точках (максимальные нагрузка и напряжение) преобразователь также остается в ССМ.

Практическая значимость. Разработанная методика позволяет создавать компактные обратноходовые преобразователи с улучшенными массогабаритными показателями за счёт отказа от традиционного увеличения индуктивности первичной обмотки, что особенно важно для современной маломощной и средней силовой электроники. Использование сердечников со ступенчатым воздушным зазором обеспечивает стабильную работу преобразователя в CCM при минимальных и нулевых нагрузках, значительно снижая пульсации напряжения и подавляя паразитные высокочастотные звоны. Предложенный инженерный алгоритм расчета геометрии зазоров дает возможность целенаправленно проектировать источники питания, устойчивые к широкому диапазону входных напряжений и токов нагрузки.

Свиридова И.В., Чирков О.Н, Остроумов И.В. Методика стабилизации обратноходового преобразователя с использованием ферритового сердечника со ступенчатым воздушным зазором // Радиотехника. 2026. Т. 90. № 7. С. 51-56. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202607-09

1. Mantzanas P., Barwig M., Kuebrich D., Duerbaum T. Efficiency improvement of a flyback converter by employing a stepped air-gap transformer // 2016 18th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'16 ECCE Europe). Karlsruhe. Germany. 2016. Р. 1-10.
2. Бобылкин И.С., Чирков О.Н., Куземкин А.А. Влияние компоновки и материалов на эффективность проектирования и оптимизацию параметров силовых трансформаторов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2025. Т. 21. № 1. С. 98-102.
3. Чирков О.Н., Хрипунков А.П. Основные принципы разработки топологии при проектировании печатных плат с высоко-скоростными цифровыми интерфейсами // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2025. Т. 21. № 2. С. 161-168.
4. Чирков О.Н., Костюков А.С., Хрипунков А.П. Методика проектирования печатных плат для работы с высокоскоростными цифровыми интерфейсами // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2025. Т. 21. № 3. С. 163-173.
5. Чирков О.Н., Снигур Д.В. Методика повышения точности расчёта индуктивных и ёмкостных характеристик печатных проводников радиоэлектронных устройств // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2026. Т. 22. № 1. С. 183-187.
6. Чирков О.Н. Методика расчета индуктивных и емкостных характеристик печатных проводников // Сб. науч. трудов «Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем». Воронеж: Воронежский государственный технический университет. 2025. С. 164-167.