Иногда надо получить высокое напряжение из низкого. Например, для высоковольтного программатора, питающегося от 5ти вольтового USB, надыбать где то 12 вольт.

Как быть? Для этого существуют схемы DC-DC преобразования. А также специализированные микросхемы, позволяющие решить эту задачу за десяток деталек.

Принцип работы
Итак, как сделать из, например, пяти вольт нечто большее чем пять? Способов можно придумать много — например заряжать конденсаторы параллельно, а потом переключать последовательно. И так много много раз в секунду. Но есть способ проще, с использованием свойств индуктивности сохранять силу тока.

Чтобы было предельно понятно покажу вначале пример для сантехников.

Фаза 1

Заслонка резко закрывается. Потоку больше деваться некуда, а турбина, будучи разогнанной продолжает давить жидкость вперед, т.к. не может мгновенно встать. Причем давит то она ее с силой большей чем может развить источник. Гонит жижу через клапан в аккумулятор давления. Откуда же часть (уже с повышеным давлением) уходит в потребитель. Откуда, благодаря клапану, уже не возвращается.

Фаза 3

И вновь заслонка закрывается, а турбина начинает яростно продавливать жидкость в аккумулятор. Восполняя потери которые там образовались на фазе 3.

Назад к схемам
Вылезаем из подвала, скидываем фуфайку сантехника, забрасываем газовый ключ в угол и с новыми знаниями начинаем городить схему.

Вместо турбины у нас вполне подойдет индуктивность в виде дросселя. В качестве заслонки обычный ключ (на практике — транзистор), в качестве клапана естественно диод, а роль аккумулятора давления возьмет на себя конденсатор. Кто как не он способен накапливать потенциал. Усе, преобразователь готов!

Фаза 1

Ключ размыкается, но катушку уже не остановить. Запасенная в магнитном поле энергия рвется наружу, ток стремится поддерживаться на том же уровне, что и был в момент размыкания ключа. В результате, напряжение на выходе с катушки резко подскакивает (чтобы пробить путь току) и прорвавшись сквозь диод набивается в конденстор. Ну и часть энергии идет в нагрузку.

Фаза 3

Ключ размыкается и энергия из катушки вновь ломится через диод в конденсатор, повышая просевшее за время фазы 3 напряжение. Цикл замыкается.

Как видно из процесса, видно, что за счет большего тока с источника, мы набиваем напряжение на потребителе. Так что равенство мощностей тут должно соблюдаться железно. В идеальном случае, при КПД преобразователя в 100%:

U ист *I ист = U потр *I потр

Так что если наш потребитель требует 12 вольт и кушает при этом 1А, то с 5 вольтового источника в преобразователь нужно вкормить целых 2.4А При этом я не учел потерь источника, хотя обычно они не очень велики (КПД обычно около 80-90%).

Если источник слаб и отдать 2.4 ампера не в состоянии, то на 12ти вольтах пойдут дикие пульсации и понижение напряжения — потребитель будет сжирать содержимое конденсатора быстрей чем его туда будет забрасывать источник.

Схемотехника
Готовых решений DC-DC существует очень много. Как в виде микроблоков, так и специализированных микросхем. Я же не буду мудрить и для демонстрации опыта приведу пример схемы на MC34063A которую уже использовал в примере .

• SWC/SWE выводы транзисторного ключа микросхемы SWC — это его коллектор, а SWE — эмиттер. Максимальный ток который он может вытянуть — 1.5А входящего тока, но можно подключить и внешний транзистор на любой желаемый ток (подробней в даташите на микросхему).
• DRC — коллектор составного транзистора
• Ipk — вход токовой защиты. Туда снимается напряжение с шунта Rsc если ток будет превышен и напряжение на шунте (Upk = I*Rsc) станет выше чем 0.3 вольта, то преобразователь заглохнет. Т.е. для ограничения входящего тока в 1А надо поставить резистор на 0.3 Ом. У меня на 0.3 ома резистора не было, поэтому я туда поставил перемычку. Работать будет, но без защиты. Если что, то микросхему у меня убьет.
• TC — вход конденсатора, задающего частоту работы.
• CII — вход компаратора. Когда на этом входе напряжение ниже 1.25 вольт — ключ генерирует импульсы, преобразователь работает. Как только становится больше — выключается. Сюда, через делитель на R1 и R2 заводится напряжение обратной связи с выхода. Причем делитель подбирается таким образом, чтобы когда на выходе возникнет нужное нам напряжение, то на входе компаратора как раз окажется 1.25 вольт. Дальше все просто — напряжение на выходе ниже чем надо? Молотим. Дошло до нужного? Выключаемся.
• Vcc — Питание схемы
• GND — Земля

Все формулы по расчету номиналов приведены в даташите. Я же скопирую из него сюда наиболее важную для нас таблицу:

Вытравил, спаял…

Вот так вот. Простая схемка, а позволяет решить ряд проблем.

Импульсный способ регулирования в цепях постоянного тока

В отличие от цепей переменного тока применение постоянного тока связано с проблемой плавного регулирования напряжения нагрузки. Потребность в регулировании напряжения при питании от сети постоянного тока приводит к применению неэкономичных способов, основанных на включении в силовые цепи токоограничивающих резисторов или делителей напряжения.

При электрической тяге и питании коллекторных двигателей от контактной сети постоянного тока на электроподвижном составе применяются пусковые резисторы. При пуске и разгоне по мере увеличения частоты вращения и, соответственно, противо-ЭДС двигателей пусковые резисторы, включаемые последовательно в цепь якоря, благодаря ступенчатой перегруппировке обеспечивают ограничение среднего значения тока.

Резисторное регулирование приводит при частых пусках к дополнительным потерям электроэнергии (до 20-30 % общего потребления энергии на тягу). Регулирование пусковых резисторов сопровождается «всплесками» тока во время переключения ступеней. Для переключения резисторов требуется сложный контактный коммутатор.

Тиристорная техника позволяет применить новый, более экономичный, надежный и эффективный импульсный способ регулирования в цепях постоянного тока. Принцип импульсного регулирования заключается в том, что источник постоянного тока периодически подключается к нагрузке с некоторой постоянной или изменяемой частотой (рис. 13.1). Автоматическое задание длительности интервала подключения за один цикл позволяет плавно регулировать среднее значение напряжения, прикладываемого к нагрузке. В цепи нагрузки обеспечивается непрерывное протекание тока с допустимой пульсацией. Это достигается благодаря индуктивности самой нагрузки или включению сглаживающего дросселя и достаточно высокой частоты коммутаций (200-400 Гц).

Рис. 13.1. Схема импульсного регулирования и временные диаграммы ее работы: СК - схема коммутации; СУ - схема управления

Среднее значение напряжения нагрузки

где U n - напряжение источника питания;

t yv Т - соответственно длительность и период повторяемости импульсов; к, у - коэффициент заполнения.

Из соотношения (13.1) следует, что напряжение U H можно плавно регулировать, если изменять / и при Т= const или Т при / и = const, а также в результате одновременного изменения / и и Т. Этому соответствуют широтный, частотный и комбинированный, а также широтно-частотный способы импульсного регулирования.

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.

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...

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