Pagbaba ng boltahe direktang kasalukuyang. Paano gumagana ang isang step down converter. Saan ito nalalapat. Paglalarawan ng prinsipyo ng pagpapatakbo. Hakbang-hakbang na pagtuturo para sa disenyo (10+)

Step-down pulse voltage converter. Disenyo. Pagkalkula

Upang bawasan ang boltahe ng DC na may kaunting pagkalugi at makakuha ng isang nagpapatatag na output, ginagamit ang sumusunod na diskarte. Ang patuloy na boltahe ay na-convert sa mga pulso ng variable na siklo ng tungkulin. Ang mga pulso na ito ay ipinapasa sa pamamagitan ng isang inductor. Ang enerhiya ay nakaimbak sa isang storage capacitor. Sinusubaybayan ng feedback ang katatagan ng output boltahe at para dito kinokontrol ang duty cycle ng mga pulso.

Kung hindi na kailangang bawasan ang mga pagkalugi, pagkatapos ay ginagamit ang isang serye na tuluy-tuloy na stabilizer.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang step-down na boltahe converter ay batay sa pag-aari ng isang inductor (mabulunan) upang makaipon ng enerhiya. Ang akumulasyon ng enerhiya ay ipinahayag sa katotohanan na ang kasalukuyang sa pamamagitan ng inductor, tulad nito, ay may pagkawalang-kilos. Ibig sabihin, hindi ito maaaring magbago kaagad. Kung ang isang boltahe ay inilapat sa likid, ang kasalukuyang ay unti-unting tataas; kung ang isang reverse boltahe ay inilapat, ang kasalukuyang ay unti-unting bababa.

Pulse step-up voltage converter 12 24 220 at iba pa…

Ang problema sa pagkuha sa isang mabigat na sasakyan ng boltahe na kinakailangan para sa mga istasyon ng radyo, mga elektronikong sasakyan at kagamitan sa komunikasyon (12-14 Volts) ay malulutas sa maraming paraan.

Ang pinakamadaling kunin kinakailangang boltahe mula sa isang baterya. Ngunit ang mga kahihinatnan ng naturang "mga eksperimento" ay malungkot: pagkaraan ng ilang sandali, ang baterya ay kailangang itapon. Ang isa pang, "sibilisado" na paraan ay ang pag-install ng isang aparato sa kotse na magpapahintulot sa iyo na makuha ang kinakailangang boltahe nang hindi nakompromiso ang karaniwang sistema ng kuryente ng kotse. Sa kasalukuyan, ang dalawang uri ng naturang mga aparato ay ginawa na sa panimula ay naiiba sa bawat isa.

Unang pangkat ay mga linear na boltahe na stabilizer (mga adaptor). Ang kakanyahan ng ganitong uri ng pagpapapanatag ay ang "dagdag" na boltahe ay "nananatili" sa elemento ng kontrol. Sa kasong ito, ang kasalukuyang dumadaloy mula sa baterya (Iacc. Fig. 1) ay katumbas ng kasalukuyang dumadaloy sa payload (In. Fig. 1), at dahil ang input boltahe ay dalawang beses ang output boltahe, pagkatapos ay ang kapangyarihan natupok mula sa baterya ay 2 beses na mas mataas kaysa sa kapangyarihan na natupok ng kapaki-pakinabang na pagkarga, i.e. Ang kahusayan ng naturang stabilizer (adapter) ay 50% (at talagang mas mababa pa). Subukan nating palitan ang mga live na numero para sa kalinawan. Kunin natin ang kasalukuyang payload na In.=20Amperes.

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

pH. = Sa. x Un. = 20 A x 14 V = 280 watts

Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga kapangyarihang ito (280 watts) ay inilabas sa anyo ng init, pinainit ang radiator ng stabilizer. Upang mawala ang gayong kapangyarihan sa loob ng mahabang panahon, kailangan ang isang malaking radiator. Sa katotohanan, ang mga stabilizer (adapter) na ito ay ginawa sa mga radiator na may mas maliit na sukat, na nangangahulugan na kung ang tagagawa ay nag-claim na ang maximum na kasalukuyang stabilizer ay 20 Amperes, kung gayon ang stabilizer ay patuloy na makakapagpatakbo sa isang kasalukuyang 6-7 Amperes. , wala na. Ang mga converter na ito ay pinakamainam para sa pagpapagana ng mga istasyon ng radyo at audio equipment. Ang maximum na kasalukuyang ginagamit ng mga device na ito ay para lamang sa maikling panahon.

Ang pangalawang pangkat ay mga aparatong impulse. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng pulse circuitry ay pinapayagan ka nitong makakuha ng mga power supply na may mataas na kahusayan, hanggang sa 90%. Sa ganitong mga converter, ang "dagdag" na boltahe ay hindi nawawala sa anyo ng init, ngunit na-convert sa isang "karagdagang" kasalukuyang sa output. Sa turn, ang mga impulse device ay maaaring nahahati sa dalawang subgroup:

• pagpapalit ng mga stabilizer ng boltahe / kahusayan hanggang sa 90%
• mga converter ng pulso boltahe (mga power supply) / kahusayan hanggang 80%

Ang isang natatanging tampok ng mga converter ng pulso ay ang galvanic na paghihiwalay ng mga boltahe ng input at output (i.e. kasama nila ang isang transpormer), na nag-aalis kahit na ang teoretikal na posibilidad ng input boltahe na pumapasok sa output sa kaso ng anumang malfunction ng converter mismo.

Moderno base ng elemento at circuitry ay naging posible na lumikha ng mga pulse converter at boltahe stabilizer na nagbibigay ng:

1. Pangmatagalang operasyon sa pinakamataas na kasalukuyang pagkarga.
2. Awtomatikong regulasyon kapangyarihan ng output (hindi ka maaaring matakot sa mga labis na karga hanggang sa short circuit). Awtomatikong makikita ng power limiting system ang overload at limitahan ang output power sa isang ligtas na antas.
3. Dahil sa mataas na kahusayan, ang isang normal na rehimeng thermal ay nakasisiguro at, bilang isang resulta, mataas na pagiging maaasahan at maliliit na sukat.
4. Ang lakas na natupok mula sa baterya ay 10-15% lamang na mas mataas kaysa sa nakonsumo ng load.
5. Ang pagkakaroon ng galvanic isolation ng input at output voltages sa converter (i.e., naglalaman ito ng isang transpormer) ay hindi kasama ang kahit na ang teoretikal na posibilidad ng input boltahe na makarating sa output. Ang isang malakas na high-performance voltage limiter ay naka-install sa stabilizer.
6. Marahil ang tanging disbentaha ng mga pulse device ay posibleng pagkagambala sa radyo, ang kanilang antas ay nakasalalay sa tagagawa (gastos) ng converter. Ang mga murang converter ay hindi inirerekomenda para sa pagpapagana ng mga istasyon ng radyo at mga radio receiver.

Pulse boltahe converter

Upang baguhin ang boltahe mula sa isang antas patungo sa isa pa, ginagamit ang mga pulsed DC voltage converter, kung saan ginagamit ang mga inductive storage device. Sa ganitong mga converter, ang output power ay kinokontrol dahil sa mga pagbabago sa tagal ng panahon ng pagkakalantad sa load sa isa sa dalawang paraan:

Dalas-pulso;

Lapad ng pulso.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang pulse boost voltage converter ay upang lumikha ng tulad ng isang transistor mode, kung saan ang buong power supply circuit sa load ay pana-panahong maaantala. Kaya, ang pulse converter 24 12 ay nagpapahintulot sa iyo na i-streamline ang mga pagbabago sa tagal ng mga output pulse sa kanilang hindi nagbabago na panahon ng pagbabago. Ang isang single-cycle pulse voltage converter ay maaaring gumana sa power range mula 0 hanggang 100 W. Kung ang isang aparato na may mas malaking kapangyarihan ay kinakailangan, pagkatapos ay isang multi-cycle pulse boltahe converter ay ginagamit.

Ang mga DC/DC converter ay malawakang ginagamit upang paganahin ang iba't ibang elektronikong kagamitan. Ginagamit ang mga ito sa mga kagamitan sa teknolohiya ng computer, mga aparato sa komunikasyon, iba't ibang mga circuit ng kontrol at automation, atbp.

Mga suplay ng kuryente ng transformer

Sa tradisyunal na mga suplay ng kuryente ng transpormer, ang boltahe ng mains ay kino-convert gamit ang isang transpormer, kadalasang ibinababa, sa nais na halaga. undervoltage umayos tulay ng diode at pinakinis ng isang capacitor filter. Kung kinakailangan, ang isang semiconductor stabilizer ay inilalagay pagkatapos ng rectifier.

Ang mga power supply ng transformer ay karaniwang nilagyan ng mga linear stabilizer. Ang ganitong mga stabilizer ay may hindi bababa sa dalawang pakinabang: ito ay isang mababang gastos at isang maliit na bilang ng mga bahagi sa harness. Ngunit ang mga pakinabang na ito ay kinakain ng mababang kahusayan, dahil ang isang makabuluhang bahagi ng input boltahe ay ginagamit upang init ang control transistor, na ganap na hindi katanggap-tanggap para sa pagpapagana ng mga portable na elektronikong aparato.

Mga converter ng DC/DC

Kung ang kagamitan ay pinalakas ng mga galvanic cell o baterya, pagkatapos ay ang pag-convert ng boltahe sa nais na antas ay posible lamang sa tulong ng mga DC / DC converter.

Ang ideya ay medyo simple: patuloy na presyon ay na-convert sa isang variable, bilang isang panuntunan, na may dalas ng ilang sampu at kahit na daan-daang kilohertz, ay tumataas (bumababa), at pagkatapos ay itinutuwid at pinapakain sa pagkarga. Ang ganitong mga converter ay madalas na tinutukoy bilang mga pulse converter.

Ang isang halimbawa ay isang boost converter mula 1.5V hanggang 5V, ang output lamang ng boltahe ng USB ng computer. Ang isang katulad na low power converter ay ibinebenta sa Aliexpress - http://ali.pub/m5isn.

kanin. 1. Converter 1.5V / 5V

Ang mga pulse converter ay mabuti dahil mayroon silang mataas na kahusayan, sa loob ng 60..90%. Ang isa pang bentahe ng mga pulse converter ay isang malawak na hanay ng mga boltahe ng input: ang boltahe ng input ay maaaring mas mababa kaysa sa boltahe ng output o mas mataas. Sa pangkalahatan, ang mga converter ng DC / DC ay maaaring nahahati sa maraming grupo.

Pag-uuri ng Converter

Pagbaba, sa terminolohiya ng Ingles step-down o buck

Ang output boltahe ng mga converter na ito, bilang panuntunan, ay mas mababa kaysa sa input boltahe: nang walang labis na pagkawala para sa pagpainit ng control transistor, maaari kang makakuha ng boltahe ng ilang volts lamang sa isang input boltahe na 12 ... 50V. Ang kasalukuyang output ng naturang mga converter ay nakasalalay sa mga pangangailangan ng pagkarga, na kung saan ay tumutukoy sa disenyo ng circuit ng converter.

Isa pang English na pangalan para sa chopper buck converter. Isa sa mga salin ng salitang ito ay isang breaker. Sa teknikal na panitikan, ang isang buck converter ay minsang tinutukoy bilang isang "chopper". Sa ngayon, tandaan lamang ang katagang ito.

Tumataas, sa terminolohiya ng Ingles na step-up o boost

Ang output boltahe ng mga converter na ito ay mas mataas kaysa sa input boltahe. Halimbawa, na may input na boltahe na 5V, ang isang boltahe na hanggang 30V ay maaaring makuha sa output, at ang maayos na regulasyon at pag-stabilize nito ay posible. Kadalasang tinatawag na boosters ang mga boost converter.

Mga pangkalahatang converter - SEPIC

Ang output boltahe ng mga converter na ito ay gaganapin sa isang partikular na antas kapag ang input boltahe ay alinman sa mas mataas o mas mababa kaysa sa input boltahe. Inirerekomenda ito sa mga kaso kung saan ang input boltahe ay maaaring mag-iba nang malaki. Halimbawa, sa isang kotse, ang boltahe ng baterya ay maaaring mag-iba sa pagitan ng 9 ... 14V, at kinakailangan ang isang matatag na boltahe na 12V.

Inverting converter - inverting converter

Ang pangunahing pag-andar ng mga converter na ito ay upang makakuha ng reverse polarity boltahe sa output na may kaugnayan sa pinagmumulan ng kapangyarihan. Tunay na maginhawa sa mga kaso kung saan kinakailangan ang bipolar power, halimbawa.

Ang lahat ng nabanggit na mga converter ay maaaring patatagin o hindi patatagin, ang output boltahe ay maaaring galvanically konektado sa input boltahe o may galvanic boltahe paghihiwalay. Ang lahat ay nakasalalay sa partikular na aparato kung saan gagamitin ang converter.

Upang magpatuloy sa isang karagdagang kuwento tungkol sa mga nagko-convert ng DC / DC, dapat kang hindi bababa sa sa mga pangkalahatang tuntunin harapin ang teorya.

Chopper buck converter - buck type converter

Ang functional diagram nito ay ipinapakita sa figure sa ibaba. Ang mga arrow sa mga wire ay nagpapakita ng direksyon ng mga alon.

Fig.2. Functional na diagram ng chopper stabilizer

Ang input boltahe Uin ay inilapat sa input filter - capacitor Cin. Ang transistor VT ay ginagamit bilang isang pangunahing elemento, nagsasagawa ito ng high-frequency na kasalukuyang paglipat. Ito ay maaaring isang MOSFET, IGBT, o conventional bipolar transistor. Bilang karagdagan sa mga detalyeng ito, ang circuit ay naglalaman ng isang discharge diode VD at isang output filter - LCout, kung saan ang boltahe ay ibinibigay sa load Rn.

Madaling makita na ang load ay konektado sa serye na may mga elemento ng VT at L. Samakatuwid, ang circuit ay sunud-sunod. Paano nangyayari ang pagbaba ng boltahe?

Pulse Width Modulation - PWM

Ang control circuit ay bumubuo ng mga hugis-parihaba na pulso na may pare-pareho ang dalas o isang pare-parehong panahon, na mahalagang parehong bagay. Ang mga pulso na ito ay ipinapakita sa Figure 3.

Fig.3. Kontrolin ang mga impulses

Narito ang t ay ang oras ng pulso, ang transistor ay bukas, ang tp ay ang oras ng pag-pause, ang transistor ay sarado. Ang ratio na ti/T ay tinatawag na duty cycle na duty cycle, na tinutukoy ng letrang D at ipinapahayag sa %% o sa mga numero lamang. Halimbawa, sa D katumbas ng 50%, lumalabas na D=0.5.

Kaya, ang D ay maaaring mag-iba mula 0 hanggang 1. Sa isang halaga ng D=1, ang key transistor ay nasa isang estado ng buong pagpapadaloy, at may D=0 sa isang cutoff na estado, sa pagsasalita lamang, ito ay sarado. Madaling hulaan na sa D=50% ang output boltahe ay magiging katumbas ng kalahati ng input boltahe.

Ito ay lubos na halata na ang regulasyon ng output boltahe ay nangyayari sa pamamagitan ng pagbabago ng lapad ng control pulse t at, sa katunayan, sa pamamagitan ng pagbabago ng koepisyent D. Ang prinsipyong ito ng regulasyon ay tinatawag na (PWM). Praktikal sa lahat mga bloke ng salpok Ito ay sa tulong ng PWM na ang output boltahe ay nagpapatatag.

Sa mga circuit na ipinapakita sa Figures 2 at 6, ang PWM ay "nakatago" sa mga kahon na may label na "Control Circuit", na gumaganap ng ilang karagdagang function. Halimbawa, maaari itong maging isang malambot na pagsisimula ng boltahe ng output, remote activation o proteksyon ng converter laban sa isang maikling circuit.

Sa pangkalahatan, natanggap ito ng mga nagko-convert malawak na aplikasyon na ang mga tagagawa ng mga elektronikong sangkap ay naglunsad ng produksyon ng mga PWM controllers para sa lahat ng okasyon. Napakahusay ng hanay na kakailanganin ng isang buong libro para lang mailista ang mga ito. Samakatuwid, hindi nangyayari sa sinuman na mag-assemble ng mga converter sa mga discrete na elemento, o gaya ng madalas nilang sinasabi sa mga terminong "maluwag".

Bukod dito, ang mga yari na maliit na power converter ay mabibili sa Aliexpress o Ebay sa maliit na presyo. Kasabay nito, para sa pag-install sa isang amateur na disenyo, sapat na upang maghinang ang mga wire sa input at output sa board, at itakda ang kinakailangang boltahe ng output.

Ngunit bumalik sa aming Figure 3. Sa kasong ito, tinutukoy ng koepisyent D kung gaano katagal ito magbubukas (phase 1) o sarado (phase 2). Para sa dalawang phase na ito, ang circuit ay maaaring katawanin ng dalawang figure. HINDI IPINAKITA ng mga figure ang mga elementong hindi ginagamit sa yugtong ito.

Fig.4. Phase 1

Kapag bukas ang transistor, ang kasalukuyang mula sa pinagmumulan ng kuryente (galvanic cell, baterya, rectifier) ​​ay dumadaan sa inductive choke L, ang load Rn, at ang charging capacitor na Cout. Sa kasong ito, ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng pagkarga, ang capacitor Cout at ang inductor L ay nag-iipon ng enerhiya. Ang kasalukuyang iL ay unti-unting tumataas dahil sa impluwensya ng inductance ng inductor. Ang yugtong ito ay tinatawag na pumping.

Matapos maabot ng boltahe sa pag-load ang tinukoy na halaga (tinutukoy ng setting ng control device), ang transistor VT ay nagsasara at ang aparato ay lumipat sa ikalawang yugto - ang discharge phase. Ang saradong transistor ay hindi ipinapakita sa lahat sa figure, na parang wala ito. Ngunit nangangahulugan lamang ito na ang transistor ay sarado.

Fig.5. Phase 2

Kapag ang transistor VT ay sarado, walang muling pagdadagdag ng enerhiya sa inductor, dahil ang power supply ay naka-disconnect. Ang inductance L ay may posibilidad na maiwasan ang pagbabago sa magnitude at direksyon ng kasalukuyang (self-induction) na dumadaloy sa inductor winding.

Samakatuwid, ang kasalukuyang ay hindi maaaring tumigil kaagad at magsasara sa pamamagitan ng "diode-load" na circuit. Dahil dito, ang VD diode ay tinawag na discharge diode. Bilang isang patakaran, ito ay isang high-speed Schottky diode. Pagkatapos ng control period, phase 2, ang circuit ay lumipat sa phase 1, ang proseso ay umuulit muli. Ang maximum na boltahe sa output ng itinuturing na circuit ay maaaring katumbas ng input, at wala na. Ang mga Boost converter ay ginagamit upang makakuha ng output na boltahe na mas malaki kaysa sa input na boltahe.

Sa ngayon, kinakailangan lamang na alalahanin ang aktwal na halaga ng inductance, na tumutukoy sa dalawang operating mode ng chopper. Sa hindi sapat na inductance, ang converter ay gagana sa mode ng hindi tuluy-tuloy na mga alon, na ganap na hindi katanggap-tanggap para sa mga power supply.

Kung ang inductance ay sapat na malaki, pagkatapos ay ang operasyon ay nagaganap sa mode ng tuluy-tuloy na mga alon, na nagpapahintulot sa paggamit ng mga filter ng output upang makakuha ng isang pare-pareho ang boltahe na may katanggap-tanggap na antas mga pulso. Gumagana rin ang mga Boost converter sa patuloy na kasalukuyang mode, na tatalakayin sa ibaba.

Para sa ilang pagtaas sa kahusayan, ang discharge diode VD ay pinalitan ng isang MOSFET transistor, na binuksan sa tamang oras ng control circuit. Ang ganitong mga converter ay tinatawag na kasabay. Ang kanilang paggamit ay makatwiran kung ang kapangyarihan ng converter ay sapat na malaki.

Step-up o boost converters

Ang mga step-up converter ay pangunahing ginagamit para sa mababang boltahe na supply ng kuryente, halimbawa, mula sa dalawa o tatlong baterya, at ang ilang mga bahagi ng disenyo ay nangangailangan ng boltahe ng 12 ... 15V na may mababang kasalukuyang pagkonsumo. Kadalasan, ang isang boost converter ay maikli at malinaw na tinatawag na salitang "booster".

Fig.6. Functional na diagram ng isang boost converter

Ang input na boltahe na Uin ay ibinibigay sa input filter na Cin at pinapakain sa series-connected L at ang switching transistor VT. Ang isang VD diode ay konektado sa punto ng koneksyon ng coil at ang alisan ng tubig ng transistor. Ang Load Rl at shunt capacitor Cout ay konektado sa kabilang terminal ng diode.

Ang Transistor VT ay kinokontrol ng isang control circuit na bumubuo ng isang stable frequency control signal na may adjustable duty cycle D, tulad ng inilarawan nang mas mataas nang kaunti kapag inilalarawan ang chopper circuit (Fig. 3). Hinaharang ng Diode VD sa tamang oras ang pagkarga mula sa key transistor.

Kapag nakabukas ang key transistor, ang output ng coil L, ayon mismo sa scheme, ay konektado sa negatibong poste ng power source na Uin. Ang pagtaas ng kasalukuyang (nakakaapekto sa impluwensya ng inductance) mula sa pinagmumulan ng kapangyarihan ay dumadaloy sa coil at bukas na transistor, ang enerhiya ay naipon sa likid.

Sa oras na ito, hinaharangan ng VD diode ang load at ang output capacitor mula sa switching circuit, sa gayon ay pinipigilan ang paglabas ng output capacitor sa pamamagitan ng bukas na transistor. Ang load sa sandaling ito ay pinapagana ng enerhiya na nakaimbak sa capacitor Cout. Naturally, bumababa ang boltahe sa output capacitor.

Sa sandaling ang output boltahe ay nagiging bahagyang mas mababa kaysa sa tinukoy (natutukoy ng mga setting ng control circuit), ang susi transistor VT ay magsasara, at ang enerhiya na nakaimbak sa inductor ay muling nagre-recharge ng capacitor Cout sa pamamagitan ng diode VD, na nagpapakain sa load. . Sa kasong ito, ang self-induction EMF ng coil L ay idinagdag sa input boltahe at inilipat sa load, samakatuwid, ang output boltahe ay mas malaki kaysa sa input boltahe.

Kapag ang output boltahe ay umabot sa set na antas ng stabilization, ang control circuit ay bubukas ang transistor VT, at ang proseso ay paulit-ulit mula sa bahagi ng pag-iimbak ng enerhiya.

Mga Universal converter - SEPIC (single-ended primary-inductor converter o isang converter na may asymmetrically loaded primary inductor).

Ang ganitong mga converter ay pangunahing ginagamit kapag ang load ay may maliit na kapangyarihan, at ang input boltahe ay nagbabago kaugnay sa output boltahe pataas o pababa.

Fig.7. Functional na diagram ng SEPIC converter

Katulad na katulad ng circuit ng boost converter na ipinapakita sa Figure 6, ngunit may karagdagang elemento: kapasitor C1 at likaw L2. Ito ang mga elementong ito na tinitiyak ang pagpapatakbo ng converter sa mode ng pagbabawas ng boltahe.

Ang mga SEPIC converter ay ginagamit sa mga kaso kung saan ang input boltahe ay nag-iiba sa isang malawak na hanay. Ang isang halimbawa ay 4V-35V hanggang 1.23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down Converter Regulator. Sa ilalim ng pangalang ito na ang isang converter ay ibinebenta sa mga tindahan ng Tsino, na ang circuit ay ipinapakita sa Figure 8 (i-click ang larawan upang palakihin).

Fig.8. circuit diagram SEPIC converter

Ipinapakita ng Figure 9 ang hitsura ng board na may pagtatalaga ng mga pangunahing elemento.

Fig.9. Hitsura SEPIC converter

Ipinapakita ng figure ang mga pangunahing bahagi ayon sa figure 7. Tandaan ang pagkakaroon ng dalawang coils L1 L2. Sa pamamagitan ng sign na ito, matutukoy mo na ito ay isang SEPIC converter.

Ang input boltahe ng board ay maaaring nasa loob ng 4 ... 35V. Sa kasong ito, ang output boltahe ay maaaring iakma sa loob ng 1.23 ... 32V. Ang operating frequency ng converter ay 500 kHz. Sa maliit na sukat na 50 x 25 x 12 mm, ang board ay nagbibigay ng power hanggang 25 watts. Pinakamataas na kasalukuyang output hanggang 3A.

Ngunit narito ang isang puna ay dapat gawin. Kung ang boltahe ng output ay nakatakda sa 10V, kung gayon ang kasalukuyang output ay hindi maaaring mas mataas sa 2.5A (25W). Sa boltahe ng output na 5V at maximum na kasalukuyang 3A, ang kapangyarihan ay magiging 15W lamang. Ang pangunahing bagay dito ay hindi labis na labis: alinman ay huwag lumampas sa pinakamataas na pinahihintulutang kapangyarihan, o huwag lumampas sa pinahihintulutang kasalukuyang.

Upang i-convert ang boltahe ng isang antas sa boltahe ng isa pang antas ay kadalasang ginagamit mga converter ng boltahe ng pulso gamit inductive na imbakan ng enerhiya. Ang ganitong mga converter ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na kahusayan, kung minsan ay umaabot sa 95%, at may kakayahang makakuha ng tumaas, nabawasan o nabaligtad na boltahe ng output.

Alinsunod dito, ang tatlong uri ng converter circuit ay kilala: step-down (Fig. 4.1), step-up (Fig. 4.2) at inverting (Fig. 4.3).

Limang elemento ang karaniwan sa lahat ng ganitong uri ng mga converter: isang power source, isang key switching element, isang inductive energy storage device (isang inductor, isang choke), isang blocking diode, at isang filter capacitor na konektado kaayon ng load resistance.

Ang pagsasama ng limang elementong ito sa iba't ibang kumbinasyon nagbibigay-daan sa iyo na ipatupad ang alinman sa tatlong uri ng mga pulse converter.

Ang antas ng boltahe ng output ng converter ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagbabago ng lapad ng mga pulso na kumokontrol sa pagpapatakbo ng elemento ng key switching at, nang naaayon, ang enerhiya na nakaimbak sa inductive storage device.

Ang output boltahe ay nagpapatatag sa pamamagitan ng paggamit ng feedback: kapag ang output boltahe ay nagbabago, ang lapad ng pulso ay awtomatikong nagbabago.

Ang buck converter (Fig. 4.1) ay naglalaman ng series-connected circuit ng switching element S1, inductive energy storage L1, load resistance Rn at isang filter capacitor na konektado sa parallel dito C1. Ang blocking diode VD1 ay konektado sa pagitan ng punto ng koneksyon ng key S1 na may imbakan ng enerhiya na L1 at isang karaniwang wire.

kanin. 4.1. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng step-down voltage converter

kanin. 4.2. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng step-up voltage converter

Sa pampublikong susi ang diode ay sarado, ang enerhiya mula sa power supply ay naka-imbak sa inductive energy storage. Matapos ang key S1 ay sarado (binuksan), ang enerhiya na naka-imbak ng inductive storage L1 ay inililipat sa pamamagitan ng diode VD1 sa load resistance R n. Pinapakinis ng Capacitor C1 ang boltahe ripple.

Ang step-up pulse voltage converter (Fig. 4.2) ay ginawa sa parehong mga pangunahing elemento, ngunit may ibang kumbinasyon ng mga ito: isang serye ng circuit ng isang inductive energy storage device L1, isang diode VD1 at isang load resistance na may filter capacitor konektado sa parallel C1 ay konektado sa power source. Ang switching element S1 ay konektado sa pagitan ng punto ng koneksyon ng energy storage device L1 kasama ang diode VD1 at ang karaniwang bus.

Kapag ang switch ay bukas, ang kasalukuyang mula sa pinagmumulan ng kapangyarihan ay dumadaloy sa inductor, kung saan ang enerhiya ay naka-imbak. Ang Diode VD1 ay sarado, ang load circuit ay naka-disconnect mula sa power source, key at energy storage. Ang boltahe sa paglaban ng pagkarga ay pinananatili dahil sa enerhiya na nakaimbak sa kapasitor ng filter. Kapag binuksan ang susi, ang self-induction EMF ay idinagdag sa supply boltahe, ang naka-imbak na enerhiya ay inililipat sa pagkarga sa pamamagitan ng bukas na diode VD1. Ang output boltahe na nakuha sa ganitong paraan ay lumampas sa supply boltahe.

kanin. 4.3. Pulse boltahe conversion na may pagbabaligtad

Ang pulse-type inverting converter ay naglalaman ng parehong kumbinasyon ng mga pangunahing elemento, ngunit muli sa ibang koneksyon (Larawan 4.3): isang serye ng circuit ng isang switching element S1, isang diode VD1 at isang load resistance R n na may isang filter capacitor C1 ay konektado sa pinagmumulan ng kuryente. Ang inductive energy storage L1 ay konektado sa pagitan ng punto ng koneksyon ng switching element S1 kasama ang diode VD1 at ang karaniwang bus.

Ang converter ay gumagana tulad nito: kapag ang susi ay sarado, ang enerhiya ay naka-imbak sa isang inductive storage device. Ang Diode VD1 ay sarado at hindi pumasa sa kasalukuyang mula sa pinagmumulan ng kapangyarihan patungo sa pagkarga. Kapag naka-off ang switch, inilalapat ang self-induction EMF ng energy storage device sa rectifier na naglalaman ng diode VD1, ang load resistance R n at ang filter capacitor C1. Dahil ang rectifier diode ay nagpapasa lamang ng mga negatibong pulso ng boltahe sa pagkarga, isang boltahe ang nabuo sa output ng aparato negatibong tanda(kabaligtaran, kabaligtaran sa sign sa supply boltahe).

Upang patatagin ang output boltahe pagpapalit ng mga regulator ng anumang uri ng maginoo "linear" regulators ay maaaring gamitin, ngunit mayroon silang mababang kahusayan. Sa pagsasaalang-alang na ito, mas lohikal na gumamit ng mga stabilizer ng boltahe ng pulso upang patatagin ang boltahe ng output ng mga converter ng pulso, lalo na dahil ang naturang pagpapapanatag ay hindi mahirap.

Ang paglipat ng mga stabilizer ng boltahe, sa turn, ay nahahati sa Pulse Width Modulated Stabilizers at sa mga stabilizer na may frequency-pulse modulation. Sa una sa kanila, ang tagal ng mga control pulse ay nagbabago sa isang pare-pareho ang dalas ng kanilang pag-uulit. Pangalawa, sa kabaligtaran, ang dalas ng mga control pulse ay nagbabago sa kanilang tagal na hindi nagbabago. May mga impulse stabilizer na may halo-halong regulasyon.

Sa ibaba, isasaalang-alang ang mga halimbawa ng amateur radio ng evolutionary development ng mga pulse converter at voltage stabilizer.

Ang master oscillator (Fig. 4.4) ng mga pulse converter na may unstabilized output voltage (Fig. 4.5, 4.6) sa KR1006VI1 (NE 555) chip ay nagpapatakbo sa dalas ng 65 kHz. Ang output rectangular pulses ng generator ay pinapakain sa pamamagitan ng RC circuits sa transistor key elements na konektado sa parallel.

Ang inductor L1 ay ginawa sa isang ferrite ring na may panlabas na diameter na 10 mm at isang magnetic permeability ng 2000. Ang inductance nito ay 0.6 mH. Ang kahusayan ng converter ay umabot sa 82%. Ang output ripple amplitude ay hindi lalampas sa 42 mV at depende sa halaga ng kapasidad

kanin. 4.4. Driving oscillator circuit para sa mga pulse voltage converter

kanin. 4.5. Scheme ng power part ng step-up pulse voltage converter +5/12 V

kanin. 4.6. Scheme ng isang inverting pulse voltage converter +5 / -12 V

mga capacitor sa output ng device. Ang maximum load current ng mga device (Fig. 4.5, 4.6) ay 140 mA.

Ginamit ang rectifier ng converter (Fig. 4.5, 4.6). parallel na koneksyon low-current high-frequency diodes konektado sa serye na may equalizing resistors R1 - R3. Ang buong pagpupulong na ito ay maaaring mapalitan ng isang modernong diode, na idinisenyo para sa isang kasalukuyang ng higit sa 200 mA sa dalas ng hanggang sa 100 kHz at isang reverse boltahe ng hindi bababa sa 30 V (halimbawa, KD204, KD226). Bilang VT1 at VT2, posibleng gumamit ng mga transistor ng uri ng KT81x: n-p-n istruktura- KT815, KT817 (Larawan 4.5) at p-n-p - KT814, KT816 (Larawan 4.6) at iba pa. Upang mapabuti ang pagiging maaasahan ng converter, inirerekomenda na ikonekta ang isang diode ng KD204, KD226 na uri na kahanay sa emitter-collector junction ng transistor upang ito ay sarado para sa direktang kasalukuyang.