Jännitteen putoaminen tasavirta. Kuinka alennusmuunnin toimii. Missä sitä sovelletaan. Toimintaperiaatteen kuvaus. Vaiheittainen ohje suunnittelua varten (10+)

Asennettu pulssijännitemuunnin. Design. Laskeminen

Tasajännitteen pienentämiseksi minimaalisilla häviöillä ja stabiloidun lähdön saamiseksi käytetään seuraavaa lähestymistapaa. Vakiojännite muunnetaan muuttuvan toimintajakson pulsseiksi. Nämä pulssit johdetaan sitten induktorin läpi. Energiaa varastoidaan varastokondensaattoriin. Feedback tarkkailee lähtöjännitteen vakautta ja säätelee tätä varten pulssien toimintajaksoa.

Jos häviöitä ei tarvitse pienentää, käytetään sarjan jatkuvaa stabilointia.

Asennusjännitemuuntimen toimintaperiaate perustuu induktorin (kuristimen) kykyyn kerätä energiaa. Energian kerääntyminen ilmenee siinä, että induktorin läpi kulkevalla virralla on ikään kuin inertia. Eli se ei voi muuttua hetkessä. Jos käämiin syötetään jännite, virta kasvaa vähitellen; jos käänteinen jännite, virta pienenee vähitellen.

Pulssiporrasjännitemuunnin 12 24 220 ja muut…

Radioasemien, auton elektroniikan ja viestintälaitteiden (12-14 voltin) tehon saamiseen tarvittavan jännitteen saaminen raskaaseen ajoneuvoon voidaan ratkaista monella tavalla.

Helpoin ottaa tarvittava jännite yhdestä akusta. Mutta tällaisten "kokeilujen" seuraukset ovat surullisia: jonkin ajan kuluttua akku on hävitettävä. Toinen "sivistynyt" tapa on asentaa autoon laite, jonka avulla voit saada tarvittavan jännitteen vaarantamatta auton vakiosähköjärjestelmää. Tällä hetkellä valmistetaan kahden tyyppisiä tällaisia ​​laitteita, jotka eroavat olennaisesti toisistaan.

Ensimmäinen ryhmä ovat lineaarisia jännitteen stabilaattoreita (sovittimia). Tämän tyyppisen stabiloinnin ydin on, että "ylimääräinen" jännite "jää" ohjauselementtiin. Tässä tapauksessa akusta virtaava virta (Iacc. Kuva 1) on yhtä suuri kuin hyötykuormaan virtaava virta (In. Kuva 1), ja koska tulojännite on kaksi kertaa lähtöjännite, kulutettu teho. akusta on 2 kertaa suurempi kuin hyötykuorman kuluttama teho, ts. Tällaisen stabilisaattorin (sovittimen) tehokkuus on 50% (ja itse asiassa vielä vähemmän). Yritetään korvata elävät numerot selvyyden vuoksi. Otetaan hyötykuormavirta In.=20A.

Raqq. = Iacc. x Uacc. = 20 A x 28 V = 560 wattia

pH. = Sisään. x Un. = 20 A x 14 V = 280 wattia

Näiden tehojen välinen ero (280 wattia) vapautuu lämmön muodossa, joka lämmittää stabilisaattorin jäähdyttimen. Tällaisen tehon haihduttamiseksi pitkään tarvitaan valtava jäähdytin. Todellisuudessa nämä stabilisaattorit (sovittimet) valmistetaan paljon pienempikokoisille pattereille, mikä tarkoittaa, että jos valmistaja väittää, että stabilaattorin maksimivirta on 20 ampeeria, stabilisaattori pystyy toimimaan jatkuvasti 6-7 ampeerin virralla. , ei enempää. Nämä muuntimet sopivat optimaalisesti radioasemien ja äänilaitteiden virransyöttöön. Näiden laitteiden enimmäisvirta kuluttaa vain lyhyen ajan.

Toinen ryhmä on impulssilaitteet. Perimmäinen ero pulssipiirien välillä on, että sen avulla voit saada teholähteitä korkealla hyötysuhteella, jopa 90%. Tällaisissa muuntimissa "ylimääräinen" jännite ei häviä lämmön muodossa, vaan se muunnetaan "lisävirraksi" lähdössä. Impulssilaitteet voidaan puolestaan ​​jakaa kahteen alaryhmään:

• kytkentäjännitteen stabiloijat / hyötysuhde jopa 90 %
• pulssimuuntimet jännite (virtalähteet) / hyötysuhde jopa 80 %

Pulssimuuntimien erottuva piirre on tulo- ja lähtöjännitteiden galvaaninen eristys (eli ne sisältävät muuntajan), mikä eliminoi jopa teoreettisen mahdollisuuden, että syöttöjännite pääsee lähtöön, jos itse muuntimessa ilmenee toimintahäiriö.

Moderni elementtipohja ja piirit mahdollistivat pulssimuuntimien ja jännitteen stabilaattoreiden luomisen, jotka tarjoavat:

1. Pitkäaikainen toiminta suurimmalla kuormitusvirralla.
2. Automaattinen säätö lähtöteho (et voi pelätä ylikuormituksia aina oikosulku). Tehonrajoitusjärjestelmä havaitsee automaattisesti ylikuormituksen ja rajoittaa lähtötehon turvalliselle tasolle.
3. Korkean hyötysuhteen ansiosta varmistetaan normaali lämpöjärjestelmä ja sen seurauksena korkea luotettavuus ja pienet mitat.
4. Akun virrankulutus on vain 10-15 % enemmän kuin kuorma kuluttaa.
5. Tulo- ja lähtöjännitteiden galvaanisen eristyksen esiintyminen muuntimessa (eli se sisältää muuntajan) sulkee pois edes teoreettisen mahdollisuuden tulojännitteen päästä lähtöön. Stabilisaattoriin on asennettu tehokas korkean suorituskyvyn jännitteenrajoitin.
6. Ehkä pulssilaitteiden ainoa haittapuoli on mahdolliset radiohäiriöt, niiden taso riippuu muuntimen valmistajasta (kustannuksista). Halpoja muuntimia ei suositella radioasemien ja radiovastaanottimien virransyöttöön.

Pulssijännitemuunnin

Jännitteen muuntamiseen tasolta toiselle käytetään pulssitoimisia DC-jännitemuuntajia, joissa käytetään induktiivisia tallennuslaitteita. Tällaisissa muuntimissa lähtötehoa säädellään kuormitusajan muutosten vuoksi kahdella tavalla:

Taajuus-pulssi;

Pulssin leveys.

Pulssitehostusjännitemuuntimen toimintaperiaate on luoda sellainen transistoritila, jonka aikana koko kuorman virransyöttöpiiri katkeaa ajoittain. Siten pulssimuunnin 24 12 sallii sinun virtaviivaistaa lähtöpulssien keston vaihtelut niiden muuttumattomalla muutosjaksolla. Yksitahtipulssijännitemuunnin voi toimia tehoalueella 0 - 100 W. Jos tarvitaan suurempitehoinen laite, käytetään monitahtipulssijännitemuuntajaa.

DC/DC-muuntimia käytetään laajasti erilaisten elektronisten laitteiden virtalähteenä. Niitä käytetään tietotekniikan laitteissa, viestintälaitteissa, erilaisissa ohjaus- ja automaatiopiireissä jne.

Muuntajan virtalähteet

Perinteisissä muuntajateholähteissä verkkojännite muunnetaan muuntajalla, useimmiten alennettuna, haluttuun arvoon. alijännite suoristuu diodi silta ja tasoitetaan kondensaattorisuodattimella. Tarvittaessa tasasuuntaajan jälkeen sijoitetaan puolijohdestabilisaattori.

Muuntajien teholähteet on yleensä varustettu lineaarisilla stabilaattoreilla. Tällaisilla stabilaattoreilla on vähintään kaksi etua: tämä on alhainen hinta ja pieni määrä osia valjaissa. Mutta nämä edut syövät alhainen hyötysuhde, koska merkittävä osa tulojännitteestä käytetään ohjaustransistorin lämmittämiseen, mikä on täysin mahdotonta hyväksyä kannettavien elektronisten laitteiden virtalähteenä.

DC/DC-muuntimet

Jos laite saa virtaa galvaanisista kennoista tai akuista, jännitteen muuntaminen halutulle tasolle on mahdollista vain DC / DC-muuntimien avulla.

Idea on melko yksinkertainen: jatkuva paine muunnetaan muuttujaksi pääsääntöisesti useiden kymmenien ja jopa satojen kilohertsien taajuudella, kasvaa (vähenee) ja sitten tasataan ja syötetään kuormaan. Tällaisia ​​muuntimia kutsutaan usein pulssimuuntimiksi.

Esimerkki on tehostinmuunnin 1,5 V:sta 5 V:iin, vain tietokoneen USB:n lähtöjännite. Samanlainen pienitehoinen muunnin myydään Aliexpressissä - http://ali.pub/m5isn.

Riisi. 1. Muunnin 1,5V / 5V

Pulssimuuntimet ovat hyviä, koska niillä on korkea hyötysuhde, 60...90%. Toinen pulssimuuntimien etu on laaja tulojännitevalikoima: tulojännite voi olla lähtöjännitettä pienempi tai paljon suurempi. Yleensä DC/DC-muuntimet voidaan jakaa useisiin ryhmiin.

Muuntimen luokitus

Laskeminen, englanninkielisessä terminologiassa step down tai buck

Näiden muuntimien lähtöjännite on pääsääntöisesti pienempi kuin tulojännite: ilman suurta häviötä ohjaustransistorin lämmittämiseen, voit saada vain muutaman voltin jännitteen tulojännitteellä 12 ... 50 V. Tällaisten muuntajien lähtövirta riippuu kuorman tarpeista, mikä puolestaan ​​määrää muuntimen piirirakenteen.

Toinen englanninkielinen nimi chopper buck converterille. Yksi tämän sanan käännöksistä on murtaja. Teknisessä kirjallisuudessa buck-muuntimesta käytetään joskus nimitystä "chopper". Muista vain tämä termi toistaiseksi.

Kasvava, englanninkielisessä terminologiassa step-up tai boost

Näiden muuntimien lähtöjännite on suurempi kuin tulojännite. Esimerkiksi 5V tulojännitteellä saadaan ulostuloon jopa 30V jännite ja sen tasainen säätö ja stabilointi on mahdollista. Varsin usein tehostusmuuntimia kutsutaan boostereiksi.

Yleismuuntimet - SEPIC

Näiden muuntimien lähtöjännite pidetään tietyllä tasolla, kun tulojännite on joko suurempi tai pienempi kuin tulojännite. Sitä suositellaan tapauksissa, joissa tulojännite voi vaihdella merkittävästi. Esimerkiksi autossa akun jännite voi vaihdella välillä 9...14V, ja vaaditaan vakaa 12V jännite.

Käänteiset muuntimet - invertoiva muuntaja

Näiden muuntimien päätehtävänä on saada käänteinen polariteetti jännite lähtöön suhteessa virtalähteeseen. Erittäin kätevä tapauksissa, joissa tarvitaan esimerkiksi kaksinapaista tehoa.

Kaikki mainitut muuntimet voivat olla stabiloituja tai epästabiloituja, lähtöjännite voi olla galvaanisesti kytketty tulojännitteeseen tai galvaaninen jänniteeristys. Kaikki riippuu tietystä laitteesta, jossa muunninta käytetään.

Jos haluat siirtyä seuraavaan tarinaan DC / DC-muuntimista, sinun pitäisi ainakin yleisesti ottaen käsitellä teoriaa.

Chopper buck converter - buck-tyyppinen muunnin

Sen toimintakaavio on esitetty alla olevassa kuvassa. Johtojen nuolet osoittavat virtojen suunnan.

Kuva 2. Katkaisijan stabilisaattorin toimintakaavio

Tulojännite Uin syötetään tulosuodattimeen - kondensaattoriin Cin. Transistoria VT käytetään avainelementtinä, se suorittaa suurtaajuisen virran kytkennän. Tämä voi olla MOSFET-, IGBT- tai tavanomainen bipolaarinen transistori. Näiden yksityiskohtien lisäksi piiri sisältää purkausdiodin VD ja lähtösuodattimen - LCout, josta syötetään jännite kuormaan Rn.

On helppo nähdä, että kuorma on kytketty sarjaan elementtien VT ja L kanssa. Siksi piiri on peräkkäinen. Miten jännitteen pudotus tapahtuu?

Pulssin leveysmodulaatio - PWM

Ohjauspiiri tuottaa suorakaiteen muotoisia pulsseja vakiotaajuudella tai vakiojaksolla, mikä on olennaisesti sama asia. Nämä pulssit on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. Hallitse impulsseja

Tässä t on pulssiaika, transistori on auki, tp on taukoaika, transistori on kiinni. Suhdetta ti/T kutsutaan toimintasuhteeksi, jota merkitään kirjaimella D ja se ilmaistaan ​​%%:na tai yksinkertaisesti numeroina. Esimerkiksi kun D on 50 %, käy ilmi, että D = 0,5.

Siten D voi vaihdella 0:sta 1:een. Arvolla D=1 avaintransistori on täydessä johtumistilassa ja kun D=0 on katkaisutilassa, se on yksinkertaisesti sanottuna suljettu. On helppo arvata, että kun D = 50 %, lähtöjännite on yhtä suuri kuin puolet tulojännitteestä.

On aivan ilmeistä, että lähtöjännitteen säätö tapahtuu muuttamalla ohjauspulssin leveyttä t ja itse asiassa muuttamalla kerrointa D. Tätä säätöperiaatetta kutsutaan (PWM). Käytännössä kaikissa impulssilohkot Lähtöjännite stabiloituu PWM:n avulla.

Kuvissa 2 ja 6 esitetyissä piireissä PWM on "piilotettu" laatikoihin, jotka on merkitty "Control Circuit", joka suorittaa joitain lisätoimintoja. Se voi olla esimerkiksi lähtöjännitteen pehmeä käynnistys, kauko-aktivointi tai muuntimen suojaus oikosulkua vastaan.

Yleensä muuntajat saivat niin laaja sovellus että elektronisten komponenttien valmistajat ovat käynnistäneet PWM-ohjaimien tuotannon kaikkiin tilanteisiin. Valikoima on niin suuri, että niiden luettelemiseen tarvitsisi koko kirjan. Siksi kenellekään ei tule mieleen koota muuntimia erillisille elementeille tai kuten usein sanotaan "löysästi".

Lisäksi valmiita pieniä tehomuuntimia voi ostaa Aliexpressistä tai Ebaysta pienellä hinnalla. Samanaikaisesti amatöörisuunnitteluun asennuksessa riittää juottaa johdot tuloon ja lähtöön levylle ja asettaa vaadittu lähtöjännite.

Mutta takaisin kuvioomme 3. Tässä tapauksessa kerroin D määrittää, kuinka kauan se on auki (vaihe 1) tai kiinni (vaihe 2). Näissä kahdessa vaiheessa piiri voidaan esittää kahdella numerolla. Kuvissa EI OLE ESITETTÄ niitä elementtejä, joita ei käytetä tässä vaiheessa.

Kuva 4. Vaihe 1

Kun transistori on auki, virtalähteestä (galvaanikenno, akku, tasasuuntaaja) tuleva virta kulkee induktiivisen kuristimen L, kuorman Rn ja latauskondensaattorin Cout läpi. Tässä tapauksessa virta kulkee kuorman läpi, kondensaattori Cout ja kela L keräävät energiaa. Virta iL KASVAA asteittain induktorin induktanssin vaikutuksesta. Tätä vaihetta kutsutaan pumppaukseksi.

Kun kuorman jännite saavuttaa määritetyn arvon (määritetty ohjauslaitteen asetuksella), transistori VT sulkeutuu ja laite siirtyy toiseen vaiheeseen - purkausvaiheeseen. Suljettua transistoria ei näy kuvassa ollenkaan, ikään kuin sitä ei olisi olemassa. Mutta tämä tarkoittaa vain, että transistori on kiinni.

Kuva 5. Vaihe 2

Kun transistori VT on kiinni, induktorissa ei tapahdu energian lisäystä, koska virransyöttö on katkaistu. Induktanssi L pyrkii estämään induktorin käämin läpi kulkevan virran suuruuden ja suunnan muutoksen (itseinduktio).

Siksi virta ei voi pysähtyä välittömästi ja sulkeutuu "diodikuorma"-piirin kautta. Tästä syystä VD-diodia kutsuttiin purkausdiodiksi. Yleensä tämä on nopea Schottky-diodi. Ohjausjakson vaiheen 2 jälkeen piiri kytkeytyy vaiheeseen 1, prosessi toistuu uudelleen. Tarkasteltavan piirin lähdön maksimijännite voi olla yhtä suuri kuin sisääntulo, eikä enempää. Tehostusmuuntimia käytetään tulojännitettä suuremman lähtöjännitteen saamiseksi.

Toistaiseksi on tarpeen muistaa vain induktanssin todellinen arvo, joka määrää katkaisijan kaksi toimintatilaa. Jos induktanssi on riittämätön, muunnin toimii epäjatkuvien virtojen tilassa, mikä on täysin mahdotonta hyväksyä virtalähteille.

Jos induktanssi on riittävän suuri, toiminta tapahtuu jatkuvien virtojen tilassa, mikä mahdollistaa lähtösuodattimien käytön vakiojännitteen saamiseksi hyväksyttävälle tasolle pulsaatioita. Tehostusmuuntimet toimivat myös jatkuvassa virtatilassa, jota käsitellään alla.

Jonkin verran tehokkuuden lisäämiseksi purkausdiodi VD korvataan MOSFET-transistorilla, jonka ohjauspiiri avaa oikeaan aikaan. Tällaisia ​​muuntimia kutsutaan synkronisiksi. Niiden käyttö on perusteltua, jos muuntimen teho on riittävän suuri.

Lisää tai tehosta muuntimia

Step-up-muuntimia käytetään pääasiassa pienjännitevirtalähteeseen, esimerkiksi kahdesta tai kolmesta akusta, ja jotkin suunnittelun komponentit vaativat 12 ... 15 V jännitteen alhaisella virrankulutuksella. Melko usein tehostusmuunninta kutsutaan lyhyesti ja selkeästi sanaksi "tehostin".

Kuva 6. Tehostusmuuntimen toimintakaavio

Tulojännite Uin syötetään tulosuodattimelle Cin ja syötetään sarjaan kytkettyyn L:hen ja kytkentätransistoriin VT. VD-diodi on kytketty käämin liitäntäkohtaan ja transistorin viemäriin. Load Rl ja shunttikondensaattori Cout on kytketty diodin toiseen napaan.

Transistoria VT ohjataan ohjauspiirillä, joka tuottaa vakaan taajuuden ohjaussignaalin säädettävällä käyttöjaksolla D, aivan kuten kuvattiin hieman korkeammalla katkaisijapiiriä kuvattaessa (kuva 3). Diodi VD oikeaan aikaan estää kuormituksen avaintransistorista.

Kun avaintransistori on auki, käämin L lähtö, aivan kaavion mukaan, on kytketty virtalähteen Uin negatiiviseen napaan. Kasvava virta (vaikuttaa induktanssin vaikutukseen) virtalähteestä virtaa kelan ja avoimen transistorin läpi, energia kertyy kelaan.

Tällä hetkellä VD-diodi estää kuorman ja lähtökondensaattorin kytkentäpiiristä, mikä estää lähtökondensaattorin purkamisen avoimen transistorin kautta. Kuorma tällä hetkellä saa virtaa kondensaattoriin Cout varastoidusta energiasta. Luonnollisesti lähtökondensaattorin jännite laskee.

Heti kun lähtöjännite laskee hieman määritettyä pienemmäksi (määritetty ohjauspiirin asetuksista), avaintransistori VT sulkeutuu ja induktoriin varastoitu energia lataa kondensaattorin Cout diodin VD kautta, joka syöttää kuormaa. . Tässä tapauksessa kelan L itseinduktio-EMF lisätään tulojännitteeseen ja siirretään kuormaan, joten lähtöjännite on suurempi kuin tulojännite.

Kun lähtöjännite saavuttaa asetetun stabilointitason, ohjauspiiri avaa transistorin VT ja prosessi toistetaan energian kertymisvaiheesta alkaen.

Yleismuuntimet - SEPIC (yksipäinen primaariinduktorimuunnin tai muuntaja, jossa on epäsymmetrisesti kuormitettu ensiökulla).

Tällaisia ​​muuntimia käytetään pääasiassa silloin, kun kuormalla on vähän tehoa ja tulojännite muuttuu suhteessa lähtöjännitteeseen ylös tai alas.

Kuva 7. SEPIC-muuntimen toimintakaavio

Hyvin samanlainen kuin kuvassa 6 esitetty tehostusmuuntimen piiri, mutta sen kanssa lisäelementtejä: kondensaattori C1 ja käämi L2. Nämä elementit varmistavat muuntimen toiminnan jännitteenalennustilassa.

SEPIC-muuntimia käytetään tapauksissa, joissa tulojännite vaihtelee laajalla alueella. Esimerkki on 4V-35V - 1,23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down Converter Regulator. Tällä nimellä myydään kiinalaisissa myymälöissä muuntajaa, jonka piiri on esitetty kuvassa 8 (klikkaa kuvaa suurentaaksesi).

Kuva 8. piirikaavio SEPIC-muunnin

Kuvassa 9 on esitetty levyn ulkonäkö pääelementtien merkinnöillä.

Kuva 9. Ulkomuoto SEPIC-muunnin

Kuvassa on pääosat kuvan 7 mukaisesti. Huomaa kahden kelan L1 L2 olemassaolo. Tämän merkin avulla voit määrittää, että tämä on SEPIC-muunnin.

Levyn tulojännite voi olla välillä 4 ... 35 V. Tässä tapauksessa lähtöjännitettä voidaan säätää välillä 1,23 ... 32 V. Muuntimen toimintataajuus on 500 kHz. Pienillä 50 x 25 x 12 mm:n mitoilla levy antaa tehoa jopa 25 wattia. Suurin lähtövirta jopa 3A.

Mutta tässä on syytä tehdä huomautus. Jos lähtöjännite on asetettu 10 V:iin, lähtövirta ei voi olla suurempi kuin 2,5 A (25 W). Kun lähtöjännite on 5 V ja maksimivirta 3 A, teho on vain 15 W. Tärkeintä tässä ei ole liioitella: joko älä ylitä suurinta sallittua tehoa tai älä ylitä sallittua virtaa.

Usein käytetään muuntamaan yhden tason jännite toisen tason jännitteeksi pulssijännitemuuntimet käyttämällä induktiivinen energian varastointi. Tällaisille muuntimille on ominaista korkea hyötysuhde, joka joskus saavuttaa 95 %, ja niillä on kyky saada lisättyä, vähennettyä tai käänteistä lähtöjännitettä.

Tämän mukaisesti tunnetaan kolmen tyyppisiä muuntajapiirejä: step-down (kuva 4.1), step-up (kuva 4.2) ja invertointi (kuva 4.3).

Kaikille tämän tyyppisille muuntimille on yhteisiä viisi elementtiä: virtalähde, näppäinkytkinelementti, induktiivinen energian varastointilaite (induktori, kuristin), estodiodi ja suodatinkondensaattori, joka on kytketty rinnan kuormitusvastuksen kanssa.

Näiden viiden elementin sisällyttäminen erilaisia ​​yhdistelmiä mahdollistaa minkä tahansa kolmesta pulssimuuntimesta.

Muuntimen lähtöjännitetasoa ohjataan muuttamalla näppäinkytkinelementin toimintaa ohjaavien pulssien leveyttä ja vastaavasti induktiiviseen tallennuslaitteeseen varastoitunutta energiaa.

Lähtöjännite stabiloidaan takaisinkytkentää käyttämällä: lähtöjännitteen muuttuessa pulssin leveys muuttuu automaattisesti.

Buck-muuntimessa (kuva 4.1) on sarjaan kytketty kytkentäelementti S1, induktiivinen energiavarasto L1, kuormitusvastus Rn ja sen kanssa rinnakkain kytketty suodatinkondensaattori C1. Lukitusdiodi VD1 on kytketty avaimen S1 liitäntäpisteen energiavarastoon L1 ja yhteiseen johtimeen.

Riisi. 4.1. Alasjännitemuuntajan toimintaperiaate

Riisi. 4.2. Nostojännitemuuntimen toimintaperiaate

klo julkinen avain diodi on kiinni, virtalähteestä tuleva energia varastoidaan induktiiviseen energiavarastoon. Avaimen S1 sulkemisen (avaamisen) jälkeen induktiivisen varaston L1 tallentama energia siirretään diodin VD1 kautta kuormitusresistanssiin Rn. Kondensaattori C1 tasoittaa jännitteen aaltoilua.

Porrastettu pulssijännitemuunnin (kuva 4.2) on tehty samoista peruselementeistä, mutta siinä on niiden eri yhdistelmä: induktiivisen energian varastointilaitteen L1 sarjapiiri, diodi VD1 ja kuormitusvastus suodatinkondensaattorilla kytketty rinnan C1 on kytketty virtalähteeseen. Kytkinelementti S1 on kytketty energian varastointilaitteen L1 liitäntäpisteen diodilla VD1 ja yhteisväylän väliin.

Kun kytkin on auki, virtalähteestä tuleva virta kulkee induktorin läpi, johon energia varastoituu. Diodi VD1 on kiinni, kuormituspiiri on irrotettu virtalähteestä, avaimesta ja energiavarastosta. Kuormitusvastuksen jännite säilyy suodatinkondensaattoriin varastoidun energian ansiosta. Kun avain avataan, itseinduktio-EMF lisätään syöttöjännitteeseen, varastoitu energia siirretään kuormaan avoimen diodin VD1 kautta. Tällä tavalla saatu lähtöjännite ylittää syöttöjännitteen.

Riisi. 4.3. Pulssijännitteen muunnos inversiolla

Pulssityyppinen invertoiva muuntaja sisältää saman peruselementtien yhdistelmän, mutta taas eri kytkennässä (kuva 4.3): kytkentäelementin S1, diodin VD1 ja kuormitusvastuksen R n sarjakytkentä suodatinkondensaattorilla C1 on kytketty virtalähteeseen. Induktiivinen energiavarasto L1 on kytketty kytkentäelementin S1 kytkentäpisteen diodin VD1 ja yhteisen väylän väliin.

Muunnin toimii näin: kun avain on kiinni, energia varastoituu induktiiviseen tallennuslaitteeseen. Diodi VD1 on kiinni eikä siirrä virtaa virtalähteestä kuormaan. Kun kytkin on kytketty pois päältä, energian varastointilaitteen itseinduktio-EMF johdetaan tasasuuntaajaan, joka sisältää diodin VD1, kuormitusresistanssin Rn ja suodatinkondensaattorin C1. Koska tasasuuntaajadiodi siirtää kuormaan vain negatiivisia jännitepulsseja, laitteen lähtöön muodostuu jännite negatiivinen merkki(käänteinen, syöttöjännitteen vastakkainen etumerkki).

Lähtöjännitteen vakauttamiseksi säätimien vaihto mitä tahansa tavanomaisia ​​"lineaarisia" säätimiä voidaan käyttää, mutta niillä on alhainen hyötysuhde. Tässä suhteessa on paljon loogisempaa käyttää pulssijännitteen stabilaattoreita pulssimuuntimien lähtöjännitteen stabiloimiseksi, varsinkin kun tällainen stabilointi ei ole ollenkaan vaikeaa.

Kytkentäjännitteen stabilisaattorit puolestaan ​​​​jaetaan Pulssin leveysmoduloidut stabilisaattorit ja edelleen Stabilisaattorit taajuus-pulssimodulaatiolla. Ensimmäisessä niistä ohjauspulssien kesto muuttuu niiden toiston vakiotaajuudella. Toiseksi, päinvastoin, ohjauspulssien taajuus muuttuu niiden keston pysyessä muuttumattomana. On impulssistabilaattoreita sekasäädöllä.

Alla tarkastellaan radioamatööriesimerkkejä pulssimuuntimien ja jännitteen stabiloijien evoluutionaarisesta kehityksestä.

KR1006VI1 (NE 555) -sirun pulssimuuntimien pääoskillaattori (kuva 4.4), joiden lähtöjännite on epävakaa (Kuva 4.5, 4.6), toimii 65 kHz:n taajuudella. Generaattorin suorakulmaiset ulostulopulssit syötetään RC-piirien kautta rinnakkain kytkettyihin transistorin avainelementteihin.

Induktori L1 on valmistettu ferriittirenkaasta, jonka ulkohalkaisija on 10 mm ja magneettinen permeabiliteetti 2000. Sen induktanssi on 0,6 mH. Muuntimen hyötysuhde on 82%. Lähdön aaltoiluamplitudi ei ylitä 42 mV ja riippuu kapasitanssin arvosta

Riisi. 4.4 Ohjausoskillaattoripiiri pulssijännitemuuntajille

Riisi. 4.5. Nostopulssijännitemuuntajan tehoosan kaavio +5/12 V

Riisi. 4.6. Kaavio invertoivasta pulssijännitemuuntimesta +5 / -12 V

kondensaattorit laitteen lähdössä. Laitteiden maksimikuormitusvirta (kuvat 4.5, 4.6) on 140 mA.

Käytetty muuntimen tasasuuntaaja (kuva 4.5, 4.6). rinnakkaisliitäntä pienvirtaiset suurtaajuiset diodit, jotka on kytketty sarjaan taajuuskorjausvastusten R1 - R3 kanssa. Tämä koko kokoonpano voidaan korvata yhdellä nykyaikaisella diodilla, joka on suunniteltu yli 200 mA:n virralle jopa 100 kHz:n taajuudella ja käänteisjännitteellä vähintään 30 V (esimerkiksi KD204, KD226). VT1:nä ja VT2:na on mahdollista käyttää KT81x-tyyppisiä transistoreita: n-p-n rakenteet- KT815, KT817 (kuva 4.5) ja p-n-p - KT814, KT816 (kuva 4.6) ja muut. Muuntimen luotettavuuden parantamiseksi on suositeltavaa kytkeä KD204-, KD226-tyyppinen diodi rinnakkain transistorin emitteri-kollektori-liitoksen kanssa siten, että se on suljettu tasavirralle.