Σήμερα θα δούμε αρκετά κυκλώματα απλών, θα έλεγε κανείς ακόμη και απλών, παλμικών μετατροπέων τάσης DC-DC (μετατροπείς DC τάσημία τιμή, σε σταθερή τάση άλλης τιμής)
Ποια είναι τα οφέλη των μετατροπέων παλμών; Πρώτον, έχουν υψηλή απόδοση και, δεύτερον, μπορούν να λειτουργήσουν σε τάση εισόδου χαμηλότερη από την τάση εξόδου. Οι μετατροπείς παλμών χωρίζονται σε ομάδες:
- - λυγισμός, ενίσχυση, αναστροφή.
- - σταθεροποιημένο, μη σταθεροποιημένο.
- - γαλβανικά απομονωμένο, μη μονωμένο.
- - με στενό και ευρύ φάσμα τάσεων εισόδου.
Για να φτιάξετε σπιτικούς μετατροπείς παλμών, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε εξειδικευμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα - συναρμολογούνται ευκολότερα και δεν είναι ιδιότροπα κατά την εγκατάσταση. Λοιπόν, εδώ είναι 14 σχέδια για κάθε γούστο:
Αυτός ο μετατροπέας λειτουργεί σε συχνότητα 50 kHz, η γαλβανική απομόνωση παρέχεται από τον μετασχηματιστή T1, ο οποίος τυλίγεται σε δακτύλιο K10x6x4.5 από φερρίτη 2000NM και περιέχει: πρωτεύον τύλιγμα - 2x10 στροφές, δευτερεύον τύλιγμα - 2x70 στροφές σύρματος PEV-0.2 . Τα τρανζίστορ μπορούν να αντικατασταθούν με KT501B. Δεν καταναλώνεται σχεδόν καθόλου ρεύμα από την μπαταρία όταν δεν υπάρχει φορτίο.
Ο μετασχηματιστής Τ1 τυλίγεται σε δακτύλιο φερρίτη με διάμετρο 7 mm και περιέχει δύο περιελίξεις 25 στροφών σύρματος PEV = 0,3.
Μη σταθεροποιημένος μετατροπέας push-pull που βασίζεται σε πολυδονητή (VT1 και VT2) και ενισχυτή ισχύος (VT3 και VT4). Η τάση εξόδου επιλέγεται από τον αριθμό των στροφών της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή παλμών T1.
Μετατροπέας σταθεροποιητικού τύπου βασισμένος στο μικροκύκλωμα MAX631 της MAXIM. Συχνότητα παραγωγής 40...50 kHz, στοιχείο αποθήκευσης - επαγωγέας L1.
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα από τα δύο τσιπ ξεχωριστά, για παράδειγμα το δεύτερο, για να πολλαπλασιάσετε την τάση από δύο μπαταρίες.
Τυπικό κύκλωμα για τη σύνδεση σταθεροποιητή ενίσχυσης παλμών στο μικροκύκλωμα MAX1674 από τη MAXIM. Η λειτουργία διατηρείται σε τάση εισόδου 1,1 βολτ. Απόδοση - 94%, ρεύμα φορτίου - έως 200 mA.
Σας επιτρέπει να αποκτήσετε δύο διαφορετικές σταθεροποιημένες τάσεις με απόδοση 50...60% και ρεύμα φορτίου έως 150 mA σε κάθε κανάλι. Οι πυκνωτές C2 και C3 είναι συσκευές αποθήκευσης ενέργειας.
8. Εναλλαγή σταθεροποιητή ενίσχυσης στο τσιπ MAX1724EZK33 από τη MAXIM
Τυπικό διάγραμμα κυκλώματος για τη σύνδεση εξειδικευμένου μικροκυκλώματος από τη MAXIM. Παραμένει λειτουργικό με τάση εισόδου 0,91 βολτ, έχει μικρό περίβλημα SMD και παρέχει ρεύμα φορτίου έως 150 mA με απόδοση 90%.
Ένα τυπικό κύκλωμα για τη σύνδεση ενός παλμικού σταθεροποιητή υποβάθμισης σε ένα ευρέως διαθέσιμο μικροκύκλωμα TEXAS. Η αντίσταση R3 ρυθμίζει την τάση εξόδου εντός +2,8…+5 βολτ. Η αντίσταση R1 ορίζει το ρεύμα βραχυκυκλώματος, το οποίο υπολογίζεται από τον τύπο: Is(A)= 0,5/R1(Ohm)
Ενσωματωμένος μετατροπέας τάσης, απόδοση - 98%.
Δύο απομονωμένοι μετατροπείς τάσης DA1 και DA2, συνδεδεμένοι σε ένα «μη απομονωμένο» κύκλωμα με κοινή γείωση.
Η αυτεπαγωγή του πρωτεύοντος τυλίγματος του μετασχηματιστή T1 είναι 22 μH, ο λόγος των στροφών του πρωτεύοντος τυλίγματος προς κάθε δευτερεύον είναι 1: 2,5.
Τυπικό κύκλωμα σταθεροποιημένου μετατροπέα ενίσχυσης σε μικροκύκλωμα MAXIM.
Πολλοί αρχάριοι ραδιοερασιτέχνες δυσκολεύονται να προσδιορίσουν τον τύπο τροφοδοσίας, αλλά δεν είναι τόσο δύσκολο. Οι κύριες μέθοδοι μετατροπής τάσης είναι η χρήση μίας από τις δύο επιλογές σχεδίασης κυκλώματος:
Μετασχηματιστής;
Τροφοδοτικά χωρίς μετασχηματιστή.
Με τη σειρά τους, οι μετασχηματιστές διαφέρουν ανάλογα με τον τύπο του κυκλώματος:
Δίκτυο, με μετασχηματιστή που λειτουργεί σε συχνότητα 50 Hz.
Παλμός, με μετασχηματιστή που λειτουργεί σε υψηλές συχνότητες (δεκάδες χιλιάδες Hz).
Τα κυκλώματα τροφοδοσίας μεταγωγής καθιστούν δυνατή την αύξηση της συνολικής απόδοσης του τελικού προϊόντος αποφεύγοντας στατικές απώλειες σε γραμμικούς σταθεροποιητές και άλλα στοιχεία.
Κυκλώματα χωρίς μετασχηματιστή
Εάν υπάρχει ανάγκη για τροφοδοσία από οικιακό τροφοδοτικό 220 V, οι απλούστερες συσκευές μπορούν να ενεργοποιηθούν από τροφοδοτικά που χρησιμοποιούν στοιχεία έρματος για τη μείωση της τάσης. Ένα πολύ γνωστό παράδειγμα τέτοιου τροφοδοτικού είναι το κύκλωμα πυκνωτή έρματος.
Ωστόσο, υπάρχει ένας αριθμός προγραμμάτων οδήγησης με ενσωματωμένο διακόπτη τροφοδοσίας για την κατασκευή ενός μετατροπέα μείωσης παλμών χωρίς μετασχηματιστή, οι οποίοι βρίσκονται πολύ συχνά σε άλλο εξοπλισμό.
Στην περίπτωση παροχής ρεύματος από πηγή συνεχούς ρεύματος, για παράδειγμα, μπαταρίες ή άλλες γαλβανικές μπαταρίες, χρησιμοποιήστε:
Γραμμικός σταθεροποιητής τάσης (ενσωματωμένος σταθεροποιητής τύπου KREN ή L78xx με ή χωρίς τρανζίστορ διέλευσης, παραμετρικός σταθεροποιητής διόδου zener και τρανζίστορ)
Μετατροπέας παλμών (buck - BUCK, boost - BOOST ή buck-boost - BUCK-BOOST)
Τα πλεονεκτήματα των τροφοδοτικών και των μετατροπέων χωρίς μετασχηματιστή είναι τα εξής:
Δεν χρειάζεται να τυλίξετε τον μετασχηματιστή, ο μετασχηματισμός πραγματοποιείται από τον επαγωγέα και τα κλειδιά.
Συνέπεια του προηγούμενου είναι οι μικρές διαστάσεις των τροφοδοτικών.
Ελαττώματα:
Η απουσία γαλβανικής απομόνωσης, σε περίπτωση δυσλειτουργίας των πλήκτρων, οδηγεί στην εμφάνιση τάσης από την κύρια πηγή ισχύος. Αυτό είναι κρίσιμο, ειδικά εάν ο ρόλος του διαδραματίζεται από ένα δίκτυο 220 V.
Κίνδυνος ηλεκτροπληξίας λόγω γαλβανικής ζεύξης.
Οι μεγάλες διαστάσεις του επαγωγέα σε μετατροπείς υψηλής ισχύος θέτουν υπό αμφισβήτηση τη σκοπιμότητα χρήσης αυτής της τοπολογίας τροφοδοσίας. Με συγκρίσιμες παραμέτρους βάρους και μεγέθους, είναι δυνατή η χρήση μετασχηματιστή, γαλβανικά απομονωμένου μετατροπέα.
Στην εγχώρια βιβλιογραφία, βρίσκεται συχνά η συντομογραφία "IPPN", η οποία σημαίνει: Μετατροπέας τάσης Pulse Buck (ή Boost, ή και τα δύο).
Ως βάση, μπορούν να διακριθούν τρία βασικά σχήματα.
1. IPPN1 - Step-down μετατροπέας, στην αγγλική βιβλιογραφία - BUCK DC CONVERTER ή Step-down.
2. IPPN2 - Μετατροπέας ενίσχυσης, στην αγγλική βιβλιογραφία - BOOST DC CONVERTER ή Step-up.
3. IPPN3 - Μετατροπέας αναστροφής με δυνατότητα αύξησης και μείωσης τάσης, BUCK-BOOST DC CONVERTER.
Πώς λειτουργεί ένας μετατροπέας buck μεταγωγής;
Ας ξεκινήσουμε εξετάζοντας την αρχή λειτουργίας του πρώτου κυκλώματος - IPPN1.
Στο κύκλωμα, μπορούν να διακριθούν δύο κυκλώματα τροφοδοσίας:
1. Το "+" από την πηγή ρεύματος τροφοδοτείται μέσω ενός ιδιωτικού διακόπτη (ένα τρανζίστορ οποιουδήποτε τύπου κατάλληλης αγωγιμότητας) στο Ln (επαγωγέας αποθήκευσης), στη συνέχεια το ρεύμα ρέει μέσω του φορτίου στην πηγή ισχύος "-".
2. Το δεύτερο κύκλωμα αποτελείται από D, επαγωγέα Ln και συνδεδεμένο φορτίο Rn.
Όταν ο διακόπτης είναι κλειστός, το ρεύμα ρέει μέσω του πρώτου κυκλώματος, το ρεύμα ρέει μέσω του επαγωγέα και η ενέργεια συσσωρεύεται στο μαγνητικό του πεδίο. Όταν κλείνουμε (ανοίγουμε) τον διακόπτη, η ενέργεια που αποθηκεύεται στο πηνίο διαχέεται στο φορτίο, ενώ το ρεύμα ρέει μέσω του δεύτερου κυκλώματος.
Η τάση στην έξοδο (φορτίο) ενός τέτοιου μετατροπέα είναι ίση με
Uout=Uin*Ku
Ku είναι ο συντελεστής μετατροπής, ο οποίος εξαρτάται από τον κύκλο λειτουργίας των παλμών ελέγχου του διακόπτη ισχύος.
Ku=Uout/Uin
Ο συντελεστής λειτουργίας "D" είναι ο λόγος του χρόνου που είναι ανοιχτός ο διακόπτης προς την περίοδο PWM. Το "D" μπορεί να πάρει τιμές από 0 έως 1.
ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ: Για IPPN1 Ku=D. Αυτό σημαίνει ότι τα όρια ελέγχου αυτού του σταθεροποιητή είναι περίπου ίσα με 0…Uout.
Η τάση στην έξοδο ενός τέτοιου μετατροπέα είναι παρόμοια σε πολικότητα με την τάση στην είσοδο.
Πώς λειτουργεί ένας μετατροπέας τάσης ενίσχυσης μεταγωγής;
IPPN2 - είναι ικανό να αυξήσει την τάση από την τάση τροφοδοσίας σε μια τιμή δεκάδες φορές μεγαλύτερη. Σχηματικά, αποτελείται από τα ίδια στοιχεία με το προηγούμενο.
Οποιοσδήποτε μετατροπέας αυτού του τύπουπεριέχει τρία κύρια δραστικά συστατικά:
Ελεγχόμενος διακόπτης (διπολικός, πεδίου, );
Μη ελεγχόμενος διακόπτης (διόδου ανόρθωσης);
Αθροιστική επαγωγή.
Το ρεύμα ρέει πάντα μέσω της επαγωγής, αλλάζει μόνο το μέγεθός του.
Για να κατανοήσετε την αρχή λειτουργίας αυτού του μετατροπέα, πρέπει να θυμάστε τον νόμο μεταγωγής για έναν επαγωγέα: "Το ρεύμα μέσω ενός επαγωγέα δεν μπορεί να αλλάξει αμέσως".
Αυτό προκαλείται από ένα φαινόμενο που ονομάζεται self-induced emf ή counter-emf. Δεδομένου ότι το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο επαγωγής εμποδίζει τις ξαφνικές αλλαγές στο ρεύμα, το πηνίο μπορεί να θεωρηθεί ως πηγή ενέργειας. Στη συνέχεια, σε αυτό το κύκλωμα, όταν το κλειδί είναι κλειστό, ένα μεγάλο ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσα από το πηνίο, αλλά, όπως ήδη αναφέρθηκε, δεν μπορεί να αυξηθεί απότομα.
Back-EMF είναι ένα φαινόμενο όταν ένα EMF εμφανίζεται στα άκρα του πηνίου απέναντι από αυτό που εφαρμόζεται. Εάν το παρουσιάσετε σε ένα διάγραμμα για λόγους σαφήνειας, θα πρέπει να φανταστείτε τον επαγωγέα ως πηγή EMF.
Ο αριθμός "1" υποδεικνύει την κατάσταση του κυκλώματος όταν το κλειδί είναι κλειστό. Σημειώστε ότι το τροφοδοτικό και σύμβολοΤα πηνία EMF συνδέονται με θετικούς ακροδέκτες σε σειρά, δηλ. αφαιρούνται οι τιμές EMF τους. Σε αυτή την περίπτωση, η επαγωγή εμποδίζει τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος ή μάλλον επιβραδύνει την ανάπτυξή του. Καθώς μεγαλώνει, μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, η τιμή του back-EMF μειώνεται και το ρεύμα μέσω της αυτεπαγωγής αυξάνεται.
Λυρική παρέκβαση:
Το μέγεθος του αυτο-επαγόμενου emf, όπως και κάθε άλλο emf, μετράται σε Volt.
Κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου, το κύριο ρεύμα ρέει μέσω του κυκλώματος: πηγή ισχύος-επαγωγή-κλειστός διακόπτης.
Όταν ανοίξει ο διακόπτης SA, το κύκλωμα 2. Το ρεύμα αρχίζει να ρέει κατά μήκος του ακόλουθου κυκλώματος: πηγή ισχύος-επαγωγή-δίοδος-φορτίο. Δεδομένου ότι η αντίσταση φορτίου είναι συχνά πολύ μεγαλύτερη από την αντίσταση καναλιού ενός κλειστού τρανζίστορ. Σε αυτήν την περίπτωση, πάλι, το ρεύμα που ρέει μέσω της αυτεπαγωγής δεν μπορεί να αλλάξει απότομα, η αυτεπαγωγή προσπαθεί πάντα να διατηρήσει την κατεύθυνση και το μέγεθος του ρεύματος, έτσι το back-EMF εμφανίζεται ξανά, αλλά σε αντίστροφη πολικότητα.
Προσέξτε πώς συνδέονται οι πόλοι της πηγής ισχύος και της πηγής EMF που αντικαθιστά το πηνίο στο δεύτερο διάγραμμα. Συνδέονται σε σειρά με αντίθετους πόλους και τα μεγέθη αυτών των EMF αθροίζονται.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της τάσης.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επαγωγικής αποθήκευσης ενέργειας, το φορτίο τροφοδοτείται με ενέργεια που ήταν προηγουμένως αποθηκευμένη στον πυκνωτή εξομάλυνσης.
Ο συντελεστής μετατροπής στο IPPN2 είναι ίσος με
Όπως φαίνεται από τον τύπο, όσο μεγαλύτερο D είναι ο κύκλος λειτουργίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση εξόδου. Η πολικότητα της ισχύος εξόδου συμπίπτει με την είσοδο για αυτόν τον τύπο μετατροπέα.
Πώς λειτουργεί ένας μετατροπέας αναστροφής τάσης;
Ο μετατροπέας αναστροφής τάσης είναι μια αρκετά ενδιαφέρουσα συσκευή, επειδή μπορεί να λειτουργήσει τόσο σε λειτουργία μείωσης τάσης όσο και σε λειτουργία αύξησης τάσης. Ωστόσο, αξίζει να ληφθεί υπόψη ότι η πολικότητα της τάσης εξόδου του είναι αντίθετη από την είσοδο, δηλ. εμφανίζεται θετικό δυναμικό στο κοινό καλώδιο.
Η αναστροφή είναι επίσης αισθητή προς την κατεύθυνση στην οποία είναι ενεργοποιημένη η δίοδος D Η αρχή λειτουργίας είναι λίγο παρόμοια με την IPPN2. Ενώ ο διακόπτης Τ είναι κλειστός, συμβαίνει η διαδικασία συσσώρευσης επαγωγικής ενέργειας, η ισχύς από την πηγή δεν φτάνει στο φορτίο λόγω της διόδου D. Όταν ο διακόπτης είναι κλειστός, η επαγωγική ενέργεια αρχίζει να διαχέεται στο φορτίο.
Το ρεύμα συνεχίζει να ρέει μέσω της αυτεπαγωγής, εμφανίζεται ένα αυτοεπαγωγικό ηλεκτρικό κύκλωμα, κατευθυνόμενο με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίζεται μια πολικότητα αντίθετη από την κύρια πηγή ισχύος στα άκρα του πηνίου. Εκείνοι. Ένα αρνητικό δυναμικό σχηματίζεται στη διασταύρωση του εκπομπού τρανζίστορ (αποστράγγιση, εάν), στην κάθοδο της διόδου και στο άκρο της περιέλιξης του πηνίου. Στο αντίθετο άκρο, αντίστοιχα, θετικό.
Ο συντελεστής μετατροπής του IPPN3 είναι ίσος με:
Αντικαθιστώντας απλώς τον κύκλο λειτουργίας στον τύπο, προσδιορίζουμε ότι μέχρι την τιμή D 0,5, αυτός ο μετατροπέας λειτουργεί ως μετατροπέας υποβάθμισης και πάνω από αυτό λειτουργεί ως μετατροπέας ενίσχυσης.
Πώς να ελέγξετε τέτοιους μετατροπείς;
Θα χρειαζόταν πάντα για να περιγραφούν όλες οι επιλογές για την κατασκευή ελεγκτών PWM που θα μπορούσαν να γραφούν αρκετοί τόμοι τεχνικής βιβλιογραφίας. Θα ήθελα να περιοριστώ στο να απαριθμήσω μερικές απλές επιλογές:
1. Συναρμολογήστε ένα ασύμμετρο κύκλωμα πολυδονητή. Αντί για VT3, ένα τρανζίστορ συνδέεται σε κυκλώματα IPP.
2. Μια ελαφρώς πιο σύνθετη επιλογή, αλλά πιο σταθερή ως προς τη συχνότητα, είναι αυτή (κάντε κλικ στην εικόνα για μεγέθυνση).
Κάντε αλλαγές στο διάγραμμα, το VT1 είναι τρανζίστορ, αλλάξτε το διάγραμμα ώστε στη θέση του να υπάρχει ένα τρανζίστορ IPPN.
3. Δυνατότητα χρήσης, ώστε να μπορείτε επίσης να κάνετε πολλές πρόσθετες λειτουργίες είναι κατάλληλες για αρχάριους. Υπάρχει ένα υπέροχο εκπαιδευτικό βίντεο σχετικά με αυτό.
συμπεράσματα
Οι μετατροπείς τάσης μεταγωγής είναι πολύ σημαντικό θέμαστη βιομηχανία τροφοδοτικών για ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Τέτοια κυκλώματα χρησιμοποιούνται παντού και, πρόσφατα, με την ανάπτυξη των "σπιτικών" ή όπως είναι πλέον της μόδας να ονομάζουμε ανθρώπους "DIY" και τη δημοτικότητα του ιστότοπου aliexpress, τέτοιοι μετατροπείς έχουν γίνει ιδιαίτερα δημοφιλείς και σε ζήτηση, μπορείτε να παραγγείλετε μια έτοιμη πλακέτα ενός μετατροπέα που έχει ήδη γίνει κλασικός LM2596 και παρόμοιοι με λίγα μόνο δολάρια και έχετε τη δυνατότητα να ρυθμίσετε την τάση ή το ρεύμα ή και τα δύο.
Μια άλλη δημοφιλής σανίδα είναι η mini-360
Μπορεί να παρατηρήσετε ότι από αυτά τα κυκλώματα λείπει ένα τρανζίστορ. Το γεγονός είναι ότι είναι ενσωματωμένο στο μικροκύκλωμα, εκτός από αυτό, υπάρχει ένας ελεγκτής PWM, κυκλώματα ανάδρασης για τη σταθεροποίηση της τάσης εξόδου και πολλά άλλα. Ωστόσο, αυτά τα κυκλώματα μπορούν να βελτιωθούν με την εγκατάσταση ενός πρόσθετου τρανζίστορ.
Εάν ενδιαφέρεστε να σχεδιάσετε ένα κύκλωμα που να ταιριάζει στις ανάγκες σας, τότε μπορείτε να εξοικειωθείτε με τις σχέσεις σχεδιασμού με περισσότερες λεπτομέρειες στην ακόλουθη βιβλιογραφία:
«Στοιχεία για την κατασκευή τροφοδοτικών», Mikhail Baburin, Alexey Pavlenko, Όμιλος Εταιρειών Symmetron
“Σταθεροποιημένοι μετατροπείς τρανζίστορ” V.S. Moin, Energoatomizdat, M. 1986.
Μιλώντας για τον μετασχηματισμό της ηλεκτρικής ενέργειας, μπορούμε να θυμηθούμε μια ποικιλία από μετασχηματιστές, γεννήτριες, τροφοδοτικά για διάφορες οικιακές συσκευές, εκρηκτικάηλεκτρονικά gadgets, μετατροπείς συγκόλλησης, ακόμη και πυρηνικοί σταθμοί. Σε όλες τις περιπτώσεις, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται με τη μία ή την άλλη μορφή. Μπορούμε να πούμε ότι στην καθημερινή ζωή είμαστε περιτριγυρισμένοι από διαφορετικών τύπωνηλεκτρικούς μετατροπείς και είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς την πλήρη απουσία τους στον σύγχρονο κόσμο.
Οι μετατροπείς DC-DC έχουν γίνει ιδιαίτερα διαδεδομένοι τα τελευταία είκοσι χρόνια. Αυτό οφείλεται στη ραγδαία ανάπτυξη της βιομηχανίας ημιαγωγών και των ηλεκτρονικών γενικότερα.
Μετατροπείς παλμών υψηλής συχνότηταςέχουν σχεδόν διώξει από την αγορά τα τροφοδοτικά με μετασχηματιστές χαμηλής συχνότητας, τα οποία μπορούν πλέον να βρεθούν μόνο σε παλιές τηλεοράσεις και άλλες vintage συσκευές ή σε ορισμένους σύγχρονους ενισχυτές ήχου.
Ένας μετασχηματιστής (ή επαγωγέας) υψηλής συχνότητας έχει σημαντικά μικρότερες διαστάσεις από έναν μετασχηματιστή χαμηλής συχνότητας σε σίδερο, σχεδιασμένος να λειτουργεί από δίκτυο 50-60 Hz, γι' αυτό και τα τροφοδοτικά μεταγωγής είναι τόσο συμπαγή. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, οι μετατροπείς τάσης DC εξακολουθούν να περιέχουν έναν μετασχηματιστή (ή επαγωγέα) στο σχεδιασμό τους, αλλά αυτός δεν είναι καθόλου ο ίδιος βαρύς και θορυβώδης μετασχηματιστής.
Συλλογή σύγχρονοι μετατροπείς DC-DC(έτσι ονομάζονται οι μετατροπείς DC-DC) είναι αρκετά ευρύ. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά, τι ακριβώς είναι οι μετατροπείς DC-DC;.
1. Μινιατούρα ρυθμιζόμενος μετατροπέας
Αυτός ο μικροσκοπικός μετατροπέας με διαστάσεις 43 mm x 21 mm και άλλα παρόμοια μοντέλα κοστίζουν από ένα δολάριο στις κινεζικές πλατφόρμες συναλλαγών. Αυτή η περίπτωση εκτελείται στο τσιπ LM2596 και οι παράμετροι εξόδου του μπορούν να προσαρμοστούν. Η είσοδος τροφοδοτείται με σταθερή τάση που κυμαίνεται από 4,5 έως 40 βολτ και η έξοδος είναι σταθερή τάση από 1,3 έως 35 βολτ.
Το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να ληφθεί από αυτόν τον μετατροπέα είναι 3 αμπέρ, ωστόσο, στην περίπτωση αυτή απαιτείται θερμαντικό σώμα, εάν ο μετατροπέας χρησιμοποιείται χωρίς ψυγείο, το μέσο ρεύμα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 2 αμπέρ. Η απόδοση ενός τέτοιου μετατροπέα μπορεί να φτάσει το 92%.
Αυτός ο μετατροπέας συναρμολογείται σύμφωνα με την τοπολογία του μετατροπέα step-down (buck) και όλα τα κύρια εξαρτήματά του είναι ορατά στην πλακέτα: επαγωγέας, αντίσταση ρύθμισης και το ίδιο το μικροκύκλωμα στη συσκευασία TO-263-5. Στα παραπάνω σχηματικό διάγραμμαΗ αντίσταση ρύθμισης δεν εμφανίζεται, αλλά βρίσκεται στην πλακέτα.
Χωρίς αυτήν την αντίσταση, το κύκλωμα δεν θα παράγει περισσότερα από 5 βολτ στην έξοδο, ωστόσο, εάν η ανάδραση δεν λαμβάνεται απευθείας από τον πυκνωτή εξόδου του φίλτρου, αλλά μέσω ενός διαιρέτη τάσης, ο οποίος συναρμολογείται εδώ χρησιμοποιώντας αυτήν την αντίσταση ρύθμισης, μπορεί να επεκτείνει σημαντικά το εύρος των τάσεων εξόδου, που είναι αυτό που εφαρμόζεται σε αυτήν την πλακέτα.
Το πεδίο εφαρμογής αυτών των μετατροπέων περιορίζεται μόνο από τη φαντασία του προγραμματιστή. Αυτό περιλαμβάνει την τροφοδοσία LED, τη φόρτιση διαφόρων φορητών συσκευών και πολλά άλλα.
Υπάρχουν επίσης μετατροπείς ενίσχυσης αυτού του τύπου, κατασκευασμένοι σύμφωνα με την τοπολογία του μετατροπέα step-up (boost).
Η εικόνα που εμφανίζεται (κόκκινη πλακέτα) είναι ένας ρυθμιζόμενος μετατροπέας ενίσχυσης με μέγιστη ισχύ έως 150 watt (απαιτείται πρόσθετη ψύξη), ο οποίος μπορεί να εισαγάγει από 10 έως 30 βολτ και να εξόδου από 12 έως 35 βολτ.
Όπως και στο προηγούμενο παράδειγμα, αυτός ο μετατροπέας έχει μια αντίσταση ρύθμισης στην έξοδο, η οποία είναι υπεύθυνη για τη λήψη της επιθυμητής τιμής τάσης στην έξοδο. Το τσιπ ελέγχου βρίσκεται στο πίσω πλευράδικαιώματα. Η ίδια η πλακέτα έχει διαστάσεις 65mm x 35mm. Το κόστος ενός τέτοιου μετατροπέα είναι 3 φορές υψηλότερο από το προηγούμενο παράδειγμα.
Αυτό το τροφοδοτικό διαθέτει ένα ανθεκτικό χυτό αδιάβροχο περίβλημα γεμάτο με εποξειδική ένωση, το οποίο του επιτρέπει να χρησιμοποιείται τόσο στη μεταφορά όσο και με οποιονδήποτε άλλο εξοπλισμό όπου απαιτείται αξιοπιστία και ασφάλεια. Ο μετατροπέας έχει προστασία από υποτάση, υπέρταση, βραχυκύκλωμα και υπερφόρτωση.
Το εύρος της τάσης εισόδου σε διαφορετικά μοντέλα είναι πολύ ευρύ, και σε αυτό το παράδειγμα από 9 έως 24 βολτ, ενώ στην έξοδο παίρνουμε 24 βολτ με μέγιστο ρεύμα 5 αμπέρ (σε αυτό το παράδειγμα). Το μέγεθος της θήκης στη φωτογραφία είναι 75mm x 75mm, ύψος 31mm. Το κόστος τέτοιων μετατροπέων είναι περίπου 10 – 50 δολάρια, ανάλογα με την ισχύ.
Οι μετατροπείς αυτού του τύπου κατασκευάζονται για ισχύ από 15 έως 360 βατ, για τάσεις εισόδου έως 60 βολτ και τάσεις εξόδου από 5 έως 48 βολτ. Είναι επίσης αρκετά κοινά σε πολλές πλατφόρμες συναλλαγών.
Συνήθως, αυτά τα τροφοδοτικά κατασκευάζονται σύμφωνα με το κύκλωμα μετατροπέα παλμών flyback, push-pull ή μισής γέφυρας. Έρχονται σε τάσεις εισόδου από 19 έως 72 βολτ ή υψηλότερες, και οι τάσεις εξόδου είναι συνήθως από 5 έως 24 βολτ. Η ισχύς των μετατροπέων αυτού του τύπου μπορεί να φτάσει τα 1000 watt. Διαστάσεις θήκης από 78 mm x 51 mm x 28 mm έως 295 mm x 127 mm x 41 mm.
Τέτοια τροφοδοτικά παράγονται από πολλούς κατασκευαστές και το κόστος τους μπορεί να φτάσει αρκετές εκατοντάδες δολάρια. Πολύ συχνά, τέτοια μπλοκ χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία των ταινιών LED. Έχουν τη δυνατότητα να ρυθμίζουν λεπτώς την τάση εξόδου και έχουν προστασία υπερφόρτωσης.
Υπάρχουν παρόμοια μοντέλα μετατροπέων στην αγορά που τροφοδοτούνται απευθείας από το δίκτυο AC, κάλεσε Μετατροπείς AC-DC, ωστόσο, εκεί η τάση δικτύου πρώτα διορθώνεται, φιλτράρεται, δηλαδή γίνεται σταθερή και μόνο μετά μετατρέπεται μέσω τυπικής μετατροπής και ανόρθωσης υψηλής συχνότητας σε σταθερή τάση άλλου επιπέδου, χαμηλότερη, δηλαδή χρησιμοποιείται ξανά. Μονάδα μετατροπέα DC-DC.
4. Μετατροπέας DC-DC για τοποθέτηση PCB
Αυτά τα μικροσκοπικά τροφοδοτικά κυμαίνονται από 0,25 έως 100 Watt. Επιτρέπουν εύρη τάσης εισόδου: 3-3,6V, 4,5-9V, 9-18V, 13-16,6V, 9-36V, 18-36V, 18-72V, 36-72V και 36-75V. Ανάλογα με τον κατασκευαστή, τα εύρη τάσης τροφοδοσίας ενδέχεται να διαφέρουν. Ορισμένοι μετατροπείς σάς επιτρέπουν να ρυθμίσετε την τάση εξόδου και να θέσετε τη μονάδα σε κατάσταση αναμονής. Το τυπικό εύρος τάσεων εξόδου μπλοκ είναι: 5V, 12V, 15V.
Οι μετατροπείς DC-DC για τοποθέτηση PCB έχουν ισχυρή ηλεκτρική μόνωση (1500 V) και η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία μπορεί να φτάσει τους 90 βαθμούς Κελσίου. Οι μετατροπείς 3 Watt ενδιαφέρουν περισσότερο τους προγραμματιστές. Το κόστος τέτοιων μετατροπέων κυμαίνεται από μονάδες έως δεκάδες δολάρια.
Όλα μοντέρνα βιομηχανικοί παλμικοί μετατροπείς DC-DCη τιμή της συχνότητας λειτουργίας βρίσκεται πάνω από 50 kHz και φτάνει τα 300 kHz. Αυτή η δήλωση ισχύει για τους παλμικούς μετασχηματιστές και τα τσοκ φερρίτη, καθώς για τους μετασχηματιστές και τα τσοκ που χρησιμοποιούνται στους περιγραφόμενους μετατροπείς, χρησιμοποιούνται παντού πυρήνες φερρίτη.
Τα βιομηχανικά κατασκευασμένα εξειδικευμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα για μετατροπείς παλμών έχουν πολύ συχνά μια αυστηρά καθορισμένη συχνότητα, η οποία είναι πάντα πάνω από 50 kHz. Εάν χρησιμοποιείται ελεγκτής PWM, τότε η αντίστοιχη συχνότητα ρυθμίζεται από εξωτερικά εξαρτήματα.
Αυτή είναι μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να λαμβάνει μία ή περισσότερες τάσεις ενός άλλου επιπέδου από μια τάση ενός επιπέδου. Μερικές φορές αυτό είναι απολύτως απαραίτητο στην πρακτική μας, για παράδειγμα, εάν σχεδιάζουμε μια συσκευή με ισχύ χαμηλής τάσης από Μπαταρία Li-Ionκαι στο κύκλωμα αυτής της συσκευής υπάρχουν λειτουργικοί ενισχυτές που απαιτούν ισχύ από διπολική πηγή ∓ 15V. Ή άλλο παράδειγμα. Ας υποθέσουμε ότι πρέπει να τροφοδοτήσουμε μια συσκευή σε έναν μικροελεγκτή με ονομαστική τάση 5 βολτ από μια μπαταρία ιόντων λιθίου. Σε αυτήν και σε παρόμοιες περιπτώσεις, ο προγραμματιστής αναγκάζεται να χρησιμοποιήσει μετατροπείς DC-DC.
Σε αυτό το άρθρο θα μιλήσουμε για μετατροπείς παλμών, οι οποίοι έχουν προφανή πλεονεκτήματα, το κύριο από τα οποία είναι η υψηλή απόδοση. Οι μετατροπείς παλμικής τάσης είναι μια πολύ ευρεία κατηγορία συσκευών. Μπορούν να σταθεροποιηθούν ή να αποσταθεροποιηθούν, με ή χωρίς γαλβανική απομόνωση της εισόδου από την έξοδο. Οι μετατροπείς μπορούν επίσης να χωριστούν σε step-up, step-down και inverting (για παράδειγμα, ένας μετατροπέας που τροφοδοτείται από τάση +5V, παράγει τάση εξόδου -5V)
Οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών εξαρτημάτων παράγουν τώρα μια μεγάλη γκάμα προσαρμοσμένων IC για χρήση σε εφαρμογές DC-DC. Οι μετατροπείς που συναρμολογούνται σε τέτοια τσιπ έχουν σταθερά χαρακτηριστικά και υψηλή αξιοπιστία. Ωστόσο, ένας μετατροπέας παλμών μπορεί επίσης να συναρμολογηθεί χρησιμοποιώντας συμβατικά διακριτά τρανζίστορ. Αυτό το άρθρο παρέχει μερικά πολύ απλά κυκλώματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επίλυση απλών προβλημάτων σχεδίασης.
Το πολύ κοινό τσιπ MAX232 χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της διεπαφής UART σε σήματα του προτύπου διασύνδεσης RS232. Αυτό το μικροκύκλωμα περιέχει ήδη ενσωματωμένους μετατροπείς τάσης, τους οποίους μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για τους δικούς μας εγωιστικούς σκοπούς.
Διάγραμμα 1. Ασυνήθιστη χρήση του τσιπ MAX232
ένας τέτοιος μετατροπέας μπορεί να παρέχει τάση∓ 9V σε μικρό ρεύμα 5.,8 mA. Ένας τέτοιος μετατροπέας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ενός ή δύο λειτουργικών ενισχυτών. το κύριο πλεονέκτημα είναι η απλότητα. Συνιστάται να χρησιμοποιήσετε αυτό το κύκλωμα εάν κάτι πρέπει να γίνει γρήγορα, αλλά δεν υπάρχει τίποτα στο χέρι εκτός από το τσιπ MAX232
Σχήμα 2. Ένας απλός μη σταθεροποιημένος μετατροπέας με δύο τρανζίστορ
Ένα από τα πιο απλά σχήματα. οι παράμετροι ενός τέτοιου μετατροπέα εξαρτώνται από τις παραμέτρους των τρανζίστορ που χρησιμοποιούνται, τη συχνότητα μετατροπής και τα χαρακτηριστικά του μετασχηματιστή. Το κύκλωμα που φαίνεται στο σχήμα λειτουργεί σε συχνότητα περίπου 50 kHz.
Ο μετασχηματιστής T1 είναι σπιτικός. Μπορεί να τυλιχτεί σε δακτύλιο φερρίτη από υλικό 2000 NM διαστάσεων 10x6x4. Το πρωτεύον τύλιγμα αποτελείται από 20 στροφές που χτυπιούνται από τη μέση. Δευτερεύον - 140 στροφές, επίσης με βρύση από τη μέση. Διάμετρος σύρματος - τουλάχιστον 0,2 mm. Τα τρανζίστορ μπορούν να αντικατασταθούν με BC546 ή άλλα. Εάν δεν υπάρχει φορτίο συνδεδεμένο στον μετατροπέα, δεν αντλεί σχεδόν καθόλου ρεύμα από το τροφοδοτικό. Αυτό είναι ένα από τα πλεονεκτήματά του (εκτός από την απλότητα).
Σχήμα 3. Ένας απλός μη σταθεροποιημένος μετατροπέας - πολυδονητής.
Το επόμενο πρακτικό κύκλωμα είναι ένας μετατροπέας push-pull με τέσσερα τρανζίστορ. Η καρδιά του κυκλώματος είναι ένας συμβατικός πολυδονητής σε δύο τρανζίστορ VT1 και VT2.
Οι οδηγοί για τις περιελίξεις του παλμικού μετασχηματιστή είναι τα τρανζίστορ VT3 και VT4. Ένας ανορθωτής μισού κύματος που βασίζεται στη δίοδο VD3 συνδέεται στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή παλμών. Οι κυματισμοί της τάσης εξόδου εξομαλύνονται από τον πυκνωτή C3. Η τάση εξόδου αυτού του μετατροπέα μπορεί να μεταβληθεί σε ένα ευρύ φάσμα αλλάζοντας τον αριθμό των στροφών της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή.
Σχήμα 4. Σταθεροποιημένος μετατροπέας με δύο τρανζίστορ.
Ένα ενδιαφέρον κύκλωμα που σας επιτρέπει να τροφοδοτείτε από μια πηγή χαμηλής τάσης (για παράδειγμα, από ένα μόνο αλκαλικό στοιχείο 1,5 V), για παράδειγμα, μια μικρή συσκευή σε έναν μικροελεγκτή που απαιτεί τροφοδοσία 5 V Το κύκλωμα προσπαθεί να διατηρήσει μια σταθερή τάση περίπου 4,7 V στην έξοδο Το σήμα ανάδρασης λαμβάνεται από την αντίσταση R2 και εφαρμόζεται στη βάση του πρώτου τρανζίστορ VT1. Ο μετασχηματιστής Τ1 μπορεί να τυλιχτεί σε δακτύλιο φερρίτη με διάμετρο 7 mm. Και οι δύο περιελίξεις είναι ίδιες, 20 στροφές σύρματος με διάμετρο 0,3 mm. Μπορείτε να τυλίγετε τις περιελίξεις σε δύο σύρματα. Κατά τη σύνδεση, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη την αρχή και το τέλος των περιελίξεων. Εάν κάνετε λάθος, ο μετατροπέας δεν θα λειτουργήσει. Σε αυτή την περίπτωση, αλλάξτε τα καλώδια μιας από τις περιελίξεις. Το πηνίο L1 είναι κάθε επαγωγέας με επαγωγή στην περιοχή των 10 μH. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα βιομηχανικό τσοκ ή να το τυλίξετε μόνοι σας. Μπορείτε να μετρήσετε την επαγωγή χρησιμοποιώντας αυτή τη φθηνή συσκευή. Το τσοκ, μαζί με τον πυκνωτή C3, εξομαλύνει τον κυματισμό της τάσης εξόδου.
Αυτός ο αρκετά υψηλής ποιότητας και βολικός μετατροπέας είναι κατασκευασμένος με βάση ένα εξειδικευμένο μικροκύκλωμα της εταιρείας MAXIM. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη λήψη τάσης +12 βολτ σε μια συσκευή που λειτουργεί από μία μόνο πηγή ισχύος με τάση 3 έως 5 βολτ. Ο επαγωγέας L1 μπορεί να τυλιχτεί σε ένα μικρό δακτύλιο φερρίτη ή σε μια μικρή ράβδο φερρίτη. Είναι βολικό να μετράτε την αυτεπαγωγή των πηνίων με αυτή τη συσκευή. Το κύκλωμα παρέχει ρεύμα εξόδου 120 mA. Τσιπ MAX734.
Σχήμα 5. Ένας πολύ απλός μετατροπέας σε ένα εξειδικευμένο τσιπ.
Ένας άλλος μετατροπέας DC-DC που χρησιμοποιεί μικροκύκλωμα από τη MAXIM. Το κύριο πλεονέκτημα είναι η εξαιρετική απλότητα και η απλότητα αυτού του σχεδίου. Η συσκευή έχει μόνο 4 μέρη, συμπεριλαμβανομένου του τσιπ MAX631. Ο κύριος και προφανής σκοπός ενός τέτοιου μετατροπέα είναι να τροφοδοτήσει ένα κύκλωμα σχεδιασμένο για 5 V από μια πηγή με χαμηλότερη τάση 3,2 βολτ. Για παράδειγμα, από μία μπαταρία Li-Ion.
Σχήμα 6. Σταθεροποιημένος μετατροπέας DC-DC με διπολική έξοδο
∓
12 V
Αυτό το πολύ χρήσιμο κύκλωμα μπορεί να είναι χρήσιμο εάν το σχέδιό σας διαθέτει μόνο ένα τροφοδοτικό 4.,5 volt, αλλά πρέπει να χρησιμοποιήσετε εξαρτήματα που απαιτούν διπολική ισχύ. για παράδειγμα λειτουργικοί ενισχυτές (op-amps). Η καρδιά του μετατροπέα είναι το τσιπ LM2587-12. Ο παλμικός μετασχηματιστής μπορεί να εφαρμοστεί σε δακτύλιο φερρίτη ή σε θωρακισμένο πυρήνα. Η αυτεπαγωγή του πρωτεύοντος τυλίγματος πρέπει να είναι περίπου 22 μH (μπορεί να μετρηθεί με αυτήν τη συσκευή) και ο λόγος του αριθμού των στροφών του πρωτεύοντος τυλίγματος προς το δευτερεύον τύλιγμα = 1: 2,5. Δηλαδή, για παράδειγμα, μια αυτεπαγωγή 22 μH στον πυρήνα που έχετε στο απόθεμα επιτυγχάνεται με έναν αριθμό στροφών των 50. Τότε ο αριθμός στροφών καθενός από τις δευτερεύουσες περιελίξεις θα είναι 2,5 * 50 = 125
Σχήμα 7. Σταθεροποιημένος μετατροπέας DC-DC για δύο διαφορετικές τάσεις
Εάν το σχέδιό σας περιέχει ψηφιακά μικροκυκλώματα με τάση τροφοδοσίας 5 και 3,3 V, τότε αυτός ο μετατροπέας μπορεί να είναι χρήσιμος. Το κύκλωμα λειτουργεί από τάση περίπου 3 V και επιτρέπει τάσεις εξόδου 3,3 και 5 V. Το ρεύμα φορτίου σε κάθε έξοδο μπορεί να φτάσει τα 150 mA. Όπως μπορούμε να δούμε από το διάγραμμα, η συσκευή χρησιμοποιεί 2 μικροκυκλώματα MCP1252 της εταιρείας MICROCHIP
Σχήμα 8. Μετατροπέας DC-DC για δύο διαφορετικές τάσεις σε μικροκυκλώματα από την YCL Elektronics
Οι μετατροπείς DC-DC για διαφορετικές τάσεις μπορούν να συναρμολογηθούν σε τσιπ που κατασκευάζονται από την YCL Elektronics. Σε αυτήν την περίπτωση, αυτά είναι μικροκυκλώματα DC-102R στο κανάλι μείον 5 V και DC-203R στο κανάλι +12 V Στην έξοδο -5 V, το ρεύμα φορτίου μπορεί να φτάσει τα 360 mA. Το ρεύμα εξόδου +12 V είναι μικρότερο - 150 mA.
Διάγραμμα 9. Μετατροπέας ενίσχυσης DC-DC στο MAX1724EZK33
Αυτός ο μετατροπέας DC-DC σε ένα τσιπ
Μετατροπέας ενισχυτικής τάσης μεταγωγής 12 24 220 και άλλα…
Το πρόβλημα της απόκτησης σε ένα βαρέως τύπου όχημα της τάσης που απαιτείται για την τροφοδοσία ραδιοφωνικών σταθμών, ηλεκτρονικών αυτοκινήτων και εξοπλισμού επικοινωνιών (12-14 Volt) μπορεί να λυθεί με διάφορους τρόπους.
Το πιο απλό από αυτά είναι η λήψη της απαιτούμενης τάσης από μία μπαταρία. Αλλά οι συνέπειες τέτοιων «πειραμάτων» είναι θλιβερές: μετά από λίγο η μπαταρία θα πρέπει να πεταχτεί. Ένας άλλος, «πολιτισμένος» τρόπος είναι να εγκαταστήσετε μια συσκευή στο αυτοκίνητο που θα σας επιτρέψει να αποκτήσετε την απαραίτητη τάση χωρίς να καταστρέψετε το τυπικό ηλεκτρικό σύστημα του αυτοκινήτου. Επί του παρόντος, παράγονται δύο τύποι παρόμοιων συσκευών, θεμελιωδώς διαφορετικών μεταξύ τους.
Πρώτη ομάδα- Αυτό γραμμικούς σταθεροποιητέςτάση (προσαρμογείς). Η ουσία αυτού του τύπου σταθεροποίησης είναι ότι η "επιπλέον" τάση "παραμένει" στο ρυθμιστικό στοιχείο. Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα που ρέει από την μπαταρία (Iacc. Σχ. 1) είναι ίσο με το ρεύμα που ρέει στο χρήσιμο φορτίο (Στο Σχ. 1), και δεδομένου ότι η τάση εισόδου είναι διπλάσια από την τάση εξόδου, η ισχύς που καταναλώνεται από την μπαταρία είναι 2 φορές μεγαλύτερη από την ισχύ που καταναλώνει το χρήσιμο φορτίο, δηλ. Η απόδοση ενός τέτοιου σταθεροποιητή (προσαρμογέας) είναι 50% (και στην πραγματικότητα ακόμη λιγότερο). Ας προσπαθήσουμε να αντικαταστήσουμε τους πραγματικούς αριθμούς για τη σαφήνεια. Ας πάρουμε το ρεύμα ωφέλιμου φορτίου In = 20 Ampere.
Rakk. = Iacc. x Uacc. = 20 A x 28 V = 560 Watt
Rn. = Μέσα. x Un. = 20 A x 14 V = 280 Watt
Η διαφορά σε αυτές τις ισχύς (280 watt) απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας, θερμαίνοντας το ψυγείο του σταθεροποιητή. Για να διασκορπιστεί μια τέτοια ισχύς για μεγάλο χρονικό διάστημα, χρειάζεται ένα τεράστιο καλοριφέρ. Στην πραγματικότητα, αυτοί οι σταθεροποιητές (προσαρμογείς) κατασκευάζονται σε πολύ μικρότερα θερμαντικά σώματα, πράγμα που σημαίνει ότι εάν ο κατασκευαστής δηλώσει ότι το μέγιστο ρεύμα του σταθεροποιητή είναι 20 Amps, τότε η συνεχής λειτουργία του σταθεροποιητή θα είναι δυνατή σε ρεύμα 6-7 Amps. , όχι άλλο. Αυτοί οι μετατροπείς είναι οι βέλτιστοι για την τροφοδοσία ραδιοφωνικών σταθμών και εξοπλισμού ήχου επειδή... Αυτές οι συσκευές καταναλώνουν μέγιστο ρεύμα μόνο για μικρό χρονικό διάστημα.
Δεύτερη ομάδα- Αυτό παλμικές συσκευές. Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ του κυκλώματος μεταγωγής είναι ότι σας επιτρέπει να αποκτήσετε τροφοδοτικά με υψηλή απόδοση, έως και 90%. Σε τέτοιους μετατροπείς, η «επιπλέον» τάση δεν διαχέεται με τη μορφή θερμότητας, αλλά μετατρέπεται σε «πρόσθετο» ρεύμα στην έξοδο. Με τη σειρά τους, οι παλμικές συσκευές μπορούν να χωριστούν σε δύο υποομάδες:
Σταθεροποιητές τάσης μεταγωγής / απόδοση έως και 90%
Μετατροπείς τάσης μεταγωγής (τροφοδοτικά) / απόδοση έως 80%
Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των μετατροπέων παλμών είναι η γαλβανική απομόνωση των τάσεων εισόδου και εξόδου (δηλαδή περιέχουν μετασχηματιστή), η οποία εξαλείφει ακόμη και τη θεωρητική πιθανότητα να φτάσει η τάση εισόδου στην έξοδο σε περίπτωση οποιασδήποτε δυσλειτουργίας του ίδιου του μετατροπέα.
Η σύγχρονη βάση στοιχείων και τα κυκλώματα κατέστησαν δυνατή τη δημιουργία μετατροπέων παλμών και σταθεροποιητών τάσης που παρέχουν:
1. Μακροχρόνια λειτουργία με μέγιστο ρεύμα φορτίου.
2. Αυτόματη ρύθμιση της ισχύος εξόδου (δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για υπερφορτώσεις, ακόμη και βραχυκυκλώματα). Το ίδιο το σύστημα περιορισμού ισχύος θα ανιχνεύσει υπερφόρτωση και θα περιορίσει την ισχύ εξόδου σε ασφαλές επίπεδο.
3. Λόγω της υψηλής απόδοσης, εξασφαλίζονται κανονικές θερμικές συνθήκες και, ως αποτέλεσμα, υψηλή αξιοπιστία και μικρές διαστάσεις.
4. Η ισχύς που καταναλώνεται από την μπαταρία είναι μόνο 10-15% μεγαλύτερη από αυτή που καταναλώνει το φορτίο.
5. Η παρουσία γαλβανικής απομόνωσης των τάσεων εισόδου και εξόδου στον μετατροπέα (δηλαδή περιέχει μετασχηματιστή) εξαλείφει ακόμη και τη θεωρητική πιθανότητα να φτάσει η τάση εισόδου στην έξοδο. Ένας ισχυρός, υψηλής απόδοσης περιοριστής τάσης είναι εγκατεστημένος στον σταθεροποιητή.
6. Ίσως το μόνο μειονέκτημα των παλμικών συσκευών είναι οι πιθανές ραδιοπαρεμβολές το επίπεδό τους εξαρτάται από τον κατασκευαστή (κόστος) του μετατροπέα. Δεν συνιστώνται φθηνοί μετατροπείς για την τροφοδοσία ραδιοφωνικών σταθμών και δεκτών.
Μετατροπέας τάσης μεταγωγής
Για τη μετατροπή της τάσης από το ένα επίπεδο στο άλλο, χρησιμοποιούνται παλμικοί μετατροπείς τάσης DC, οι οποίοι χρησιμοποιούν επαγωγικές συσκευές αποθήκευσης. Σε τέτοιους μετατροπείς, η ισχύς εξόδου ρυθμίζεται αλλάζοντας το χρονικό διάστημα έκθεσης στο φορτίο με έναν από τους δύο τρόπους:
Συχνότητα παλμού;
Πλάτος παλμού.
Η αρχή λειτουργίας ενός μετατροπέα τάσης ώθησης παλμού είναι να δημιουργήσει μια λειτουργία τρανζίστορ κατά την οποία ολόκληρο το κύκλωμα τροφοδοσίας στο φορτίο θα διακόπτεται περιοδικά. Έτσι, ο μετατροπέας παλμών 24 12 σάς επιτρέπει να απλοποιήσετε τις διακυμάνσεις στη διάρκεια των παλμών εξόδου με την αμετάβλητη περίοδο μεταβολής τους. Ένας μετατροπέας παλμικής τάσης ενός κύκλου μπορεί να λειτουργήσει σε εύρος ισχύος από 0 έως 100 W. Εάν απαιτείται συσκευή μεγαλύτερης ισχύος, τότε χρησιμοποιείται μετατροπέας παλμικής τάσης πολλαπλών κύκλων.
Μετατροπέας μεταγωγής dc dc
Σε όλους τους τύπους μετατροπέων παλμών συνεχούς ρεύματος συνεχούς ρεύματος, το άνοιγμα των διακοπτών ημιαγωγών συμβαίνει κατά τη μετάδοση ειδικών παλμών στο τρανζίστορ, ακολουθούμενο από το κλείσιμο αυτών των τρανζίστορ, μεταξύ άλλων λόγω της προκύπτουσας τάσης από την επαναφόρτιση του πυκνωτή. Επομένως, η μονάδα μεταγωγής σε τέτοιους μετατροπείς διαφέρει από τις ίδιες συσκευές σε ανεξάρτητους μετατροπείς.
Συνήθως, ένας μετατροπέας dc dc μεταγωγής βοηθά το φορτίο να ελέγχει την τάση συνεχούς ρεύματος ενώ είναι συνδεδεμένο στο ηλεκτρικό δίκτυο συνεχούς ρεύματος ρυθμίζοντας την πτώση τάσης στον ανοιχτό διακόπτη ημιαγωγού. Σε αυτήν την περίπτωση, μικρές ενδείξεις ρεύματος σάς επιτρέπουν να ρυθμίσετε υψηλό επίπεδοσυντελεστής χρήσιμη δράση(απόδοση), που φτάνει το 90-95%, ενός παλμικού μετατροπέα τάσης συνεχούς ρεύματος σε μικρά μεγέθηκαι βάρος. Τέτοιοι δείκτες θεωρούνται σημαντικά πλεονεκτήματα, επομένως ο μετατροπέας παλμών έχει βρει ευρεία εφαρμογή σε σχέδια στα οποία η αρχική πηγή ρεύματος είναι ένα δίκτυο επαφής, μπαταρίες ή συσσωρευτές.
Εναλλαγή μετατροπέα ενίσχυσης από 12 V σε 220 V
Πολύ συχνά προκύπτουν καταστάσεις όταν δεν υπάρχει πηγή ενέργειας, αλλά είναι απαραίτητο να τροφοδοτούνται οικιακές ηλεκτρικές συσκευές, για παράδειγμα, από το δίκτυο του αυτοκινήτου. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται ένας μετατροπέας ενίσχυσης παλμών. Υπάρχουν πολλά σχηματικά σχέδια στα οποία ο μετατροπέας παλμών 12 220 λειτουργεί με αυξημένη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας. Οποιεσδήποτε οικιακές συσκευές που λειτουργούν σε συχνότητα 50 Hz, η ισχύς των οποίων δεν υπερβαίνει τη μέγιστη και έχουν προστασία από υπερφόρτωση τάσης στο δίκτυο, μπορούν να συνδεθούν σε έναν τέτοιο μετατροπέα ενίσχυσης παλμών. Αυτή η λύση έχει τα πλεονεκτήματά της, συμπεριλαμβανομένων των κύριων:
Μακροχρόνια λειτουργία ακόμη και με μέγιστο φορτίο.
Η ρύθμιση ισχύος εξόδου πραγματοποιείται αυτόματα.
Λόγω της αυξημένης απόδοσης, επιτυγχάνεται υψηλή αξιοπιστία και κανονική λειτουργία της συσκευής.
Μετατροπείς τάσης
