Импульсные понижающие преобразователи являются неотъемлемой частью современной электроники. Они способны преобразовывать напряжения источников питания (типичные значения от 8 до 25 В) в более низкое стабилизированное напряжение (типичные значения от 0,5 до 5 В). Понижающие преобразователи передают маленькие порции энергии, используя переключатель, диод, дроссель и несколько конденсаторов. Несмотря на то, что размеры и уровень шумов импульсных преобразователей значительно больше, чем у их линейных аналогов, импульсные понижающие преобразователи в большинстве случаев имеют более высокий КПД.

Несмотря на широкое распространение, проектирование понижающих преобразователей может стать сложной задачей, как для начинающих проектировщиков источников питания, так и для специалистов среднего уровня. Это связано с труднодоступностью большинства практических методов и некоторых алгоритмов расчета схем. И хотя некоторые из расчетов можно легко найти в спецификациях микросхем, даже эти сведения иногда печатаются с ошибками.

Производители понижающих преобразователей включают в помощь инженерам в качестве пункта спецификации типовую схему применения, которая, в свою очередь, зачастую определяет конкретные типы и количество компонентов для разработки прототипа. Но подробное описание методики выбора компонентов производители предоставляют редко, предполагая, что потребитель в точности копирует предлагаемый вариант. В случае снятия с производства какого-либо из основных компонентов схемы или необходимости замены на более дешевый вариант, у потребителя не оказывается под рукой методики выбора эквивалента.

В данной статье рассматривается только одна топология понижающего стабилизатора — с фиксированной частотой коммутации, широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и работой в режиме непрерывного тока (РНТ). Обсуждаемые принципы могут быть применены к другим топологиям, но приводимые уравнения непосредственно к ним применять нельзя. Чтобы рассмотреть сложные моменты проектирования понижающих преобразователей, мы приводим пример, который включает подробный анализ расчетов параметров различных компонентов. Потребуются четыре параметра схемы: диапазон входного напряжения, стабилизированное выходное напряжение, максимальный выходной ток и частота коммутации преобразователя. На рис. 1 наряду со схемой и основными требуемыми компонентами приведен список этих параметров.

Рис. 1.

Выбор дросселя

Расчет значения дросселя является самым критичным моментом в проектировании понижающего импульсного преобразователя. Сначала предположим, что преобразователь работает в РНТ, что является типичным случаем. РНТ означает, что когда коммутирующий элемент закрыт, дроссель разряжается не полностью. Приведенные ниже уравнения справедливы для идеального коммутирующего элемента (нулевое сопротивление открытого ключа и бесконечное — закрытого, нулевое время переключения) и идеального диода:

где f SW — частота коммутации понижающего преобразователя, а LIR — коэффициент тока дросселя, выраженный как процент от выходного тока I OUT (т.е. для пульсирующего тока с размахом 300 мА при выходном токе 1 А получаем LIR = 0,3 А/1 А = 0,3).

LIR, равный 0,3, говорит о хорошем соотношении КПД и реакции на изменение нагрузки. Увеличение постоянной LIR — повышение пульсаций тока дросселя — улучшение динамики переходных характеристик, а уменьшение LIR — следовательно, снижение пульсаций тока — замедление переходных процессов. На рис. 2 приведены переходные характеристики и ток дросселя для определенной величины тока нагрузки при значении LIR от 0,2 до 0,5. Верхний график на рисунке — пульсации выходного напряжения по переменному току, 100 мВ/дел. Средний график — ток нагрузки, 5 А/дел. Нижний — ток дросселя, 5 А/дел. Масштаб времени для всех графиков — 20 мкс/дел.

Рис. 2.

Максимальный ток дросселя определяет требуемое номинальное значение его тока насыщения, который, в свою очередь, обусловливает габариты дросселя. Насыщение сердечника дросселя снижает КПД преобразователя, повышая при этом температуру дросселя, МОП-транзистора и диода. Расчет максимального рабочего тока дросселя можно выполнить по нижеприведенной формуле:

где

Для значений, приведенных на рис. 1, индуктивность, рассчитанная по этим формулам, равна 2,91 мкГн (LIR=0,3). Выбираем наиболее близкое к расчетному типовое значение, например, 2,8 мкГн, затем проверяем, что номинальное значение тока насыщения выше, чем расчетное значение максимального тока (IPEAK = 8,09 А).

Выбираем достаточно большое номинальное значение тока насыщения (в данном случае 10 А), чтобы компенсировать отклонения параметров схемы и разницу между действительными и расчетными значениями компонентов. Приемлемым для этого будет запас в 20% от расчетного номинального значения с учетом ограничения физических размеров дросселя.

Дроссели такого размера и с таким номиналом тока, как правило, имеют диапазон сопротивления постоянному току (СПТ) от 5 до 8 мОм. Для минимизации потерь мощности выбирайте дроссель с наименьшим СПТ. Хотя спецификации разных поставщиков отличаются, всегда для расчетов используйте максимальные значения СПТ, а не типовые, потому что максимум гарантируется для наихудших условий.

ВЫБОР ВЫХОДНОГО КОНДЕНСАТОРА

Выходной конденсатор требуется для минимизации выбросов напряжения и пульсаций на выходе понижающего преобразователя. Большие выбросы вызываются недостаточной выходной емкостью, а большие пульсации напряжения — недостаточной емкостью и высоким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) выходного конденсатора. Максимально-допустимые выбросы напряжения и амплитуда пульсаций обычно определяются во время разработки. Таким образом, для обеспечения требований к пульсациям необходимо включать выходной конденсатор с достаточной емкостью и низким ESR.

Проблема выброса (когда выходное напряжение превышает напряжение стабилизации во время внезапного отключения полной нагрузки от выхода) требует, чтобы выходной конденсатор был достаточно большим для предотвращения передачи энергии дросселя, уровень которой выше определенного максимума. Величина превышения выходного напряжения может быть рассчитана по следующей формуле:

(Ур. 2)

Преобразуя уравнение 2 получим:

(Ур. 3)

где C 0 равно выходной емкости, а DV равно максимуму выброса выходного напряжения.

Приняв значение максимума перерегулирования по напряжению 100 мВ и решив уравнение 3, получим расчетную выходную емкость 442 мкФ. Поправка на типичное допустимое отклонение конденсатора (20%) дает практическое значение выходной емкости около 530 мкФ. Ближайшее стандартное значение — 560 мкФ.

Пульсации на выходе при использовании только этой емкости рассчитываются по следующей формуле:

Основное влияние на пульсации оказывает ESR выходного конденсатора. Результат может быть подсчитан следующим образом:

Знайте, что выбор конденсатора с очень низким значением ESR может стать причиной нестабильной работы преобразователя. Показатели, влияющие на стабильность, меняются от одной ИС к другой, поэтому при выборе выходного конденсатора обязательно прочтите технические условия и обратите особое внимание на разделы, имеющие отношение к стабильности преобразователя.

Складывая пульсации выходного напряжения, обусловленные значением емкости (первое слагаемое в уравнении 4) и ESR выходного конденсатора (второе слагаемое), получаем суммарное значение пульсаций выходного напряжения для понижающего преобразователя:

Преобразуя уравнение 4 для нахождения ESR, получаем:

Неплохой понижающий преобразователь обычно имеет уровень пульсаций выходного напряжения менее 2% (40 мВ в нашем случае). Для выходной емкости 560 мкФ уравнение 5 дает максимальное расчетное значение ESR 18,8 мОм. Поэтому выбирайте конденсатор с ESR меньше 18,8 мОм и емкостью, равной или большей 560 мкФ. Для получения эквивалента ESR менее 18,8 мОм можно включить параллельно несколько конденсаторов с низким значением ESR.

Рис. 3.

На рис. 3 представлена зависимость пульсаций выходного напряжения от значений выходной емкости и ESR. Так как в нашем примере используются танталовые конденсаторы, влияние ESR на пульсации преобладает.

ВЫБОР ВХОДНОГО КОНДЕНСАТОРА

Диапазон пульсаций тока входного конденсатора определяет его значение и физические размеры. Следующая формула рассчитывает, какой должна быть величина пульсаций тока входного конденсатора:

Рис. 4.

Рис. 4 представляет график зависимости пульсаций тока конденсатора (в долях выходного тока) от входного напряжения понижающего преобразователя (показанного как отношение выходного напряжения к входному). Наихудшим является случай, когда входное напряжение V IN = 2V OUT (V OUT /V IN = 0,5 ), который приводит к максимальным пульсациям тока I OUTMAX /2 . Входная емкость конденсатора, требуемая для понижающего преобразователя, зависит от полного сопротивления источника питания. Для лабораторных источников питания общего применения обычно достаточно от 10 до 22 мкФ на каждый ампер тока нагрузки. Для параметров схемы рис. 1 можно подсчитать, что пульсации входного тока составят 3,16 А. Исходя из этого, можно начать с полной входной емкости 40 мкФ, а потом по результатам испытаний скорректировать это значение.

Танталовые конденсаторы — неудачный выбор для входных фильтров. Они обычно выходят из строя «с замыканием», что означает — неисправный конденсатор создает короткое замыкание на своих выводах и, следовательно, повышает опасность возгорания. Керамические или алюминиевые электролитические конденсаторы предпочтительнее, потому что свободны от такого рода дефектов.

Керамические конденсаторы являются лучшим выбором в случае ограниченного пространства печатной платы или высоты компонентов, но они могут стать причиной генерации схемой акустического звона. Такой высокочастотный шум вызывается вибрацией керамического конденсатора, установленного на печатную плату, благодаря сегнетоэлектрическим свойствам и пьезоэффекту, вызванному пульсациями напряжения. Смягчить проблему могут полимерные конденсаторы. Они также подвержены отказам с коротким замыканием, но намного надежнее танталовых и поэтому подходят в качестве входных конденсаторов.

ВЫБОР ДИОДА

При выборе диода ограничивающим фактором является рассеиваемая мощность. Средняя мощность для наихудшего случая может быть рассчитана по формуле:

(Ур. 6)

где V D — падение напряжения на диоде при заданном выходном токе I OUTMAX .

(Для кремниевых диодов типичное значение — 0,7 В, для диодов Шоттки — 0,3 В). Выбранный диод должен быть способен рассеивать энергию. Для обеспечения надежной работы во всем диапазоне входного напряжения необходимо, чтобы максимум обратного повторяющегося напряжения был больше максимального входного напряжения (V RRM і V INMAX ). Справочное значение прямого тока диода должно соответствовать или превышать максимум выходного тока (т.е. I FAV і I OUTMAX ).

ВЫБОР МОП-ТРАНЗИСТОРА

Инженеры часто просто выбирают ИС стабилизатора со встроенным МОП-транзистором. К сожалению, большинство производителей считает, что расходы на размещение мощных МОП-транзисторов в одном корпусе с преобразователем непомерно высоки, поэтому интегрированные схемы обычно характеризуются максимальными выходными токами не более 3…6 А. Для более мощных схем единственной альтернативой обычно является внешний МОП-транзистор.

Перед тем как выбрать соответствующий прибор, необходимо определить максимальную температура перехода (T JMAX ) и максимальную температуру окружающей среды (T AMAX ) внешнего МОП-транзистора. T JMAX не должна превышать 115…120°C, а T AMAX не должна превышать 60°C. Максимальная температура окружающей среды 60°C может показаться высокой, но, как правило, понижающие преобразователи монтируются на шасси, где такая температура не является необычной. Максимально допустимый подъем температуры для МОП-транзистора можно рассчитать по формуле:

Подставив приведенные выше значения T JMAX и T AMAX в уравнение 7, получим максимальный подъем температуры для МОП-транзистора 55°C. Максимальная мощность, рассеиваемая МОП-транзистором, может быть рассчитана, исходя из допустимого максимума подъема температуры МОП-транзистора:

Тип корпуса МОП-транзистора и параметры радиатора влияют на тепловое сопротивление «переход-среда» (Θ JA ). Если в спецификации нет данных о Θ JA , для стандартного корпуса SO-8 (проволочные соединения, корпус без медного основания), установленного на 30-граммовую медную пластину площадью 6,5 см 2 , достаточно точным будет значение 62°C/Вт. Между значением Θ JA и массой радиатора нет обратной линейной зависимости, и степень уменьшения значения Θ JA быстро падает при использовании медного радиатора площадью больше 6,5 см 2 . Подставив в уравнение 8 Θ JA = 62°C/Вт, получим допустимую рассеиваемую мощность около 0,89 Вт.

Мощность, рассеиваемая МОП-транзистором, является следствием ненулевого сопротивления открытого канала сток-исток и потерь коммутации. Потери от сопротивления открытого канала могут быть рассчитаны по формуле:

(Ур. 9)

Так как в большинстве справочников приводится максимальное сопротивление открытого канала только для 25°C, вам может понадобиться оценка значения этого параметра при T JHOT . Для практических расчетов достаточно точное значение максимума сопротивления при любой температуре обеспечивает применение температурного коэффициента 0,5%/°C. Таким образом, сопротивление открытого канала при высокой температуре подсчитывается следующим образом:

Допуская, что потери открытого канала составляют приблизительно 60% от всех потерь, приходящих на долю МОП-транзистора, и преобразуя с учетом этого уравнение 10 в уравнение 11, максимально допустимое сопротивление открытого канала при 25°C:

Потери коммутации составляют меньшую часть рассеиваемой мощности МОП-транзистора, но, тем не менее, они тоже должны быть приняты в расчет. Следующий расчет потерь коммутации дает достаточно грубое приближение и поэтому не заменяет оценку в лабораторных условиях. Предпочтителен тест с применением термодатчика, закрепленного на транзисторе P1 для достоверного контроля температуры.

(Ур. 12)

где C RSS — проходная емкость (затвор-сток) транзистора P1, — максимальный втекающий/вытекающий ток управления затвором, а P1 — МОП-транзистор верхнего плеча. Приняв ток управления затвором 1 А (значение из справочных данных драйвера затвора/контроллера) и проходную емкость 300 пФ (из спецификации на МОП-транзистор), получаем из уравнения 11 максимальное значение R DS(ON)25°C около 26,2 мОм. Пересчет и суммирование потерь канала и коммутации дает в конечном результате значение рассеиваемой мощности 0,676 Вт. Используя эту цифру, можно подсчитать, что максимально допустимый подъем температуры для данного МОП-транзистора составляет 101°C. Это значение находится в пределах допустимого температурного диапазона.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ПОНИЖАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Минимизация потерь мощности продлит срок службы батареи и уменьшит теплоотдачу преобразователя. Следующие формулы обеспечивают расчет потерь мощности на каждом участке преобразователя.

Потери на ESR входного конденсатора:

Потери на диоде, сопротивлении открытого МОП-транзистора и потери коммутации определяются по формулам 6, 9 и 12.

Потери на СПТ дросселя:

Потери на ESR выходного конденсатора:

Потери на медных печатных проводниках: эти потери трудно подсчитать точно, но рис. 5 дает грубую оценку величины сопротивления квадратного участка меди на печатной плате. С помощью рис. 5 можно использовать простое уравнение рассеяния мощности I 2 R, чтобы подсчитать потери.

Рис. 5. Сопротивление одной унции меди в форме квадрата примерно равно 0,5 мОм

Следующее уравнение суммирует все потери преобразователя и учитывает их в выражении КПД преобразователя:

Допуская, что потери меди могут составлять 0,75 Вт, КПД данного преобразователя равен 69,5%. Замена кремниевого диода на диод Шоттки увеличивает КПД до 79,6%, а применение вместо диодов синхронного выпрямителя на МОП-транзисторе повысит КПД до 85% при полной нагрузке.

Рис. 6.

На рис. 6 приведен анализ потерь мощности преобразователя. Удвоение массы меди до 60 г или утроение до 90 г минимизирует потери меди и тем самым увеличивает КПД с 86 до 87%.

Тщательная компоновка печатной платы является важным фактором в минимизации потерь коммутации и стабильности работы понижающего преобразователя. В качестве отправной точки придерживайтесь следующих рекомендаций:

• Сильноточные цепи, особенно у выводов заземления, необходимо выполнять как можно короче.
• Минимизируйте длину проводников, идущих к дросселю, МОП-транзистору и диоду/синхронному выпрямителю.
• Шины питания и линии подключения нагрузки должны быть короткими и широкими. Такой подход является весьма важным для достижения высокого КПД.
• Размещайте узлы и проводники, чувствительные к наводкам тока и напряжения, вдали от узлов коммутации.

ПРОВЕРКА ХАРАКТЕРИСТИК

Разрабатывая или модифицируя схему понижающего импульсного стабилизатора (который работает в РНТ с использованием ШИМ), для расчета параметров основных компонентов и требуемых характеристик можно применить уравнения, приведенные в этой статье. Для проверки электрических и тепловых характеристик окончательного варианта всегда необходимо проводить лабораторные испытания схемы. Для удовлетворительной работы схемы правильная разводка печатной платы и рациональное размещение компонентов являются таким же важным моментом, как и правильный выбор компонентов.

По вопросам получения технической информации
обращайтесь в компанию КОМПЭЛ.
E-mail:

Новые приемопередатчики интерфейса RS-485

Компания Maxim Integrated Products представила полудуплексные приемо-
передатчики интерфейса RS-485 MAX13487E/ MAX13488E . Особенностью данных микросхем является наличие функции AutoDirection Control, которая автоматически разрешает работу драйвера при передаче данных. В связи с наличием этой функции отпадает необходимость в управляющем входе разрешения передатчика, что приводит к экономии занимаемого пространства и сокращению количества компонентов в измерительных, автомобильных и промышленных устройствах с гальванической развязкой.

Микросхема MAX13487E обеспечивает защиту от разрядов статического электричества (РСЭ) ±15 кВ по методике испытаний стандарта IEC 61000-4-2 Air-Gap Method. В то же время обе микросхемы обеспечивают защиту от разрядов статического электричества ±15 кВ при испытаниях по методике Human Body Model. Передатчики микросхемы MAX13487E имеют ограничение скорости нарастания выходного напряжения и обеспечивают пониженный уровень ЭМИ. Они предназначены для работы в условиях повышенного уровня внешних помех и позволяют безошибочно передавать данные со скоростью до 500 кбод. Скорость передачи данных микросхемы MAX13488E составляет до 16 Мбод. Кроме того, полное входное сопротивление приемников этих микросхем составляет 1/4 стандартного значения, что дает возможность подключать к сети до 128 трансиверов.

Расширенный рабочий диапазон температур микросхем MAX13487E/MAX13488E составляет от -40 до 85°C. Микросхемы выпускаются в стандартном 8-выводном корпусе SOIC.

Импульсный повышающий преобразователь напряжения 12 24 220 и другие…

Проблема получения в большегрузном автомобиле напряжения, необходимого для питания радиостанций, автоэлектроники и средств связи (12-14 Вольт) может быть решена несколькими способами.

Самый простой из них взять необходимое напряжение с одного аккумулятора. Но последствия таких «экспериментов» печальны: через некоторое время аккумулятор придется выбросить. Другой, «цивилизованный» способ это установить в автомобиле устройство которое позволит получить необходимое напряжение без ущерба для штатной системы электрооборудования машины. В настоящее время выпускается два типа подобных устройств принципиально отличающихся друг от друга.

Первая группа - это линейные стабилизаторы напряжения (адаптеры). Суть данного вида стабилизации состоит в том, что «лишнее» напряжение «остается» на регулирующем элементе. При этом ток который течет от аккумулятора (Iакк. рис.1) равен току текущему в полезную нагрузку (Iн. рис.1), а поскольку входное напряжение в два раза превышает выходное значит мощность потребляемая от аккумулятора в 2 раза превышает мощность которую потребляет полезная нагрузка, т.е. КПД такого стабилизатора (адаптора) 50% (а реально и еще меньше). Попробуем для наглядности подставить живые цифры. Возьмем ток полезной нагрузки Iн.=20Ампер.

Ракк. = Iакк. х Uакк. = 20 А х 28 В = 560 Ватт

Рн. = Iн. х Uн. = 20 А х 14 В = 280 Ватт

Разница этих мощностей (280 Ватт) выделяется в виде тепла, нагревая радиатор стабилизатора. Чтобы рассеивать такую мощность в течении продолжительного времени нужен радиатор огромных размеров. Реально данные стабилизаторы (адаптеры) выполнены на радиаторах гораздо меньших размеров, а это значит что если производитель заявляет, что максимальный ток стабилизатора равен 20-ти Амперам, то продолжительный режим работы стабилизатора будет возможен при токе 6-7 Ампер, не более. Эти преобразователи оптимальны для питания радиостанций и аудио аппаратуры т.к. максимальный ток эти приборы потребляют как раз кратковременно.

Вторая группа - это импульсные устройства . Принципиальное отличие импульсной схемотехники заключается в том, что она позволяет получить источники питания с высоким КПД, до 90%. В таких преобразователях «лишнее» напряжение не рассеивается в виде тепла, а преобразовывается в «дополнительный» ток на выходе. В свою очередь импульсные устройства можно разделить на две подгруппы:

Импульсные стабилизаторы напряжения /КПД до 90%

Импульсные преобразователи напряжения (блоки питания) /КПД до 80%

Отличительной особенностью импульсных преобразователей является гальваническая развязка входного и выходного напряжений (т.е. в их составе имеется трансформатор), который исключает даже теоретическую возможность попадания входного напряжения на выход при любых неисправностях самого преобразователя.

Современная элементная база и схемотехника позволила создать импульсные преобразователи и стабилизаторы напряжения которые обеспечивают:

1. Долговременный режим работы при максимальном токе нагрузки.

2. Автоматическое регулирование выходной мощности (можно не бояться перегрузок вплоть до короткого замыкания). Система ограничения мощности сама отследит перегрузку и ограничит выходную мощность до безопасного уровня.

3. За счёт высокого КПД обеспечивается нормальный тепловой режим и как следствие высокая надёжность и малые габариты.

4. Мощность потребляемая от аккумулятора лишь на 10-15% больше, чем потребляет нагрузка.

5. Наличие гальванической развязки входного и выходного напряжений в преобразователе (т.е. в его составе имеется трансформатор) исключает даже теоретическую возможность попадания входного напряжения на выход. В стабилизаторе же устанавливается мощный высокоэффективный ограничитель напряжения.

6. Пожалуй, единственным недостатком импульсных устройств это возможные радиопомехи, их уровень зависит от производителя (стоимости) преобразователя. Недорогие преобразователи не рекомендуется применять для питания радиостанций и радиоприёмников.

Импульсный преобразователь напряжения

Для трансформации напряжения из одного уровня в другой применяются импульсные преобразователи постоянного напряжения, в работе которых используются индуктивные накопители. В таких конверторах мощность на выходе регулируются благодаря изменениям временного промежутка воздействия на нагрузку одним из двух способов:

Частотно-импульсным;

Широтно-импульсным.

Принцип действия импульсного повышающего преобразователя напряжения состоит в создании такого режима транзистора, во время которого вся цепь подачи мощности в нагрузку будет периодически прерываться. Таким образом, импульсный преобразователь 24 12 позволяет упорядочить колебания продолжительности выходящих импульсов при их неизменяющемся периоде изменения. Однотактный импульсный преобразователь напряжения может работать в диапазоне мощностей от 0 до 100 Вт. Если же требуется устройство большей мощности, то применяют многотактный импульсный преобразователь напряжения.

Импульсный преобразователь dc dc

Во всех типах импульсных преобразователей dc dc открывание полупроводниковых ключей происходит во время передачи на транзистор специальных импульсов, с последующим запиранием этих транзисторов, в том числе и за счет возникающего напряжения от перезарядки конденсатора. Поэтому коммутирующий блок в таких конверторах отличается от таких же устройств в независимых инверторах.

Как правило, импульсный преобразователь dc dc помогает на нагрузке осуществить контроль за постоянным напряжением во время подключения к электросети постоянного тока за счет регулирования снижения напряжения на открытом полупроводниковом ключе. В этом случае небольшие показатели тока позволяют установить высокий уровень коэффициента полезного действия (КПД), достигающего 90-95%, импульсного конвертора постоянного напряжения при небольших размерах и весе. Такие показатели считаются существенными преимуществами, поэтому импульсный преобразователь нашел широкое применение в таких конструкциях, в которых изначально источником тока является контактная сеть, батарейки, аккумуляторы.

Импульсный повышающий преобразователь с 12 В на 220 В

Очень часто возникают ситуации, когда отсутствует источник электропитания, но необходимо запитать бытовые электроприборы, например, от сети автомобиля. В этом случае используют импульсный повышающий преобразователь. Существует много схематических конструкций, в которых импульсный преобразователь 12 220 работает на повышенной частоте питающего напряжения. К такому импульсному повышающему преобразователю могут подсоединяться любые бытовые приборы, работающих на частоте 50 Гц, мощность которых не превышает максимальную и имеет защиту от перегрузки в сети по напряжению. Такое решение имеет свои преимущества, среди которых основные:

Длительный режим работы даже при максимальной загруженности;

Регулирование выходной мощности происходит автоматически;

За счет повышенного КПД достигается высокая надежность и нормальный режим работы устройства.

Преобразователи напряжения в

1.2.1.Принцип действия и вольтамперная характеристика (вах) диода

1.2.2. Виды диодов

1.3. Биполярные транзисторы

1.3.1. Принцип действия транзистора.

1.3.2.Статические вах транзистора

1.4. Униполярные (полевые) транзисторы.

1.4.1. Полевые транзисторы с p-n переходом.

1.4.2. Мдп - транзисторы.

1.5. Тиристоры

1.5.1. Классификация тиристоров

1.5.2. Принцип работы диодного тиристора

1.5.3. Принцип работы триодного тиристора.

2. Усилители

2.1.Назначение и классификация усилителей

2.2. Принцип построения усилительных каскадов.

2.3. Усилительный каскад с общим эмиттером.

2.4. Многокаскадные усилители с конденсаторной связью.

2.5. Усилители мощности.

2.5.1 Усилитель мощности класса а с трансформаторным включением нагрузки (рисунок 2.6)

2.5.2. Двухтактный усилитель мощности (рисунок 2.7)

2.6. Усилители с обратной связью

2.7.Усилители постоянного тока (упт)

2.8. Операционные усилители (оу).

2.8.1. Инвертирующий усилитель (рисунок 2.19)

2.9.1. Компараторы. Триггер Шмитта

2.9.2. Мультивибраторы

2.9.3. Одновибраторы

3. Выпрямители

3.1. Однофазный двухполупериодный неуправляемый выпрямитель с нулевым выводом.

3.2.1. Работа выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке.

3.2.2. Работа выпрямителя при активно-ёмкостной нагрузке

3.3. Однофазный мостовой выпрямитель

3.4. Мостовой выпрямитель с нулевой точкой трансформатора

3.5. Трёхфазный выпрямитель с нулевым выводом

3.6. Трёхфазный мостовой выпрямитель

3.6. Управляемый выпрямитель однофазного тока

4. Коммутация однооперационных тиристоров

4.1. Узлы параллельной коммутации.

4.2. Узлы последовательной коммутации

5. Импульсные преобразователи постоянного напряжения

5.1. Методы импульсного регулирования постоянного напряжения

5.2. Иппн с параллельной коммутацией и коммутирующим контуром, подключаемым параллельно силовому тиристору

5.3. Иппн с последовательной коммутацией

6. Инверторы.

6.1. Автономные инверторы тока (аит)

6.1.1. Однофазный параллельный инвертор тока.

6.1.2. Трехфазный параллельный аит

6.2. Автономные резонансные инверторы (аир).

6.2.1. Последовательный аир

6.2.2. Последовательный аир со встречными диодами.

6.3. Автономные инверторы напряжения.

6.3.1. Способ формирования выходного напряжения инвертора в виде импульсов чередующейся полярности и одинаковой длительности.

6.3.2. Широтно-импульсный способ формирования и регулирования выходного напряжения инвертора.

6.3.2.1. Шир с зависящей от параметров нагрузки формой кривой выходного напряжения.

6.3.2.2. Шир с не зависящей от параметров нагрузки формой кривой выходного напряжения.

6.3.3. Формирование кривой выходного напряжения инвертора с уменьшенным содержанием гармонических.

7. Оптоэлектроника

7.2. Фотоприёмники.

2.Фотодиоды.

3. Фототранзисторы (рисунок 7.8).

4. Фототиристоры.

7.3. Световоды и простейшие оптроны

8. Цифровая техника

8.1.Аксиомы, законы, тождества и теоремы алгебры логики

8.2. Логические элементы на диодах и биполярных транзисторах.

8.2.1. Логический элемент или.

8.2.2. Логический элемент и.

8.2.3. Логический элемент не.

8.2.4. Логический элемент или-не.

8.2.5. Логический элемент и-не.

8.3. Параметры логических элементов.

8.4.Логические элементы на полевых транзисторах.

8.4.1. Логический элемент не.

8.4.2. Логический элемент или-не.

8.4.3.Логический элемент и-не.

5. Импульсные преобразователи постоянного напряжения

Рисунок 5.1

ИППН предназначены для изменения значения постоянного напряжения. Они служат для питания нагрузки постоянным напряжением U Н, отличающиеся от напряжения источника питания Е. При этом иногда необходимо стабилизировать U н при изменении Е и тока нагрузки или изменять U н по определенному закону независимо от Е.

Выходное напряжение таких преобразователей характеризуется последовательностью импульсов прямоугольной формы с длительностью t и и паузой t п (рисунок 5.1), амплитуда которых близка к Е, а среднее значение выходного напряжения U н.

В основе принципа действия ИППН лежит ключевой режим работы регулирующего полупроводникового прибора, осуществляющего периодическое подключение источника питания Е к выходной цепи преобразователя.

5.1. Методы импульсного регулирования постоянного напряжения

Регулирование выходного напряжения ИППН осуществляется импульсными методами путем изменения параметров выходных сигналов. Наибольшее применение нашли широтно-импульсный, частотно-импульсный методы и их комбинация.

Широтно-импульсный метод регулирования (ШИР) осуществляется изменением длительности (ширины) выходных импульсов t и при неизменном периоде их следования T=const;
. Среднее значение выходного напряжения преобразователя при ШИР:

, (5.1)

где
- коэффициент регулирования.

В соответствии с этой формулой диапазон регулирования выходного напряжения ИППН с ШИР составляют от нуля (t и =0; γ=0) до Е (t и =T; γ=1).

Рисунок 5.2

Частотно-импульсное регулирование (ЧИР) производится за счет изменения частоты следования выходных импульсов
при неизменной их длительности t и =const. Регулировочные возможности преобразователя характеризуются соотношением:
(5.2)

Выходному напряжению Е соответствует предельная частота следования импульсов, равная , а нулевому выходному напряжению
.

Совместное применение ШИР и ЧИР заключается в изменении двух параметров выходных импульсов t и и и называется комбинированным.

Рассмотрим наиболее распространенные принципы построения схем ИППН (рисунок 5.2.а). Регулирующий элемент условно покажем в виде ключа, функцию которого обычно выполняет тиристор или силовой транзистор. В выходную цепь входит нагрузка Z н активно-индуктивного характера и при необходимости сглаживающий дроссель L ф. Иногда применяются более сложные сглаживающие фильтры, например Г - образный LC фильтр. Диод VD 0 предназначен для создания контура протекания тока нагрузки при разомкнутом ключе К.

Рассмотрим процессы протекающие в таком преобразователе. На интервалах включенного состояния ключа t 1 -t 2 , t 3 -t 4 , t 5 -t 6 напряжение подключается ко входу сглаживающего фильтра, U вых =Е, диод VD 0 закрыт. Через нагрузку протекает ток i н по цепи (+Е)-К- L ф -Z н –(-Е). На интервалах отключенного состояния ключа t 2 -t 3 , t 4 -t 5 связь выходной цепи с источником питания отсутствует, однако ток через нагрузку продолжается. Он поддерживается энергией, накопленной реактивными элементами – дросселем L ф и индуктивностью нагрузки L н и замыкается через VD 0 вследствие чего U вых =0. Без учета падений напряжения на активных сопротивлениях дросселя L ф и подводящих проводом U н =U вых, определяется средним значением U вых (t) и находится по формулам 4.1 и 4.2. Ток i н состоит из участков экспонент нарастания и спадания с постоянной времени
. Среднее значение тока
.

При переходе к большим мощностям нагрузки (свыше 100кВт) возникают трудности в построении преобразователей по рассмотренной схеме. Они вызваны большими токами, и необходимостью применения большого числа параллельно включенных тиристоров. Кроме того, трудно осуществима конструкция дросселя с большой индуктивностью. ИППН большой мощности выполняют по многотактному принципу, основанному на параллельном включении Т-отдельных преобразователей, работающих на общую нагрузку от общего источника постоянного тока.

Широко распространённые в повседневной практике преобразователи напряжения – это специализированные устройства, предназначенные для корректировки размаха и частоты выходного питающего напряжения. Электронные системы этого типа позволяют регулировать выходные параметры (включая частоту выходного напряжения).

Необходимость в их применении возникает в том случае, когда приходится подключать устройства с нестандартными входными характеристиками. Преобразовательные схемы могут выполняться в виде самостоятельного блока либо интегрироваться в действующую систему бесперебойного питания. Эти приборы пользуются повышенным пользовательским спросом, а также широко применяются для решения отдельных производственных задач.

Конструкция

Для изменения уровня действующего напряжения питания чаще всего применяются специализированные импульсные преобразователи со встроенными в них индуктивными схемами. В соответствии со стоящей перед ними задачей, все известные модели преобразовательных устройств делятся на следующие классы:

• Инвертирующие схемы;
• Повышающие электронные агрегаты;
• Понижающие преобразователи.

Независимо от вида этих устройств, все они работают по одному и тому же принципу, обеспечивая требуемую функциональность и качество формируемых сигналов. Одинаковость устройств этого класса чаще всего выявляется по следующим характерным признакам:

• Наличие собственного модуля питания;
• Входящие в состав схемы элементы коммутации, представленные мощными полупроводниковыми транзисторами;
• Накопители энергии в виде отдельного дросселя или катушки;
• Фильтрующие конденсаторы, подключаемые в параллель нагрузочному сопротивлению;
• Специальные диоды, используемые в качестве блокирующего элемента.

Применение всех перечисленных выше элементов в нужных сочетаниях предоставляет возможность получения любой из известных категорий импульсных устройств.

Принцип действия

В основу работы импульсных преобразователей заложен принцип регулировки уровня сигнала путём изменения ширины импульсов, управляющих работой коммутирующего элемента.

Обратите внимание! Этот метод электронного управления параметрами сигнала встречается в различных образцах современной аппаратуры и называется широтно-импульсным.

Для стабилизации режима работы в электрическую схему вводится обратная связь, за счёт которой при колебаниях выходного напряжения параметры рабочих импульсов также меняются.

Простейшие преобразователи напряжения содержат в своей основе обычный трансформатор, на выходе которого формируется напряжение с амплитудой, отличной от входного значения.

Известны иные типы преобразовательных устройств, работающих по принципу, схожему с уже описанными ранее образцами, но несколько отличающихся по своей конструкции. Они, как правило, выполняются на основе полупроводников и позволяют получить высокие показатели эффективности преобразования (большой КПД).

Классификация импульсных преобразователей

Выпускаемые отечественной промышленностью импульсные преобразователи, в соответствии с токовыми параметрами, подразделяются на следующие классы:

• Электронные конверторы, обеспечивающие преобразование переменного уровня (АС) в постоянный выходной сигнал (DC). Они рассчитаны для промышленного применения и используются в системах, где требуются пониженные значения питающего напряжения 380/220 Вольт;
• Инверторы, выполняющие обратное преобразование: входной (DC) сигнал в выходной (АС). Эти устройства востребованы в системах бесперебойного питания, а также в электронных сварочных агрегатах, в которых в результате инвертирования удаётся уменьшить габариты и вес прибора;
• Конверторные устройства постоянного напряжения или тока, позволяющие преобразовывать одну величину питающего параметра в другую.

Эти устройства нередко используются для организации питания аккумуляторных батарей при необходимости подключать к ним нагрузки с различными номиналами напряжений.

Состав преобразователя

В состав конструкции импульсных устройств обычно входят следующие функциональные узлы:

• Встроенный генератор импульсного сигнала, работающий от собственного блока питания (БП);
• Импульсный трансформатор, преобразующий сигналы заданной периодичности в выходные импульсы более высокой частоты;
• Встроенные стабилизаторы, обеспечивающие постоянство параметров сигналов, получаемых на выходе устройств;
• Электронные коммутаторы на мощных транзисторных элементах, работающие в импульсном режиме, близком к состоянию насыщения.

К этому перечню следует добавить накопительные индуктивности, используемые при построении генераторных схем. Они обычно входят в состав таких широко распространённых устройств, как преобразователь тока.

Типичным представителем комплектующих элементов является трансформатор, обеспечивающий преобразование напряжения с минимальными потерями мощности. Они широко применяются при построении самых разнообразных радиоэлектронных и электротехнических схем.

Достоинства и недостатки преобразовательных устройств

К числу достоинств большинства известных моделей преобразующих устройств относятся:

• Высокая эффективность преобразования стандартных сетевых напряжений в удобный для пользователя вид с одновременным контролем их основных параметров;
• Компактность и мобильность отдельных образцов инверторных аппаратов, допускающая применение их в качестве автомобильных преобразователей;
• Хорошие показатели экономичности с КПД, приближающимся к 90%;
• Универсальность и надёжность преобразовательных устройств, обеспечивающая возможность подключения любых видов потребителей;
• Возможность компенсации потерь электроэнергии за счёт повышения выходного напряжения.

Важно! Перечисленные преимущества преобразующих приборов позволяют устанавливать их в наиболее ответственных узлах охранных и осветительных систем, а также в модулях управления работой котлов отопления, насосных станций и другого специального оборудования.

К достоинствам этих устройств также следует отнести наличие таких дополнительных опций, как возможность переключения индикаторов измеряемых величин с входного на выходное напряжение. Добавим к этому допустимость подстройки в определённых пределах контролируемых выходных параметров.

К вполне устранимым недостаткам преобразователей данного класса следует отнести чувствительность к эксплуатации в условиях повышенной влажности (это не касается моделей, выпускаемых во влагозащитном исполнении). Добавим к этому высокую стоимость преобразующих систем.

Применение преобразователей в быту

Универсальные модели относятся к категории наиболее сложных устройств, которые способны регулировать несколько параметров (ток, напряжение и частоту) сразу. Но в повседневной практике вполне хватает более простых образцов преобразователей, в которых регулируется только один из входных показателей.

Дополнительная информация. Схема управления напряжением и током, осуществляемого с целью ограничения одного из этих параметров (обычно тока), широко применяется в схемах зарядки аккумуляторов. В более сложных устройствах этого класса могут использоваться современные микроконтроллеры.

В заключение обзора необходимо отметить, что существует множество вариантов исполнения импульсных преобразовательных модулей. Но, независимо от типа и сложности электронного устройства, лежащие в его основе принципы функционирования не меняются. Усвоив основные технические приёмы построения этих приборов, можно научиться обращаться с оборудованием любой сложности, а также успешно ремонтировать его в случае поломки.

Видео

Импульсный повышающий преобразователь напряжения 12 24 220 и другие…

Проблема получения в большегрузном автомобиле напряжения, необходимого для питания радиостанций, автоэлектроники и средств связи (12-14 Вольт) может быть решена несколькими способами.

Самый простой из них взять необходимое напряжение с одного аккумулятора. Но последствия таких "экспериментов" печальны: через некоторое время аккумулятор придется выбросить. Другой, "цивилизованный" способ это установить в автомобиле устройство которое позволит получить необходимое напряжение без ущерба для штатной системы электрооборудования машины. В настоящее время выпускается два типа подобных устройств принципиально отличающихся друг от друга.

Инженеры имеют широкий выбор в широком диапазоне контроллеров регуляторов напряжения, предлагаемых крупными поставщиками. Современные устройства в значительной степени превысили основные недостатки устаревших конструкций, используя такие методы, как управление подачей напряжения для моделей с контролем напряжения и компенсацией наклона для моделей с управлением токовым режимом.

Результатом этих нововведений является то, что инженеры имеют широкий выбор обоих типов топологии. Контроллеры с контролируемым напряжением рекомендуются, когда возможны широкие вариации линейных или выходных нагрузок при наличии низких нагрузок в шумных приложениях и когда требуется многократное выходное напряжение с хорошим перекрестным регулированием.

Первая группа - это линейные стабилизаторы напряжения (адаптеры). Суть данного вида стабилизации состоит в том, что "лишнее" напряжение "остается" на регулирующем элементе. При этом ток который течет от аккумулятора (Iакк. рис.1) равен току текущему в полезную нагрузку (Iн. рис.1), а поскольку входное напряжение в два раза превышает выходное значит мощность потребляемая от аккумулятора в 2 раза превышает мощность которую потребляет полезная нагрузка, т.е. КПД такого стабилизатора (адаптора) 50% (а реально и еще меньше). Попробуем для наглядности подставить живые цифры. Возьмем ток полезной нагрузки Iн.=20Ампер.

Обратноходовые и прямоходовые импульсные преобразователи

Устройства с режимом текущего режима рекомендуются для приложений, где выходная мощность является сильным током или высоким напряжением, когда самый быстрый ответ на конкретную частоту требуется, если изменения входного напряжения ограничены и в приложениях, где стоимость и количество компонентов должны быть сведены к минимуму.

Увеличение выходной мощности

Позвольте мне передать на этой странице основные моменты того, что было моим верхним тезисом. Полная работа всегда доступна для скачивания. Тип, выбранный в этом случае, является третьим, то есть он будет работать только с эффективным значением напряжения, которое подает устройство, чтобы получить регулировку величины, которую вы хотите контролировать. Основной мотив заключается в простоте дизайна и конструкции, что также приводит к большой экономической эффективности решения.

Ракк. = Iакк. х Uакк. = 20 А х 28 В = 560 Ватт

Рн. = Iн. х Uн. = 20 А х 14 В = 280 Ватт

Разница этих мощностей (280 Ватт) выделяется в виде тепла, нагревая радиатор стабилизатора. Чтобы рассеивать такую мощность в течении продолжительного времени нужен радиатор огромных размеров. Реально данные стабилизаторы (адаптеры) выполнены на радиаторах гораздо меньших размеров, а это значит что если производитель заявляет, что максимальный ток стабилизатора равен 20-ти Амперам, то продолжительный режим работы стабилизатора будет возможен при токе 6-7 Ампер, не более. Эти преобразователи оптимальны для питания радиостанций и аудио аппаратуры т.к. максимальный ток эти приборы потребляют как раз кратковременно.

Регулировка части сигнала мощности, которая достигает нагрузки; это то, что делают преобразователи фазового угла. В обоих случаях напряжение частично вычитается, из которого рождается термин «частичное преобразование», который без разбора идентифицирует два типа. Здесь показана принципиальная схема , одинаково справедливая для двух типов. Как будет очевидно, частизация напряжения осуществляется одним или несколькими полупроводниковыми силовыми устройствами, которые между подачей и нагрузкой подают и отключают напряжение на последнем.

Вторая группа – это импульсные устройства . Принципиальное отличие импульсной схемотехники заключается в том, что она позволяет получить источники питания с высоким КПД, до 90%. В таких преобразователях "лишнее" напряжение не рассеивается в виде тепла, а преобразовывается в "дополнительный" ток на выходе. В свою очередь импульсные устройства можно разделить на две подгруппы:

Выбор стратегии управления

Нагрузка подключается, как только импульс попадает в затвор двух тиристоров. Как только импульс остановлен, нагрузка автоматически отключается, как только напряжение инвертирует полярность. Поскольку это не наш случай, мы ориентированы на управление фазовым углом. Выбор стратегии управления имеет решающее значение для конечной производительности. Данная стратегия может фактически дать регулятору возможность превосходно управлять резистивными нагрузками, но совершенно бесполезно, если нагрузка представляет индуктивные компоненты.

• импульсные стабилизаторы напряжения /КПД до 90%
• импульсные преобразователи напряжения (блоки питания) /КПД до 80%

Отличительной особенностью импульсных преобразователей является гальваническая развязка входного и выходного напряжений (т.е. в их составе имеется трансформатор), который исключает даже теоретическую возможность попадания входного напряжения на выход при любых неисправностях самого преобразователя.

Чтобы лучше понять проблемы, связанные с этим типом нагрузки, рассмотрим схему выше. Как уже упоминалось, только ворота двух тиристоров поступают на сигнал запуска, один из которых начинает работать, и в цепи генерируется ток. Угол пуска будет обозначаться α. По завершении этого полупериода новый сигнал запуска снова появится после угла α, и цикл повторится. Разность между углом экстинкции и углом триггера будет обозначена буквой δ и будет углом проводимости. В случае индуктивной нагрузки ситуация меняется: предположим тиристор Т1. включается во время положительной полуволны, а затем пропускает весь ток нагрузки.

Современная элементная база и схемотехника позволила создать импульсные преобразователи и стабилизаторы напряжения которые обеспечивают:

1. Долговременный режим работы при максимальном токе нагрузки.
2. Автоматическое регулирование выходной мощности (можно не бояться перегрузок вплоть до короткого замыкания). Система ограничения мощности сама отследит перегрузку и ограничит выходную мощность до безопасного уровня.
3. За счёт высокого КПД обеспечивается нормальный тепловой режим и как следствие высокая надёжность и малые габариты.
4. Мощность потребляемая от аккумулятора лишь на 10-15% больше, чем потребляет нагрузка.
5. Наличие гальванической развязки входного и выходного напряжений в преобразователе (т.е. в его составе имеется трансформатор) исключает даже теоретическую возможность попадания входного напряжения на выход. В стабилизаторе же устанавливается мощный высокоэффективный ограничитель напряжения.
6. Пожалуй, единственным недостатком импульсных устройств это возможные радиопомехи, их уровень зависит от производителя (стоимости) преобразователя. Недорогие преобразователи не рекомендуется применять для питания радиостанций и радиоприёмников.

Импульсный преобразователь напряжения

Для трансформации напряжения из одного уровня в другой применяются импульсные преобразователи постоянного напряжения , в работе которых используются индуктивные накопители. В таких конверторах мощность на выходе регулируются благодаря изменениям временного промежутка воздействия на нагрузку одним из двух способов:

Из-за наличия индуктивного компонента Т1 он не будет прерван прохождением напряжения до нуля, после чего напряжение примет отрицательное значение. Вместо этого он перейдет в состояние «Выключено», когда ток, проходящий через него, будет отменен, а осциллограммы будут показаны на рисунке внизу справа. Этот факт включает в себя асимметрию осциллограммы плюс значение напряжения, которое не является желательным. Этот недостаток преодолевается с помощью управляющая стратегия, которая возбуждает затвор тиристоров с длительным импульсом. это имеет наименьший недостаток: на самом деле непрерывные сигналы затвора приводят к более высоким потерям и требуют более высокого тока.

Частотно-импульсным;

Широтно-импульсным.

Принцип действия импульсного повышающего преобразователя напряжения состоит в создании такого режима транзистора, во время которого вся цепь подачи мощности в нагрузку будет периодически прерываться. Таким образом, импульсный преобразователь 24 12 позволяет упорядочить колебания продолжительности выходящих импульсов при их неизменяющемся периоде изменения. Однотактный импульсный преобразователь напряжения может работать в диапазоне мощностей от 0 до 100 Вт. Если же требуется устройство большей мощности , то применяют многотактный импульсный преобразователь напряжения.

Это очевидно, пилотируя ворота с короткой импульсной поездкой. Затем стратегия становится следующей. Колонка импульсов генерируется вблизи канала питания для нуля. Генерируется вторая импульсная последовательность, и она задерживается на угол, равный α π, для повторного управления воротами.

Максимальный дизайн схемы

Цикл повторяется и после короткой переходной фазы, в течение которой нет идеальной симметрии, операция переходит в систему для обеспечения надлежащей мощности нагрузки. В большинстве приложений диапазон настройки не будет варьироваться от 0% до 100%, но будет начинаться с более высокого значения, например 30%; это касается потребностей пользователя, а также ограничений, налагаемых пользовательской схемой. Первый будет использоваться для регулировки угла α и, следовательно, эффективного значения , в то время как второй отрегулирует минимальный порог.

Понижение напряжения постоянного тока . Как работает понижающий преобразователь напряжения. Где он применяется. Описание принципа действия. Пошаговая инструкция по проектированию (10+)

Понижающий импульсный преобразователь напряжения. Проектирование. Расчет

Для понижения постоянного напряжения с минимальными потерями и получения стабилизированного выхода применяется следующий подход. Постоянное напряжение преобразуется в импульсы переменной скважности. Далее эти импульсы пропускаются через катушку индуктивности. Энергия накапливается на накопительном конденсаторе. Обратная связь следит за стабильностью выходного напряжения и для этого регулирует скважность импульсов.

Он будет откалиброван для первого использования в соответствии с нагрузкой, которую он будет подавать. На рисунке ниже показана схема разрядки конденсатора, которая направлена ​​на сброс остаточного заряда, накопленного в конденсаторе в конце каждой половины напряжения питания.

Прямоходовый преобразователь с применением ненасыщающегося импульсного трансформатора

На рисунке ниже показана работа этой схемы; когда напряжение проходит через 0, оставшийся заряд в конденсаторе напрямую поляризует два диода за раз, создавая схему, которая через два резистора разряжает остаточное напряжение. Схема имеет собственный предел из-за порогового напряжения двух диодов: когда напряжение падает до 4 В, они прерываются. Таким образом, оказывается, что всегда будет минимальное напряжение.

Если нет потребности в снижении потерь, то применяется последовательный стабилизатор непрерывного действия.

Принцип работы понижающего преобразователя напряжения основан на свойстве катушки индуктивности (дросселя) накапливать энергию. Накопление энергии проявляется в том, что сила тока через катушку индуктивности как бы имеет инерцию. То есть она не может измениться моментально. Если к катушке приложить напряжение, то сила тока будет постепенно нарастать, если приложить обратное напряжение, то сила тока будет постепенно убывать.

В любом случае, цепь защиты от сверхтока была установлена ​​для защиты контроллера, когда дело доходит до работы в стрессовых ситуациях. Целью этой схемы является прерывание питания источника питания регулятора, тем самым защищая его от повреждения и чрезмерного напряжения, Для облегчения теплового рассеивания также были установлены вентилятор и радиатор. Схема разделена на две части: первая - адаптировать напряжение сети 230 В, чередующееся с 12 непрерывными напряжениями, необходимыми для питания реле, вентилятора и измерительной цепи.

Вентилятор и вторая часть системы защиты подключены к выходу. Термистор изменяет свою устойчивость к изменению температуры, тогда как триммер первоначально откалиброван в зависимости от температуры, которая считается критичной для оборудования. В конечном счете, последняя схема показана здесь сбоку. Можно утверждать, что, таким образом, можно регулировать угол между π и 2π и, таким образом, получать асимметричную форму волны. Для трансформатора максимальный ток, поглощаемый цепями с напряжением 12 В, оценивается в 215 мА.

Вашему вниманию подборки материалов: На схеме мы видим, что блок управления D1 в зависимости от напряжения на конденсаторе C2 замыкает и размыкает силовой ключ. Причем чем выше напряжение на C2 , тем меньше время, на которое замыкается ключ, то есть меньше коэффициент заполнения (больше скважность). Если напряжение на конденсаторе C2 превышает некоторое, то ключ вообще перестает замыкаться, пока напряжение не снизится. Как обеспечивается такая работа схемы управления, описано в статье о широтно-импульсной модуляции. Затем будет выбрана колода 50 В 1А. Реле будет 12 В с одной коммутацией, с номинальным током 10 А контактов. Если вам нужно мобилизовать мобильные устройства за пределами цивилизованных лошадей, из машины у вас, вероятно, есть проблема после однодневной поездки, чтобы получить энергию для своих батарей. Если мы поймем, что на наших спинах должны быть использованы , то ясно, что мы должны обратить внимание на важность и эффективность поперечной энергии. Таким образом, мы забываем о тяжелых - даже дешевых свинцовых аккумуляторах, с очень простым линейным стабилизатором - эффективность их преобразования энергии очень мала. Первое значение, в свою очередь, небольшое для изменения, поскольку линейные источники обычно требуют между входным и выходным разностями, обычно равными от 5 до 3 вольт. Когда силовой ключ замкнут, ток идет по пути S1 . При этом к катушке индуктивности приложено напряжение, равное разнице между входным и выходным напряжением. Ток через катушку увеличивается пропорционально напряжению, приложенному к катушке, и времени, на которое замыкается ключ. Катушка накапливает энергию. Протекающий ток заряжает конденсатор C2 . Поэтому, если вы хотите создать источники 5 В, батарея 6 В не работает. Кроме того, вы должны рассчитывать на разряд батареи. Дизайн действительно прост, с минимальными компонентами, и его можно действительно обрабатывать всеми. Однако эффективность этого стабилизатора зависит от разности входных и выходных напряжений и проходящего тока. Структурно более выраженная разность импеданса на входе и выходе стабилизатора, тем ниже эффективность и большое количество энергии, она выбрасывается в пространство подобно теплу. Пример транзисторных схем выходных каскадов дроссельных преобразователей Эффективность составляет около 30% - это зависит от разницы в напряжениях. Проблема линейных стабилизаторов обычно заключается в необходимости большей разницы между входным и выходным напряжениями. Они обладают несколькими существенными преимуществами по сравнению с линейными ресурсами - более высокой энергоэффективностью, более высокими входными напряжениями, более мощными трансформаторами и, что более важно, без летучих мышей . Первое поколение коммутируемых ресурсов, используемых в нашей стране с годами, было построено сравнительно сравнительно с схемами с более ранних времен, и в настоящее время существует огромное количество интегральных схем, специализированных для этих целей. Когда силовой ключ разомкнут, ток идет по пути S2 через диод. К катушке индуктивности приложено выходное напряжение с обратным знаком. Ток через катушку уменьшается пропорционально напряжению, приложенному к катушке, и времени, в течение которого ключ разомкнут. Протекающий ток по-прежнему заряжает конденсатор C2 . Когда конденсатор C2 зарядится, ключ перестает замыкаться, зарядка конденсатора прекращается. Ключ снова начнет замыкаться, когда конденсатор C2 немного разрядится через нагрузку. После компиляции у 12 членов был общий твердый ресурс, на котором они работали. Недостатки. В относительно большом замкнутом пространстве результирующая емкость недостаточна для одновременного подключения освещения. Другим недостатком является более высокая цена покупки. Вы соедините такой «ресурс» за считанные минуты, но у него есть несколько основных недостатков. Если вы используете больше батарей, вы должны позаботиться о стабилизации напряжения даже при разрядке батарей. Цена была действительно вполне приемлемой. Наконец, как всегда, она решила «презирать» азиатское производство. Конденсатор C1 нужен для того, чтобы уменьшить пульсации тока во входной цепи, отбирать из нее не импульсный, а средний ток. Преимущества, недостатки, применимость Потери энергии непосредственно зависят от отношения входного и выходного напряжений. Так понижающий преобразователь теоретически может сформировать большой выходной ток при малом напряжении из небольшого входного тока, но большого напряжения, но нам придется прерывать большой ток при большом напряжении, что гарантирует высокие коммутационные потери. Так что понижающие преобразователи применяются, если входное напряжение в 1.5 - 4 раза больше выходного, но их стараются не применять при большей разнице. Оригинальная аккумуляторная батарея для камкордера После покупки он работает без проблем. Интересно, что «китайские» батареи отличаются друг от друга в результате их емкости и мощности. Соединив несколько внешних компонентов, можно создать очень приличный источник питания. Если вам нужен больший выходной ток, это не проблема увеличения его с помощью дополнительного силового транзистора . Для наших целей это значение является достаточным. Строительство, возрождение и траур монаха Вторичный эффект более высокой эффективности заключается в том, что такой источник не плавится и очень холоден в работе. Сначала у меня не было опыта с источником питания или батареей. Чтобы избежать необходимости вытягивать еще один метр в поле, первая версия вольтметра панели. Разберем процесс проектирования и расчета понижающего преобразователя и опробуем его на примерах. В конце статьи будет форма, в которую можно забить необходимые параметры источника, провести расчет онлайн и получить номиналы всех элементов. Для примера возьмем следующие схемы: Схема 1 Схема 2 Одной из проблем понижающих преобразователей является сложность управления силовым ключом, так как его эмиттер (исток) как правило не подключен к общему проводу. Дальше мы рассмотрим несколько вариантов решения этой проблемы. Пока остановимся на несколько нестандартном включении микросхемы - ШИМ контроллера. Мы используем микросхему 1156EU3 . У этой микросхемы выходной каскад выполнен по классической двухтактной схеме. Средняя точка этого каскада выведена на ножку 14, эмиттер нижнего плеча соединен с общим проводом (ножка 10), коллектор верхнего плеча выведен на ножку 13. Мы соединим ножку 14 с общим проводом через резистор, а ножку 13 подключим к базе ключевого транзистора. Когда верхнее плечо выходного каскада открыто (это соответствует подаче отпирающего напряжения на выход), ток протекает через эмиттерный переход транзистора VT2, ножку 13, верхнее плечо выходного каскада, ножку 14, резистор R6. Этот ток отпирает транзистор VT2. В таком включении можно применять и контроллеры с открытым эмиттером на выходе. В этих контроллерах нет нижнего плеча. Но оно нам и не нужно. В нашей схеме в качестве силового ключа используется мощный биполярный транзистор. Подробнее о работе биполярного транзистора в качестве силового ключа. В качестве силового ключа можно использовать составной транзистор, чтобы понизить нагрузку на контроллер. Однако, напряжение насыщения коллектор - эмиттер составного транзистора в разы больше, чем у одинарного. В статье про составной транзистор описано, как рассчитать это напряжение. Если Вы используете составной транзистор, то в форме расчета в конце статьи укажите в качестве напряжения насыщения коллектор - эмиттер VT2 именно это напряжение. Чем выше напряжение насыщения, тем выше потери, так что с составным транзистором потери будут в разы больше. Но решение есть. Оно будет описано далее в разделе о маломощных контроллерах. Ется выходное напряжение. От каких элементов оно зависит? Также буду очень благодарен, если если подскажете, как правильно рассчитать параметры понижающего преобразователя 100в на 28в 1000 Ватт. Заранее огромное спасибо. Описание и параметры MOC3061, MOC3062, MOC3063. Применение в тиристорных схемах... Как сконструировать инвертирующий импульсный преобразователь. Как выбрать частот... Микроконтроллеры. Составление программы. Инструменты проектирования сх... Как и с помощью чего программировать и отлаживать микро-контроллеры, проектирова...