Caduta di tensione corrente continua. Come funziona un convertitore step-down. Dove si applica. Descrizione del principio di funzionamento. Istruzioni passo passo per il design (10+)

Convertitore di tensione a impulsi step-down. Disegno. Calcolo

Per ridurre la tensione CC con perdite minime e ottenere un'uscita stabilizzata, viene utilizzato il seguente approccio. La tensione costante viene convertita in impulsi di duty cycle variabile. Questi impulsi vengono quindi fatti passare attraverso un induttore. L'energia viene immagazzinata in un condensatore di accumulo. Il feedback controlla la stabilità della tensione di uscita e per questo regola il duty cycle degli impulsi.

Se non è necessario ridurre le perdite, viene utilizzato uno stabilizzatore continuo in serie.

Il principio di funzionamento di un convertitore di tensione step-down si basa sulla proprietà di un induttore (choke) di accumulare energia. L'accumulo di energia si manifesta nel fatto che la corrente attraverso l'induttore, per così dire, ha inerzia. Cioè, non può cambiare istantaneamente. Se viene applicata una tensione alla bobina, la corrente aumenterà gradualmente; se viene applicata una tensione inversa, la corrente diminuirà gradualmente.

Convertitore di tensione a impulsi 12 24 220 e altri...

Il problema di ottenere in un veicolo pesante la tensione necessaria per alimentare stazioni radio, elettronica per auto e apparecchiature di comunicazione (12-14 Volt) può essere risolto in diversi modi.

Il più facile da prendere tensione richiesta da una batteria. Ma le conseguenze di tali "esperimenti" sono tristi: dopo un po', la batteria dovrà essere buttata via. Un altro modo "civile" è installare nell'auto un dispositivo che ti permetta di ottenere la tensione necessaria senza compromettere l'impianto elettrico di serie dell'auto. Attualmente vengono prodotti due tipi di tali dispositivi che sono fondamentalmente diversi l'uno dall'altro.

Primo gruppo sono stabilizzatori di tensione lineari (adattatori). L'essenza di questo tipo di stabilizzazione è che la tensione "extra" "rimane" sull'elemento di controllo. In questo caso, la corrente che fluisce dalla batteria (Iacc. Fig. 1) è uguale alla corrente che fluisce nel carico utile (In. Fig. 1), e poiché la tensione di ingresso è il doppio della tensione di uscita, la potenza consumata dalla batteria è 2 volte superiore alla potenza assorbita dal carico utile, ovvero L'efficienza di un tale stabilizzatore (adattatore) è del 50% (e in realtà anche inferiore). Proviamo a sostituire i numeri in tempo reale per chiarezza. Prendiamo la corrente del carico utile In.=20 Ampere.

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

pH. = dentro. x Un. = 20 A x 14 V = 280 watt

La differenza tra queste potenze (280 watt) viene rilasciata sotto forma di calore, riscaldando il radiatore dello stabilizzatore. Per dissipare tale potenza a lungo, è necessario un enorme radiatore. In realtà, questi stabilizzatori (adattatori) sono realizzati su radiatori di dimensioni molto più piccole, il che significa che se il produttore afferma che la corrente massima dello stabilizzatore è di 20 Ampere, lo stabilizzatore sarà in grado di funzionare continuamente con una corrente di 6-7 Ampere , non più. Questi convertitori sono ottimali per alimentare stazioni radio e apparecchiature audio. La corrente massima consumata da questi dispositivi è solo per un breve periodo.

Il secondo gruppo è dispositivi a impulsi. La differenza fondamentale tra i circuiti a impulsi è che consente di ottenere alimentatori ad alta efficienza, fino al 90%. In tali convertitori, la tensione "extra" non viene dissipata sotto forma di calore, ma viene convertita in una corrente "aggiuntiva" in uscita. A loro volta, i dispositivi a impulsi possono essere suddivisi in due sottogruppi:

• stabilizzatori di tensione di commutazione / efficienza fino al 90%
• convertitori di impulsi tensione (alimentatori) / efficienza fino all'80%

Una caratteristica distintiva dei convertitori di impulsi è l'isolamento galvanico delle tensioni di ingresso e di uscita (cioè includono un trasformatore), che elimina anche la possibilità teorica che la tensione di ingresso entri in uscita in caso di malfunzionamento del convertitore stesso.

Moderno base dell'elemento e la circuiteria ha permesso di creare convertitori di impulsi e stabilizzatori di tensione che forniscono:

1. Funzionamento a lungo termine alla massima corrente di carico.
2. Regolazione automatica potenza di uscita (non puoi aver paura di sovraccarichi fino a corto circuito). Il sistema di limitazione della potenza rileverà automaticamente il sovraccarico e limiterà la potenza di uscita a un livello di sicurezza.
3. Grazie all'elevata efficienza, viene garantito un normale regime termico e, di conseguenza, elevata affidabilità e dimensioni ridotte.
4. La potenza consumata dalla batteria è solo del 10-15% in più rispetto a quella consumata dal carico.
5. La presenza dell'isolamento galvanico delle tensioni di ingresso e di uscita nel convertitore (cioè contiene un trasformatore) esclude anche la possibilità teorica che la tensione di ingresso arrivi all'uscita. Nello stabilizzatore è installato un potente limitatore di tensione ad alte prestazioni.
6. Forse l'unico inconveniente dei dispositivi a impulsi è la possibile interferenza radio, il loro livello dipende dal produttore (costo) del convertitore. I convertitori economici non sono consigliati per alimentare stazioni radio e ricevitori radio.

Convertitore di tensione a impulsi

Per trasformare la tensione da un livello all'altro, vengono utilizzati convertitori di tensione CC pulsati, in cui vengono utilizzati dispositivi di archiviazione induttivi. In tali convertitori, la potenza di uscita viene regolata a causa delle variazioni del periodo di esposizione al carico in uno dei due modi seguenti:

Impulso di frequenza;

Larghezza di impulso.

Il principio di funzionamento di un convertitore di tensione boost boost consiste nel creare una tale modalità transistor, durante la quale l'intero circuito di alimentazione del carico verrà periodicamente interrotto. Pertanto, il convertitore di impulsi 24 12 consente di snellire le fluttuazioni nella durata degli impulsi di uscita con il loro periodo di variazione invariato. Un convertitore di tensione a impulsi a ciclo singolo può funzionare nella gamma di potenza da 0 a 100 W. Se è richiesto un dispositivo di maggiore potenza, viene utilizzato un convertitore di tensione a impulsi multiciclo.

I convertitori CC/CC sono ampiamente utilizzati per alimentare varie apparecchiature elettroniche. Sono utilizzati in dispositivi informatici, dispositivi di comunicazione, vari circuiti di controllo e automazione, ecc.

Alimentatori a trasformatore

Negli alimentatori a trasformatore tradizionali, la tensione di rete viene convertita utilizzando un trasformatore, il più delle volte abbassato, al valore desiderato. sottotensione si raddrizza ponte a diodi e levigato da un filtro condensatore. Se necessario, dopo il raddrizzatore viene posizionato uno stabilizzatore a semiconduttore.

Gli alimentatori a trasformatore sono generalmente dotati di stabilizzatori lineari. Tali stabilizzatori hanno almeno due vantaggi: questo è un basso costo e un piccolo numero di parti nell'imbracatura. Ma questi vantaggi sono assorbiti dalla bassa efficienza, poiché una parte significativa della tensione di ingresso viene utilizzata per riscaldare il transistor di controllo, il che è del tutto inaccettabile per alimentare dispositivi elettronici portatili.

Convertitori CC/CC

Se l'apparecchiatura è alimentata da celle galvaniche o batterie, la conversione della tensione al livello desiderato è possibile solo con l'aiuto di convertitori CC / CC.

L'idea è abbastanza semplice: pressione costante viene convertito in una variabile, di regola, con una frequenza di diverse decine e persino centinaia di kilohertz, aumenta (diminuisce), quindi viene rettificata e immessa nel carico. Tali convertitori sono spesso indicati come convertitori di impulsi.

Un esempio è un convertitore boost da 1,5 V a 5 V, solo la tensione di uscita di un computer USB. Un simile convertitore a bassa potenza è venduto su Aliexpress - http://ali.pub/m5isn.

Riso. 1. Convertitore 1,5 V / 5 V

I convertitori di impulsi sono buoni perché hanno un'elevata efficienza, entro il 60..90%. Un altro vantaggio dei convertitori di impulsi è un'ampia gamma di tensioni di ingresso: la tensione di ingresso può essere inferiore alla tensione di uscita o molto superiore. In generale, i convertitori CC/CC possono essere suddivisi in diversi gruppi.

Classificazione del convertitore

Abbassamento, nella terminologia inglese step-down o buck

La tensione di uscita di questi convertitori, di regola, è inferiore alla tensione di ingresso: senza molte perdite per il riscaldamento del transistor di controllo, è possibile ottenere una tensione di pochi volt con una tensione di ingresso di 12 ... 50 V. La corrente di uscita di tali convertitori dipende dalle esigenze del carico, che a sua volta determina il progetto del circuito del convertitore.

Un altro nome inglese per il convertitore chopper buck. Una delle traduzioni di questa parola è un interruttore. Nella letteratura tecnica, un convertitore buck viene talvolta chiamato "chopper". Per ora, ricorda solo questo termine.

Crescente, nella terminologia inglese intensificare o aumentare

La tensione di uscita di questi convertitori è superiore alla tensione di ingresso. Ad esempio, con una tensione di ingresso di 5 V, è possibile ottenere una tensione fino a 30 V in uscita ed è possibile la sua regolare regolazione e stabilizzazione. Molto spesso i convertitori boost sono chiamati booster.

Convertitori universali - SEPIC

La tensione di uscita di questi convertitori viene mantenuta a un determinato livello quando la tensione di ingresso è superiore o inferiore alla tensione di ingresso. È consigliato nei casi in cui la tensione di ingresso può variare notevolmente. Ad esempio, in un'auto, la tensione della batteria può variare tra 9 ... 14 V ed è necessaria una tensione stabile di 12 V.

Convertitori invertenti - Convertitori invertenti

La funzione principale di questi convertitori è quella di ottenere una tensione di polarità inversa all'uscita rispetto al generatore. Molto comodo nei casi in cui è richiesta l'alimentazione bipolare, ad esempio.

Tutti i convertitori citati possono essere stabilizzati o non stabilizzati, la tensione di uscita può essere collegata galvanicamente alla tensione di ingresso o avere l'isolamento galvanico della tensione. Tutto dipende dal dispositivo specifico in cui verrà utilizzato il convertitore.

Per passare a un'altra storia sui convertitori CC / CC, dovresti almeno in termini generali affrontare la teoria.

Convertitore buck chopper - convertitore di tipo buck

Il suo diagramma funzionale è mostrato nella figura seguente. Le frecce sui fili indicano la direzione delle correnti.

Fig.2. Schema funzionale dello stabilizzatore chopper

La tensione di ingresso Uin viene applicata al filtro di ingresso - condensatore Cin. Il transistor VT viene utilizzato come elemento chiave, esegue la commutazione della corrente ad alta frequenza. Questo può essere un MOSFET, IGBT o un transistor bipolare convenzionale. Oltre a questi dettagli, il circuito contiene un diodo di scarica VD e un filtro di uscita - LCout, dal quale viene fornita la tensione al carico Rn.

È facile vedere che il carico è collegato in serie con gli elementi VT e L. Pertanto, il circuito è sequenziale. Come avviene la caduta di tensione?

Modulazione dell'ampiezza di impulso - PWM

Il circuito di controllo genera impulsi rettangolari con una frequenza costante o un periodo costante, che è essenzialmente la stessa cosa. Questi impulsi sono mostrati nella Figura 3.

Fig.3. Impulsi di controllo

Qui t è il tempo dell'impulso, il transistor è aperto, tp è il tempo di pausa, il transistor è chiuso. Il rapporto ti/T è chiamato duty cycle duty cycle, indicato dalla lettera D ed è espresso in %% o semplicemente in numeri. Ad esempio, con D uguale al 50%, risulta che D=0,5.

Pertanto, D può variare da 0 a 1. Con un valore di D=1, il transistor a chiave è in uno stato di piena conduzione e con D=0 in uno stato di cutoff, semplicemente parlando, è chiuso. È facile intuire che a D=50% la tensione di uscita sarà pari alla metà della tensione di ingresso.

È del tutto evidente che la regolazione della tensione di uscita avviene variando l'ampiezza dell'impulso di controllo t e, appunto, variando il coefficiente D. Questo principio di regolazione è chiamato (PWM). Praticamente in tutto blocchi di impulsiÈ con l'aiuto di PWM che la tensione di uscita viene stabilizzata.

Nei circuiti mostrati nelle Figure 2 e 6, il PWM è "nascosto" in scatole etichettate "Circuito di controllo", che svolge alcune funzioni aggiuntive. Ad esempio, può essere un avvio graduale della tensione di uscita, un'attivazione remota o una protezione del convertitore contro un cortocircuito.

In generale, i convertitori lo hanno ricevuto ampia applicazione che i produttori di componenti elettronici hanno avviato la produzione di controller PWM per tutte le occasioni. La gamma è così grande che ci vorrebbe un intero libro solo per elencarli. Pertanto, non viene in mente a nessuno di assemblare convertitori su elementi discreti, o come spesso si dice in termini "sciolti".

Inoltre, i piccoli convertitori di potenza già pronti possono essere acquistati su Aliexpress o Ebay a un piccolo prezzo. Allo stesso tempo, per l'installazione in un design amatoriale, è sufficiente saldare i fili all'ingresso e all'uscita sulla scheda e impostare la tensione di uscita richiesta.

Ma torniamo alla nostra Figura 3. In questo caso, il coefficiente D determina per quanto tempo sarà aperto (fase 1) o chiuso (fase 2). Per queste due fasi, il circuito può essere rappresentato da due figure. Le figure NON MOSTRANO quegli elementi che non vengono utilizzati in questa fase.

Fig.4. Fase 1

Quando il transistor è aperto, la corrente dalla fonte di alimentazione (cella galvanica, batteria, raddrizzatore) passa attraverso l'induttanza induttiva L, il carico Rn e il condensatore di carica Cout. In questo caso, la corrente scorre attraverso il carico, il condensatore Cout e l'induttore L accumulano energia. La corrente iL AUMENTA GRADUALMENTE per l'influenza dell'induttanza dell'induttore. Questa fase è chiamata pompaggio.

Dopo che la tensione sul carico ha raggiunto il valore specificato (determinato dall'impostazione del dispositivo di controllo), il transistor VT si chiude e il dispositivo passa alla seconda fase: la fase di scarica. Il transistor chiuso non è affatto mostrato nella figura, come se non esistesse. Ma questo significa solo che il transistor è chiuso.

Fig.5. Fase 2

Quando il transistor VT è chiuso, non c'è rifornimento di energia nell'induttore, poiché l'alimentazione è scollegata. L'induttanza L tende ad impedire un cambiamento nell'ampiezza e nella direzione della corrente (autoinduzione) che scorre attraverso l'avvolgimento dell'induttore.

Pertanto, la corrente non può fermarsi all'istante e si chiude attraverso il circuito del "carico del diodo". Per questo motivo, il diodo VD è stato chiamato diodo a scarica. Di norma, questo è un diodo Schottky ad alta velocità. Trascorso il periodo di controllo, fase 2, il circuito passa alla fase 1, il processo si ripete nuovamente. La tensione massima all'uscita del circuito considerato può essere uguale all'ingresso e non di più. I convertitori boost vengono utilizzati per ottenere una tensione di uscita maggiore della tensione di ingresso.

Per ora è solo necessario richiamare il valore effettivo dell'induttanza, che determina le due modalità di funzionamento del chopper. Con un'induttanza insufficiente, il convertitore funzionerà nella modalità di correnti discontinue, che è completamente inaccettabile per gli alimentatori.

Se l'induttanza è sufficientemente grande, il funzionamento avviene nella modalità di correnti continue, che consente di utilizzare filtri di uscita per ottenere una tensione costante con livello accettabile pulsazioni. I convertitori boost funzionano anche in modalità corrente continua, che verrà discussa di seguito.

Per un certo aumento di efficienza, il diodo di scarica VD viene sostituito da un transistor MOSFET, che viene aperto al momento giusto dal circuito di controllo. Tali convertitori sono chiamati sincroni. Il loro uso è giustificato se la potenza del convertitore è sufficientemente grande.

Convertitori step-up o boost

I convertitori step-up vengono utilizzati principalmente per l'alimentazione a bassa tensione, ad esempio da due o tre batterie, e alcuni componenti del design richiedono una tensione di 12 ... 15 V con un basso consumo di corrente. Abbastanza spesso, un convertitore boost viene brevemente e chiaramente chiamato la parola "booster".

Fig.6. Schema funzionale di un convertitore boost

La tensione di ingresso Uin viene alimentata al filtro di ingresso Cin e alimentata all'L collegato in serie e al transistore di commutazione VT. Un diodo VD è collegato al punto di connessione della bobina e al drain del transistor. Il carico Rl e il condensatore shunt Cout sono collegati all'altro terminale del diodo.

Il transistor VT è controllato da un circuito di controllo che genera un segnale di controllo di frequenza stabile con un duty cycle D regolabile, proprio come descritto un po' più in alto quando si descrive il circuito del chopper (Fig. 3). Il diodo VD al momento giusto blocca il carico dal transistor chiave.

Quando il transistor a chiave è aperto, l'uscita della bobina L, proprio secondo lo schema, è collegata al polo negativo del generatore Uin. L'aumento della corrente (influisce sull'influenza dell'induttanza) dalla fonte di alimentazione scorre attraverso la bobina e il transistor aperto, l'energia si accumula nella bobina.

In questo momento, il diodo VD blocca il carico e il condensatore di uscita dal circuito di commutazione, impedendo così la scarica del condensatore di uscita attraverso il transistor aperto. Il carico in questo momento è alimentato dall'energia immagazzinata nel condensatore Cout. Naturalmente, la tensione attraverso il condensatore di uscita diminuisce.

Non appena la tensione di uscita diventa leggermente inferiore a quella specificata (determinata dalle impostazioni del circuito di controllo), il transistor chiave VT si chiude e l'energia immagazzinata nell'induttore ricarica il condensatore Cout attraverso il diodo VD, che alimenta il carico . In questo caso, l'EMF di autoinduzione della bobina L viene sommato alla tensione di ingresso e trasferito al carico, pertanto la tensione di uscita è maggiore della tensione di ingresso.

Quando la tensione di uscita raggiunge il livello di stabilizzazione impostato, il circuito di controllo apre il transistor VT e il processo viene ripetuto dalla fase di accumulo di energia.

Convertitori universali - SEPIC (convertitore a induttore primario single-ended o un convertitore con un induttore primario caricato asimmetricamente).

Tali convertitori vengono utilizzati principalmente quando il carico ha poca potenza e la tensione di ingresso cambia rispetto alla tensione di uscita verso l'alto o verso il basso.

Fig.7. Schema funzionale del convertitore SEPIC

Molto simile al circuito del convertitore boost mostrato nella Figura 6, ma con elementi aggiuntivi: condensatore C1 e bobina L2. Sono questi elementi che garantiscono il funzionamento del convertitore nella modalità di riduzione della tensione.

I convertitori SEPIC vengono utilizzati nei casi in cui la tensione di ingresso varia in un ampio intervallo. Un esempio è il regolatore del convertitore step up/down di tensione buck da 4 V-35 V a 1,23 V-32 V. È con questo nome che nei negozi cinesi viene venduto un convertitore, il cui circuito è mostrato in Figura 8 (clicca sull'immagine per ingrandirla).

Fig.8. schema elettrico Convertitore SEPIC

La figura 9 mostra l'aspetto della scheda con la designazione degli elementi principali.

Fig.9. Aspetto esteriore Convertitore SEPIC

La figura mostra le parti principali secondo la figura 7. Da notare la presenza di due bobine L1 L2. Con questo segno, puoi determinare che si tratta di un convertitore SEPIC.

La tensione di ingresso della scheda può essere compresa tra 4 ... 35 V. In questo caso, la tensione di uscita può essere regolata entro 1,23 ... 32V. La frequenza operativa del convertitore è di 500 kHz Con dimensioni ridotte di 50 x 25 x 12 mm, la scheda fornisce una potenza fino a 25 watt. Corrente di uscita massima fino a 3A.

Ma qui va fatta un'osservazione. Se la tensione di uscita è impostata su 10 V, la corrente di uscita non può essere superiore a 2,5 A (25 W). Con una tensione di uscita di 5V e una corrente massima di 3A, la potenza sarà di soli 15W. La cosa principale qui è non esagerare: o non superare la potenza massima consentita o non superare la corrente consentita.

Per convertire la tensione di un livello nella tensione di un altro livello viene spesso utilizzato convertitori di tensione a impulsi usando accumulo induttivo di energia. Tali convertitori sono caratterizzati da un'elevata efficienza, che a volte raggiunge il 95%, e hanno la capacità di ottenere una tensione di uscita aumentata, ridotta o invertita.

In base a ciò, sono noti tre tipi di circuiti di conversione: step-down (Fig. 4.1), step-up (Fig. 4.2) e inversione (Fig. 4.3).

Cinque elementi sono comuni a tutti questi tipi di convertitori: una fonte di alimentazione, un elemento di commutazione chiave, un dispositivo di accumulo di energia induttivo (un induttore, un'induttanza), un diodo di blocco e un condensatore di filtro collegato in parallelo alla resistenza di carico.

L'inclusione di questi cinque elementi in varie combinazioni consente di implementare uno qualsiasi dei tre tipi di convertitori di impulsi.

Il livello di tensione di uscita del convertitore è controllato modificando l'ampiezza degli impulsi che controllano il funzionamento dell'elemento di commutazione chiave e, di conseguenza, l'energia immagazzinata nel dispositivo di accumulo induttivo.

La tensione di uscita viene stabilizzata utilizzando il feedback: quando la tensione di uscita cambia, l'ampiezza dell'impulso cambia automaticamente.

Il convertitore buck (Fig. 4.1) contiene un circuito collegato in serie di un elemento di commutazione S1, un accumulo di energia induttivo L1, una resistenza di carico Rn e un condensatore di filtro collegato in parallelo ad esso C1. Il diodo di blocco VD1 è collegato tra il punto di connessione della chiave S1 con l'accumulo di energia L1 e un filo comune.

Riso. 4.1. Il principio di funzionamento del convertitore di tensione step-down

Riso. 4.2. Il principio di funzionamento del convertitore di tensione step-up

In chiave pubblica il diodo è chiuso, l'energia dell'alimentatore è immagazzinata nell'accumulo di energia induttivo. Dopo aver chiuso (aperto) il tasto S1, l'energia immagazzinata dall'accumulo induttivo L1 viene trasferita attraverso il diodo VD1 alla resistenza di carico R n. Il condensatore C1 attenua l'ondulazione di tensione.

Il convertitore di tensione a impulsi step-up (Fig. 4.2) è realizzato sugli stessi elementi di base, ma ha una combinazione diversa di essi: un circuito in serie di un dispositivo di accumulo di energia induttivo L1, un diodo VD1 e una resistenza di carico con un condensatore di filtro collegato in parallelo C1 è collegato alla fonte di alimentazione. L'elemento di commutazione S1 è collegato tra il punto di connessione dell'accumulatore di energia L1 con il diodo VD1 e il bus comune.

Quando l'interruttore è aperto, la corrente dalla fonte di alimentazione scorre attraverso l'induttore, in cui viene immagazzinata l'energia. Il diodo VD1 è chiuso, il circuito di carico è scollegato dalla fonte di alimentazione, dalla chiave e dall'accumulo di energia. La tensione sulla resistenza di carico viene mantenuta grazie all'energia immagazzinata sul condensatore del filtro. Quando la chiave viene aperta, l'EMF di autoinduzione viene aggiunto alla tensione di alimentazione, l'energia immagazzinata viene trasferita al carico attraverso il diodo aperto VD1. La tensione di uscita così ottenuta supera la tensione di alimentazione.

Riso. 4.3. Conversione di tensione a impulsi con inversione

Il convertitore invertente di tipo a impulsi contiene la stessa combinazione di elementi di base, ma sempre in una connessione diversa (Fig. 4.3): un circuito in serie di un elemento di commutazione S1, un diodo VD1 e una resistenza di carico R n con un condensatore di filtro C1 è collegato alla fonte di alimentazione. L'accumulo di energia induttivo L1 è collegato tra il punto di connessione dell'elemento di commutazione S1 con il diodo VD1 e il bus comune.

Il convertitore funziona così: quando la chiave è chiusa, l'energia viene immagazzinata in un accumulatore induttivo. Il diodo VD1 è chiuso e non trasmette corrente dalla fonte di alimentazione al carico. Quando l'interruttore è spento, l'EMF di autoinduzione del dispositivo di accumulo di energia viene applicato al raddrizzatore contenente il diodo VD1, la resistenza di carico R n e il condensatore di filtro C1. Poiché il diodo raddrizzatore trasmette al carico solo impulsi di tensione negativi, all'uscita del dispositivo si forma una tensione segno negativo(inverso, di segno opposto alla tensione di alimentazione).

Per stabilizzare la tensione di uscita regolatori di commutazione di qualsiasi tipo possono essere utilizzati regolatori "lineari" convenzionali, ma hanno una bassa efficienza. A questo proposito, è molto più logico utilizzare stabilizzatori di tensione a impulsi per stabilizzare la tensione di uscita dei convertitori di impulsi, soprattutto perché tale stabilizzazione non è affatto difficile.

Gli stabilizzatori di tensione di commutazione, a loro volta, sono suddivisi in Stabilizzatori a modulazione di ampiezza di impulso e via stabilizzatori con modulazione frequenza-impulso. Nel primo, la durata degli impulsi di controllo cambia a una frequenza costante della loro ripetizione. In secondo luogo, al contrario, la frequenza degli impulsi di controllo cambia con la loro durata invariata. Sono presenti stabilizzatori d'impulso con regolazione mista.

Di seguito verranno presi in considerazione esempi radioamatori dello sviluppo evolutivo di convertitori di impulsi e stabilizzatori di tensione.

L'oscillatore principale (Fig. 4.4) dei convertitori di impulsi con tensione di uscita non stabilizzata (Fig. 4.5, 4.6) sul chip KR1006VI1 (NE 555) opera a una frequenza di 65 kHz. Gli impulsi rettangolari in uscita del generatore vengono inviati attraverso circuiti RC a elementi chiave del transistor collegati in parallelo.

L'induttore L1 è realizzato su un anello di ferrite con un diametro esterno di 10 mm e una permeabilità magnetica di 2000. La sua induttanza è di 0,6 mH. L'efficienza del convertitore raggiunge l'82%. L'ampiezza dell'ondulazione in uscita non supera i 42 mV e dipende dal valore della capacità

Riso. 4.4. Circuito di pilotaggio oscillatore per convertitori di tensione a impulsi

Riso. 4.5. Schema della parte di potenza del convertitore di tensione a impulsi step-up +5/12 V

Riso. 4.6. Schema di un convertitore di tensione a impulsi invertenti +5 / -12 V

condensatori all'uscita del dispositivo. La corrente di carico massima dei dispositivi (Fig. 4.5, 4.6) è 140 mA.

Il raddrizzatore del convertitore (Fig. 4.5, 4.6) utilizzato collegamento in parallelo diodi ad alta frequenza a bassa corrente collegati in serie con resistori di equalizzazione R1 - R3. L'intero gruppo può essere sostituito da un diodo moderno, progettato per una corrente superiore a 200 mA a una frequenza fino a 100 kHz e una tensione inversa di almeno 30 V (ad esempio KD204, KD226). Come VT1 e VT2, è possibile utilizzare transistor del tipo KT81x: n-p-n strutture- KT815, KT817 (Fig. 4.5) e p-n-p - KT814, KT816 (Fig. 4.6) e altri. Per migliorare l'affidabilità del convertitore, si consiglia di collegare un diodo del tipo KD204, KD226 in parallelo alla giunzione emettitore-collettore del transistor in modo che sia chiuso per la corrente continua.