Dc/ac инвертор: принцип работы, схемотехника, встроенное по / хабр

Введение

Техническая литература, в том числе и хорошо известная разработчикам “Trilogy of Magnetics” , изданная компанией Würth Elektronik, а также спецификации типа Data Sheet на микросхемы управляющих контроллеров DC/DC-преобразователей, предоставляет разработчикам аппаратного обеспечения всевозможные полезные советы по проектированию. Но поскольку жизнь не стоит на месте, мы чаще всего вынуждены обращаться именно к спецификациям, а они, как правило, не могут создать полную картину. Кроме того, каждый изготовитель делает акцент на свой компонент, рекламируя его уникальные свойства, в чем нет ничего зазорного. В результате в большинстве случаев практически отсутствуют сравнительные измерения ЭМП для возможных вариантов решений, полученных не только на симуляторах, но и инструментальным путем в качестве доказательства эффективности принятых мер, обеспечивающих требования по ЭМС.

Почему этот вопрос настолько важен? Ответ прост: во‑первых, из-за роста использования электронного оборудования электромагнитная обстановка все время ухудшается, это общая проблема. Во‑вторых, именно импульсные DC/DC-преобразователи являются одним из факторов ее ухудшения. Дело в том, что данные устройства представляются наиболее экономичным решением в части формирования питания для остальных игроков на этом поле: они компактны, отличаются универсальностью и высокой эффективностью (КПД), а потому обычно не требуют охлаждения. Но их природа, а именно импульсное преобразование энергии, напрямую связана с генерацией ЭМП. И проблема усугубляется тем, что DC/DC-преобразователи становятся наиболее распространенными устройствами в составе электронного и электротехнического оборудования. Практически каждая печатная плата содержит не один, несколько DC/DC-преобразователей разной топологии, что связано с распространением весьма удобной для проектировщиков такого оборудования архитектуры распределенного питания и организации питания по технологии PoL (Point of Load), когда источник максимально приближен к своей нагрузке с питанием от общей промежуточной шины.

Для эффективного решения возникающих при этом проблем ЭМС разработчикам систем питания могут помочь только результаты сравнительных измерений на соответствие требованиям ЭМС вариантов однотипных DC/DC-преобразователей, выполненных на основе одних и тех же типов дискретных элементов с одним и тем же управляющим интегральным контроллером. Такой подход предоставляет специалистам уникальную возможность лучше понять проходящие в DC/DC-преобразователях процессы, влияющие на уровень генерируемых ими ЭМП, и углубить свои знания в данной области. В предлагаемой статье на основе теории и практики, а также инструментального анализа, на базе реальных прототипов DC/DC-преобразователей и комплексного подхода, затрагивающего схемотехнику и конструктивное исполнение, наглядно демонстрируется, что, как и почему влияет на уровень ЭМП. Как результат, вы, получив дополнительные знания по решению проблемы, сможете с пониманием нюансов происходящих процессов реализовать оптимальное с точки зрения ЭМП конечное решение преобразователя

И это важно для того, чтобы выполнить жесткие требования современных и будущих стандартов по ЭМС

Понятие о преобразователях DC DC

Как следует из названия, данный тип устройств преобразует входное напряжение постоянного тока в такое же на выходе, но другого номинала. DC – английская аббревиатура, Direct Current – постоянный ток.

Поскольку для работы трансформатора принципиальным является наличие переменного напряжения, то в указанных преобразователях используется иной принцип. DC–DC устройства представлены двумя основными типами:

Инверторные, в которых вначале выполняется преобразование постоянного напряжения в переменное, высокой частоты, которое поступает на малогабаритный высокочастотный трансформатор.
Импульсные, у которых основными элементами являются накопительный дроссель и конденсатор.

Строго говоря, все перечисленные устройства относятся к импульсным, но указанные различия позволяют отнести их к разным группам.

Принцип работы импульсного преобразователя

Симисторный стабилизатор напряжения

Разработано несколько типов конструкций преобразователей, которые отличаются принципом работы:

step-down (buck converter) – устройства, способные понижать входное напряжение до заданного;
step-up (boost converter) – используются тогда, когда необходимо повысить напряжение на выходе относительно входного;
buck-boost converter – способен работать как на понижение, так и на повышение напряжения;
SEPIC (single-ended primary-inductor converter) – имеет аналогичные параметры, но работает по другому принципу;
inverting converter – основное назначение – инверсия полярности напряжения.

Практически все конструкции используют в работе свойство индуктивности к накоплению энергии. Цепь с катушкой индуктивности (дросселем) управляется ключом, роль которого выполняет быстродействующий транзистор. Различия в схемах заключаются во взаимном расположении дросселя, накопительной емкости и ключевого элемента.

Step-down

Схема содержит индуктивность, расположенную после ключевого элемента и включенную последовательно с нагрузкой. При открытом ключе через дроссель начинает протекать ток. Диод в это время закрыт. После закрытия ключа ток не прекращается мгновенно, а продолжает циркулировать в том же направлении, но уже через открытый диод.

В дальнейшем цикл работы повторяется. Емкость на выходе позволяет сглаживать пульсации выходного напряжения.

Step-up

Данный повышающий преобразователь напряжения также содержит дроссель, соединенный последовательно с нагрузкой, но располагается он до ключа. При открытом ключе через индуктивность течет ток, который линейно растет. После закрытия ключа ток продолжает идти уже через открытый диод в нагрузку. При этом напряжение на входе складывается с ЭДС самоиндукции дросселя.

Остальные схемы имеют аналогичную схемотехнику.

Во всех случаях диод блокирует нагрузку от ключа в необходимом месте цикла преобразования. Падение напряжения на диоде вызывает рассеивание дополнительной мощности, что снижает КПД устройства. Поэтому вместо обыкновенных диодов с падением около 0.7В используют быстродействующие диоды Шоттки, падение напряжения на которых составляет 0.4В.

Отличия импульсного блока питания от обычного трансформаторного

Схема трансформаторного стабилизированного источника питания.

Традиционный «трансформаторный» блок питания строится по схеме: трансформатор — выпрямитель с фильтром — стабилизатор выходного напряжения (может отсутствовать). Схема несложна и отработана годами, но у нее есть существенный недостаток – при увеличении мощности опережающими темпами растут габариты и вес.

В первую очередь растут размеры и масса трансформатора. Для повышения тока надо увеличивать сечение обмоток, но главный вклад в массогабаритные характеристики вносит сердечник. Не вдаваясь в физические подробности, можно отметить, что эту проблему можно обойти, увеличив частоту, на которой происходит трансформация. Чем выше частота, тем меньшим сердечником можно обойтись. Не зря в авиации и кораблестроении используются электросети на частоту 400 Гц. Многие элементы получаются гораздо легче и компактнее. Но в быту негде взять повышенную частоту. 50 Гц в розетке – все, что доступно потребителю. Поэтому блоки питания на большие токи строят по другому принципу. В них переменное напряжение сети выпрямляется, а затем из него «нарезаются» импульсы более высокой (до нескольких десятков килогерц) частоты. За счет этого трансформатор получается маленьким и легким без потери мощности. Это главное, чем отличается любой импульсный блок питания от обычного.

Еще один источник повышенных размеров и габаритов – стабилизатор. В традиционных БП применяются линейные стабилизаторы. Они требуют повышенного входного напряжения, а разница между входом и выходом, умноженная на ток нагрузки, бесполезно рассеивается. Это ведет к дополнительному увеличению массы трансформатора, который должен обеспечивать необходимый бесполезный запас по мощности, а также требует больших и тяжелых теплоотводящих радиаторов. В ИИП это делается по другому принципу. Напряжение стабилизируется методом изменения ширины импульсов. Это позволяет повысить КПД и не требует отвода излишнего тепла в таком количестве.

В видео-сравнение линейного и импульсного блоков питания.

К недостаткам импульсников можно отнести усложненную схемотехнику и повышенные требования к надежности элементов. Эти минусы сходят на нет с ростом мощности. Считается, что для выходных токов до 2..3 ампер подходят трансформаторные блоки с линейными стабилизаторами, а чем выше нагрузка, тем ярче начинают проявляться преимущества ИИП. При токах от 10 А обычно о трансформаторных БП речь уже не идет.

Преобразователь напряжения DС-DC с гальванической развязкой

Классическая схема DC-DC устройств отличается существенным недостатком, который заключается в гальванической связи входа и выхода. В связи с этим имеется высокая вероятность удара электрическим током.

Для повышения безопасности перечисленные выше схемы могут комплектоваться разделительным трансформатором, который осуществляет гальваническую развязку входных и выходных цепей.

Обратите внимание! Наличие трансформатора позволяет проектировать устройства с несколькими значениями выходного напряжения. Разделительный трансформатор импульсных источников имеет небольшие габариты и массу, поскольку работает на высокой частоте

Разделительный трансформатор импульсных источников имеет небольшие габариты и массу, поскольку работает на высокой частоте.

Обратная связь для контроля за выходными параметрами осуществляется через дополнительную обмотку трансформатора либо через оптрон.

Повышающий преобразователь с разделительным трансформатором вместо дросселя называется обратноходовым (flyback converter).

DC-DC конвертер 12В — 5В 3А 15Вт

Всем привет! Это не обзор, а так сказать, мини-тест DC-DC конвертера 12В — 5В 3А. Подобный преобразователь напряжения уже рассматривался на Mysku (к сожалению, я его не смог найти, но надеюсь, что всё-таки найду), и тот обзор склонил меня к покупке аналогичного DC-DC конвертера, но у другого продавца, и немного другого исполнения, поэтому речь пойдёт об различиях этих моделей. С момента заказа прошло ровно три недели, и преобразователи приехали ко мне в мелком пакете. Трэк-номера мне не дали. Вот фото:

Надо сказать, что заказывая эти преобразователи, я планировал их немного переделать, а именно изменить цепь, задающую выходное напряжение, чтобы получить на выходе напряжение 3,3в, при нужном мне токе не более 1А. Что мне удастся это сделать, я был просто уверен.

Первым делом я снял с одного преобразователя заднюю крышку, чтобы вынуть печатную плату и надругаться над ней. И тут меня ждало горькое разочарование! Печатная плата со всем содержимым была залита жёстким непрозрачным компаундом, из которого торчали только входные и выходные провода! Это было очень неожиданно и неприятно. По этой причине фотографий с расчленёнкой не будет, как не будет и переделки преобразователя на 3,3 вольта. Но главное, что когда я ещё раз внимательно прочитал описание конвертера на сайте, то понял, что он и должен быть залитым, это указано прямым текстом. В общем сам дрова.

Вот фотки со снятой нижней крышкой, правда фоткал на сей раз мобльником.

Что там у преобразователя внутри, совершенно непонятно, а очень хотелось бы знать. Единственное, что удалось разглядеть, так это слегка выступающий из компаунда уголок электролитического конденсатора, зелёного с золотым, то есть вроде не самого плохого, но то, что он стоит так криво, совсем не радует. Общая глубина заливки порядка 12мм, то есть плата с элементами имеет высоту не более 10мм. Компаунд жёсткий, эпоксидный, как и говорится на сайте, но если заливка выполнена без предварительного обволакивания, то есть вероятность растрескивания элементов конвертера. Как правило производители даже пассивных компонентов запрещают прямую заливку «жёсткими» компаундами.

Оставалось только испытать преобразователь как есть, так как применение для него, в принципе, уже найдено. Погонял я его в трёх режимах, на выходном токе в 1А, 2А и 3А, при входном напряжении от 12 до 17 вольт. При токе в 1А нагрев незначительный, при токе в 2А нагрев уже заметный, причём, видимо, теплопроводность компаунда выше, чем пластика, и снаружи преобразователь куда холоднее, чем если пощупать сам компаунд. Думаю, при токе в 2А преобразователь может работать неограниченно долго даже при повышенной до 40-50 градусов внешней температуре. При токе нагрузки в 3А преобразователь нагревался очень заметно снаружи, а прикосновение к компаунду уже обжигало, так что я бы не стал использовать его долгое время в таком режиме, да ещё при повышенной температуре. 2А для многих применений достаточно.

Напряжение на выходе было очень стабильным, без нагрузки составляло 5,12в, с нагрузкой 1А — 5,10В, с нагрузкой 2А — 5,08В, с нагрузкой 3А — 5,07В. Думаю, это больше влияло сопротивление проводов, а у самого преобразователя просадка вообще практически нулевая.

Испытал также, какое минимальное напряжение на входе преобразователя. Так, при токе нагрузки в 2А напряжение на выходе начинало снижаться при снижении входного напряжения ниже 7 вольт. По моему нормально.

Широтно-импульсная модуляция

Регулировка выходных параметров осуществляется управлением длительностью открытого и закрытого состояния ключевого элемента. Наиболее распространен принцип широтно-импульсной модуляции.

Транзистор коммутируется высокочастотными импульсами постоянной частоты. Время открытия и закрытия определяется шириной импульсов. Следящая схема контролирует выходное напряжение, сравнивая его с опорным. Сигнал рассогласования поступает на модулятор, регулирующий параметры импульсов управления.

В современных конструкциях все эти функции возложены на специализированную интегральную микросхему, благодаря чему схемотехника импульсных блоков питания с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) отличается простотой и надежностью.

Параметры импульсных преобразователей

Импульсные источники отличаются специфичными параметрами, в отличие от традиционных конструкций:

Отрицательное входное сопротивление. При повышении входного напряжения ток потребления снижается. Вызвано это сокращением времени открытого состояния ключевого элемента.

Важно! По этой причине импульсные источники питания более надежно работают при повышенном напряжении на входе (в допустимых пределах)

Импульсные помехи. Источником помех является ключ преобразователя, поскольку в момент коммутации возникают резкие броски тока. Для снижения помех требуется наличие фильтров не только на выходе, но и на входе устройства.
Диапазон входного напряжения может быть довольно большим, поскольку состояние выхода находится в зависимости от времени нахождения ключа в открытом и закрытом состояниях.
Вход и выход гальванически связаны. Этот факт накладывает особые требования по безопасности.

Как устроен ШИМ контроллер

В стабилизированных и регулируемых источниках питания напряжение на выходе поддерживается методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Суть метода в том, что первичная обмотка питается импульсами неизменной амплитуды и частоты. Для регулировки напряжения в зависимости от нагрузки или выбранного уровня изменяется ширина импульса. Трансформированные во вторичную обмотку импульсы затем выпрямляются и усредняются на выходном конденсаторе фильтра. Чем больше ширина импульса, тем выше усредненное напряжение. Если в результате увеличения тока нагрузки напряжение на выходе просело, ШИМ-контроллер сравнивает выходное напряжение с заданным и дает команду увеличить ширину импульсов. Если напряжение увеличилось, ширина импульсов уменьшается. Среднее напряжение также уменьшается.

Принцип регулирования выходного напряжения методом широтно-импульсной модуляции.

Культовой микросхемой для построения импульсных источников считается TL494. На ее примере можно разобрать принцип действия шим контроллера блока питания.

Распиновка TL494.

Назначение выводов микросхемы указано в таблице.

Назначение	Обозначение	Номер вывода	Номер вывода	Обозначение	Назначение
Прямой вход усилителя ошибки 1	IN1	1	16	IN2	Прямой вход усилителя ошибки 1
Инверсный вход усилителя ошибки 1	IN1	2	15	IN2	Инверсный вход усилителя ошибки 1
Выход обратной связи	FB	3	14	Vref	Выход опорного напряжения
Управление временем задержки	DTC	4	13	ОТС	Выбор режима работы
Частотозадающий конденсатор	C	5	12	VCC	Напряжение питания
Частотозадающий резистор	R	6	11	С2	Коллектор 2-го транзистора
Общий провод	GND	7	10	E1	Эмиттер 1-го транзистора
Коллектор 1-го транзистора	C1	8	9	E2	Эмиттер 2 -го транзистора

На выводы 7 и 12 подается напряжение питания +7..40 вольт. На выходе микросхемы установлены два транзистора, которые можно использовать для управления внешними ключами. Коллекторы (выводы 8 и 11) и эмиттеры (10 и 9) выходных транзисторов никуда не подключены. Их можно включать по схеме с открытым коллектором или с открытым эмиттером. Микросхема оптимизирована для управления ключами на биполярных транзисторах, но с использованием немного усложненных схемотехнических решений можно переключать и полевые транзисторы.

Структурная схема TL494.

Частоту генератора задают элементы, подключаемые к выводам 5 и 6. Напряжением на выводе 4 ограничивают ширину выходного импульса. Это необходимо для исключения «перехлеста» открытия транзисторов чтобы избежать ситуации, когда оба ключа оказываются открыты. Через этот вывод также можно организовать мягкий пуск БП. Вывод 13 служит для перевода микросхемы в однотактный режим. Если его подключить к общему проводу, импульсы на выводах обоих ключей станут одинаковыми. На выводе 14 постоянно присутствует образцовое напряжение, равное +5 вольтам. Оно может быть использовано в любых схемотехнических целях.

Выводы 1 и 2 служат прямым и инверсным выводами усилителя ошибки. Если напряжение на выводе 1 превышает напряжение на 2 ноге, то ширина выходных импульсов будет уменьшаться пропорционально разнице на этих выводах. Если напряжение на 2 выводе выше, чем на 1, то на выходе импульсы будут отсутствовать. Также работает второй усилитель ошибки (выводы 16 и 15). Выходы обоих усилителей соединены по схеме ИЛИ и подключены к ноге 3. Первый усилитель обычно используют для регулирования напряжения, второй – для регулирования тока.

Схема ИИП на TL494.

В качестве примера можно рассмотреть схему лабораторного источника на данной микросхеме. Здесь применены практически все технические решения, описанные выше. Регулируемая обратная связь, выполненная на операционных усилителях OP1..OP4, позволяет настраивать уровень выходного напряжения и ограничивать ток. Для создания импульсного напряжения используется полумостовой инвертор на биполярных транзисторах, подключенных к микросхеме посредством драйвера.

Для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.

Также при создании ИИП применяются и другие микросхемы-регуляторы ШИМ. Они могут отличаться от TL494 по функционалу и назначению выводов, но в них используются те же принципы. Разобраться в их работе не составит труда.

Формирование синусоидальной формы сигнала с помощью ШИМ

~~курильщика~~

Расчет значений для формирования синуса

n — значение скважности в данной дискретной точке
A — амплитуда сигнала, то есть максимальное значение скважности. У нас это 1000
pi/2 — 1/4 периода синуса попадает в pi/2, если считаем 1/2 периода, то pi
x — номер шага
N — количество точек

Использую для статьи старенький микроконтроллер STM32F100RBT6 (отладка STM32VL-Discovery), его частота 24 МГц.
Считаем сколько тактов будет длиться период 20 мс: 24 000 000 Гц / 50 Гц = 480 000 тиков
Значит половина периода длится 240 000 тиков, что соответствует частоте 24 кГц. Хотите повысить несущую частоту — берите камень шустрее. 24 кГц наши уши все таки услышат, но для тестов или железки, стоящей в подвале пойдет. Чуть позже я планирую перенести на F103C8T6, а там уже 72 МГц.
240 000 тиков… Тут логично напрашивается 240 точек на половину периода

Таймер будет обновлять значение скважности каждые 1000 тиков или каждые 41,6 мкс

тут

Справка

Эффект «плавающей» земли в основном вызывается изменением магнитного потока. В DC/DC-преобразователях сам принцип преобразования: постоянный ток — переменный ток — постоянный ток предполагает высокоскоростное переключение входных и выходных цепей между собой, что приводит к изменению площади активной электрической цепи и наводке паразитного напряжения «плавающей» земли на выход.

Но правильное размещение входного/выходного конденсатора и правильное проектирование «земляного» слоя позволяет изолировать выход от этой наводки.

Кроме того, правильное расположение слоев печатной платы гарантирует, что точка «истинной» земли будет находиться в месте соединения вывода нагрузки с общим проводом без учета изменяющихся площадей цепи и токов.

Полезные советы

В этом разделе будут рассмотрены некоторые моменты, учет которых при проектировании электронных устройств позволит избежать проблем, связанных с эффектом «плавающей» земли. На рис. 12 показано, что магнитные поля проводников с током, пересекающихся между собой под прямым углом, не взаимодействуют.

Линии магнитного поля вокруг параллельных проводников с одинаковыми токами, протекающими в одном направлении, взаимно компенсируются между проводниками и складываются за ними. Следовательно, чем шире дорожки на печатной плате, тем меньшей индуктивностью они обладают (рис. 13).

Линии магнитного поля вокруг параллельных проводников с одинаковыми токами, протекающими в противоположных направлениях, взаимно компенсируются вне проводников и складываются между ними. Следовательно, уменьшение площади электрической цепи приведет к уменьшению магнитного потока и индуктивности. Этот факт объясняет, почему путь протекания обратного переменного электрического тока по нижней стороне платы всегда проходит под путем протекания тока по верхней стороне платы (рис. 14).

Рис. 15 показывает, почему углы увеличивают индуктивность. Прямой проводник чувствует только собственное магнитное поле, но в углу он начинает чувствовать еще и поле от своего изогнутого участка. Таким образом, магнитное поле в месте перегиба проводника увеличивается, и возрастает его индуктивность.

На рис. 16 показано, что отсутствие под дорожкой части «земляного» слоя приводит к увеличению магнитного потока и появлению эффекта «плавающей» земли.

Влияние ориентации компонента на эффект «плавающей» земли приведен на рис. 17.

Возможно, вам также будет интересно

В статье рассматриваются DC/DC-преобразователи специального назначения серии МДМ мощностью 60–1000 Вт, предназначенные для построения отказоустойчивых систем электропитания. Модули серии МДМ разработаны в ходе ОКР «Мираж-В», техническое задание на которую согласованно с 22 ЦНИИИ МО РФ и начальником пятого направления Управления развития базовых технологий и спецпроектов УНВ. Анализ данных таблиц 1 и 2 показывает, что основные

Компания Keysight Technologies, Inc. объявила о начале выпуска нового экономичного и гибкого одноканального прибора, который поможет ускорить создание нового поколения телекоммуникационных систем, функционирующих в миллиметровом диапазоне, а также радаров и систем спутниковой связи. Новая модель осциллографов серии UXR от компании Keysight — UXR0051AP Infiniium UXR-Series работает во временной области как осциллограф реального времени с полосой

Рассмотрен комплексный подход к расчету параметров измерительного моста с фиксированным и стандартизированным уровнем входного сигнала. Получены математические выражения, которые могут применяться при проектировании для расчета сопротивлений измерительного моста при заданных исходных параметрах.

Возможно, вам также будет интересно

Начало. Часть 1. Ослабление электромагнитных воздействий со стороны сети электропитания Использование структур источников питания, адаптированных к «плохой» сети электропитания Для обеспечения адаптации источников питания к «плохой» электросети используются специальные структурные и схемотехнические методы. К числу основных классов таких источников питания можно отнести: источники гарантированного питания (ИГП); источники бесперебойного питания (ИБП) — Uninterruptable Power Supply (UPS);

В наше время бурного роста силовой преобразовательной техники трудно себе представить линейный блок питания у современного бытового прибора. Например, в отличие от предшественника, имеющего вторичный источник питания (ВИП) весом несколько килограммов, современный телевизор получает питание от импульсного многоканального источника с несравнимо меньшими массой и габаритами, обладающего большими функциями и возможностями. Причем частоты преобразования энергии стали

Решению задачи ограничения зарядного тока посвящено немало работ, в которых описаны устройства так называемого «мягкого включения». В этом обилии схемных решений бывает трудно выбрать то, которое оптимально подходит для решения поставленной задачи. В данной статье рассмотрены базовые методы плавного заряда конденсатора и сделаны соответствующие выводы о целесообразности использования конкретного решения в конкретных ситуациях.

Внешний осмотр, элементная база

Какой стабилизатор напряжения лучше

Первоначально dc dc преобразователи строились на дискретных аналоговых элементах. Схемы подобных устройств отличались высокой сложностью и были под силу только подготовленным специалистам.

По мере совершенствования элементной базы, в частности, с появлением специализированных интегральных микросхем, стало возможным создавать устройства с минимальным количеством деталей, к тому же не требующие настройки и регулировки.

Усложняя элементарную схему из технической документации на ИМС, можно существенно улучшить эксплуатационные показатели преобразователя. В частности, добавление мощного ключевого транзистора увеличивает максимальный ток нагрузки, в отличие от прямого включения ИМС.

Топологии для формирования синусоидального сигнала

следующим образом

Плюсы:

Минимально возможное количество силовых транзисторов, а значит потери в 2 раза меньши и стоимость устройства тоже ниже
Сквозной ноль. Это упрощает процесс сертификации, особенно CE и ATEX. Связано это с тем, что сквозной ноль позволяет системам защиты по входу (например, УЗО) срабатывать так же при возникновение аварии в выходных цепях после преобразователя
Простая топология, что позволяем максимально уменьшить стоимость изделия при мелко-
и средне серийном производстве

Минусы:

Необходимость двухполярного источника питания. Как видите на схему инвертора надо подавать ±380В и еще ноль
Удвоенное количество высоковольтных конденсаторов. Высоковольтные конденсаторы большой емкости и с малым ESR на мощностях от 3-4 кВт начинают составлять от 20 до 40%
стоимости компонентов
Применение электролитических конденсаторов в «делителе». Они сохнут, подобрать конденсаторы с одинаковыми параметрами практически нереально, а если учесть, что параметры электролитов меняются в процессе эксплуатации, то и бессмысленно. Заменить на пленку можно, но дорого

Плюсы:

Очень высокая надежность. Она в основном обусловлена качеством системы управления силовыми транзисторами и не зависит от деградации компонентов
Входная емкость требуется в разы, а то и на порядок меньше. Необходимо лишь обеспечить расчетное значение ESR. Это позволяет использовать пленочные конденсаторы при сохранение себестоимости. Пленочные конденсаторы — не сохнут, лучше ведут в суровых температурах, рабочий ресурс на порядок выше, чем у электролитов
Минимальные пульсации напряжения на транзисторах, а значит можно применить транзисторы на меньшее напряжение
Простота и понятность алгоритмов работы. Это приводит к значительному уменьшению времени на разработку изделия, а также на его пуско-наладочные работы

Минусы:

Увеличенное количество силовых транзисторов, а значит необходимо более серьезное охлаждение. Увеличение цены на транзисторах, но за счет меньшего количества конденсаторов это скорее даже плюс
Повышенная сложность драйвера, особенно при требованиях к наличию гальванической развязки

Небольшой итог

Резюме

Эффект «плавающей» земли представляет проблему практически для всех видов электронных приборов. Например, на мониторе или телевизоре он может вызвать зашумленное изображение, в аудиоустройствах — фоновый шум. В цифровых системах могут наблюдаться даже ошибки в вычислениях, что может привести к катастрофическим последствиям.

Интуитивный подход и детальное моделирование паразитных элементов при проектировании печатной платы позволят свести к нулю влияние «плавающей» земли на параметры цепи.

При разработке печатной платы сначала выбирайте точку «истинной» земли в том месте, к которому будете подключать нагрузку. Затем упростите динамику электрической цепи, замените конденсаторы и дроссели источниками напряжения и тока. Ищите площади, ограниченные протекающим током, и минимизируйте их в каждом состоянии схемы. Обеспечьте одинаковую длину пути, преодолеваемую током в каждом состоянии схемы.

В большинстве случаев данные меры приведут к приемлемому результату. Если этого недостаточно, оптимизируйте сопротивление «земляного» слоя и пути перезаряда паразитных конденсаторов через все ключи и вниз к пути протекания возвратного тока.

Независимо от сложности схемы базовые принципы возникновения рассматриваемого эффекта не изменяются — изменения магнитного потока должны быть минимизированы или изолированы.