Каталог продукцииОбновлен: 19.09.2021 в 10:30
| Информация обновлена 19.09.2021 в 10:30
|
О проблеме запуска светодиодных модулей при работе с DC-DC преобразователем
Из эти двух примеров мы можем сказать, что проблемы запуска при совместной работе двух источников связаны с фактическим рабочим диапазоном DC-DC преобразователя. При низком пусковом напряжении DC-DC преобразователя первый источник питания может не работать так, как от него ожидается и, таким образом, создавать различные проблемы при запуске.Решение проблемы запуска
Если лампы имеют проблемы аналогичные описанным выше, предлагается применить несколько решений:
— Выбрать DC—DC преобразователь с мягким стартом или с функцией задержки запуска
DC-DC преобразователь с мягким стартом после включения постепенно увеличивает выходную мощность до номинального уровня. Это помогает уменьшить пусковой ток DC-DC преобразователя и предотвратит соответствующие проблемы запуска первого источника питания. Задержки запуска при этом нет, но, поскольку номинальная мощность начинает потребляться уже после того, как первый источник способен выдавать номинальное выходное напряжение, это также позволяет предотвратить проблемы, связанные с несогласованным временем запуска источников питания.
— Использование диммирующей функции или входа дистанционного отключения DC—DC преобразователя, если они предусмотрены
Включение преобразователя при помощи входа дистанционного отключения или функции «dim off»(функциональность, которая позволяет диммировать преобразователь до минимального значения) только после того, как первый источник питания успешно запустился, также поможет предотвратить проблемы, связанные с несогласованным временем запуска первого и второго преобразователей напряжения. Обычно светодиод питания на сетевом источнике зажигается менее чем за 0,5 секунд. Ручное или автоматическое включение с задержкой в 0,5 секунд второго DC-DC преобразователя также поможет решить проблемы запуска.
О DC-DC преобразователях
Преобразователь постоянного тока в постоянный — это электронная схема или электромеханическое устройство, которое преобразует источник постоянного тока с одного уровня напряжения на другой.
Для питания различной электронной аппаратуры весьма широко используются DC/DC преобразователи. Применяются они в устройствах вычислительной техники, устройствах связи, различных схемах управления и автоматики и др.
Трансформаторные блоки питания
В традиционных трансформаторных блоках питания напряжение питающей сети с помощью трансформатора преобразуется, чаще всего понижается, до нужного значения. Пониженное напряжение выпрямляется диодным мостом и сглаживается конденсаторным фильтром. В случае необходимости после выпрямителя ставится полупроводниковый стабилизатор.
Трансформаторные блоки питания, как правило, оснащаются линейными стабилизаторами. Достоинств у таких стабилизаторов не менее двух: это маленькая стоимость и незначительное количество деталей в обвязке. Но эти достоинства съедает низкий КПД, поскольку значительная часть входного напряжения используется на нагрев регулирующего транзистора, что совершенно неприемлемо для питания переносных электронных устройств.
DC/DC преобразователи
Если питание аппаратуры осуществляется от гальванических элементов или аккумуляторов, то преобразование напряжения до нужного уровня возможно лишь с помощью DC/DC преобразователей.
Идея достаточно проста: постоянное напряжение преобразуется в переменное, как правило, с частотой несколько десятков и даже сотен килогерц, повышается (понижается), а затем выпрямляется и подается в нагрузку. Такие преобразователи часто называются импульсными.
В качестве примера можно привести повышающий преобразователь из 1,5В до 5В, как раз выходное напряжение компьютерного USB. Подобный преобразователь небольшой мощности продается на Алиэкспресс.
Рис. 1. Преобразователь 1,5В/5В
Импульсные преобразователи хороши тем, что имеют высокий КПД, в пределах 60..90%. Еще одно достоинство импульсных преобразователей широкий диапазон входных напряжений: входное напряжение может быть ниже выходного или намного выше. Вообще DC/DC конвертеры можно разделить на несколько групп.
Классификация конвертеров
Понижающие, по английской терминологии step-down или buck
Выходное напряжение этих преобразователей, как правило, ниже входного: без особых потерь на нагрев регулирующего транзистора можно получить напряжение всего несколько вольт при входном напряжении 12…50В. Выходной ток таких преобразователей зависит от потребности нагрузки, что в свою очередь определяет схемотехнику преобразователя.
Еще одно англоязычное название понижающего преобразователя chopper. Один из вариантов перевода этого слова – прерыватель. В технической литературе понижающий конвертер иногда так и называют «чоппер». Пока просто запомним этот термин.
Повышающие, по английской терминологии step-up или boost
Выходное напряжение этих преобразователей выше входного. Например, при входном напряжении 5В на выходе можно получить напряжение до 30В, причем, возможно его плавное регулирование и стабилизация. Достаточно часто повышающие преобразователи называют бустерами.
Универсальные преобразователи – SEPIC
Выходное напряжение этих преобразователей удерживается на заданном уровне при входном напряжении как выше входного, так и ниже. Рекомендуется в случаях, когда входное напряжение может изменяться в значительных пределах. Например, в автомобиле напряжение аккумулятора может изменяться в пределах 9…14В, а требуется получить стабильное напряжение 12В.
Инвертирующие преобразователи — inverting converter
Основной функцией этих преобразователей является получение на выходе напряжения обратной полярности относительно источника питания. Очень удобно в тех случаях, когда требуется двухполярное питание, например для питания ОУ.
Все упомянутые преобразователи могут быть стабилизированными или нестабилизированными, выходное напряжение может быть гальванически связано с входным или иметь гальваническую развязку напряжений. Все зависит от конкретного устройства, в котором будет использоваться преобразователь.
Чтобы перейти к дальнейшему рассказу о DC/DC конвертерах следует хотя бы в общих чертах разобраться с теорией.
Понижающий конвертер чоппер – конвертер типа buck
Его функциональная схема показана на рисунке ниже. Стрелками на проводах показаны направления токов.
Рис.2. Функциональная схема чопперного стабилизатора
Входное напряжение Uin подается на входной фильтр — конденсатор Cin. В качестве ключевого элемента используется транзистор VT, он осуществляет высокочастотную коммутацию тока. Это может быть транзистор структуры MOSFET, IGBT либо обычный биполярный транзистор. Кроме указанных деталей в схеме содержится разрядный диод VD и выходной фильтр – LCout, с которого напряжение поступает в нагрузку Rн.
Нетрудно видеть, что нагрузка включена последовательно с элементами VT и L. Поэтому схема является последовательной. Как же происходит понижение напряжения?
Широтно-импульсная модуляция – ШИМ
Схема управления вырабатывает прямоугольные импульсы с постоянной частотой или постоянным периодом, что в сущности одно и то же. Эти импульсы показаны на рисунке 3.
Рис.3. Импульсы управления
Здесь tи время импульса, транзистор открыт, tп – время паузы, — транзистор закрыт. Соотношение tи/T называется коэффициентом заполнения duty cycle, обозначается буквой D и выражается в %% или просто в числах. Например, при D равном 50% получается, что D=0,5.
Таким образом D может изменяться от 0 до 1. При значении D=1 ключевой транзистор находится в состоянии полной проводимости, а при D=0 в состоянии отсечки, попросту говоря, закрыт. Нетрудно догадаться, что при D=50% выходное напряжение будет равно половине входного.
Совершенно очевидно, что регулирование выходного напряжения происходит за счет изменения ширины управляющего импульса tи, по сути дела изменением коэффициента D. Такой принцип регулирования называется широтно-импульсной модуляцией ШИМ (PWM). Практически во всех импульсных блоках питания именно с помощью ШИМ производится стабилизация выходного напряжения.
На схемах, показанных на рисунках 2 и 6 ШИМ «спрятана» в прямоугольниках с надписью «Схема управления», которая выполняет некоторые дополнительные функции. Например, это может быть плавный запуск выходного напряжения, дистанционное включение или защита преобразователя от короткого замыкания.
Вообще конвертеры получили столь широкое применение, что фирмы производители электронных компонентов наладили выпуск ШИМ контроллеров на все случаи жизни. Ассортимент настолько велик, что просто для того чтобы их перечислить понадобится целая книга. Поэтому собирать конвертеры на дискретных элементах, или как часто говорят на «рассыпухе», никому не приходит в голову.
Более того готовые конвертеры небольшой мощности можно купить на Алиэкспрес или Ebay за незначительную цену. При этом для установки в любительскую конструкцию достаточно припаять к плате провода на вход и выход, и выставить требуемое выходное напряжение.
Но вернемся к нашему рисунку 3. В данном случае коэффициент D определяет, сколько времени будет открыт (фаза 1) или закрыт (фаза 2) ключевой транзистор. Для этих двух фаз можно представить схему двумя рисунками. На рисунках НЕ ПОКАЗАНЫ те элементы, которые в данной фазе не используются.
Рис.4. Фаза 1
При открытом транзисторе ток от источника питания (гальванический элемент, аккумулятор, выпрямитель) проходит через индуктивный дроссель L, нагрузку Rн, и заряжающийся конденсатор Cout. При этом через нагрузку протекает ток, конденсатор Cout и дроссель L накапливают энергию. Ток iL ПОСТЕПЕННО ВОЗРАСТАЕТ, сказывается влияние индуктивности дросселя. Эта фаза называется накачкой.
После того, как напряжение на нагрузке достигнет заданного значения (определяется настройкой устройства управления), транзистор VT закрывается и устройство переходит ко второй фазе – фазе разряда. Закрытый транзистор на рисунке не показан вовсе, как будто его и нет. Но это означает лишь то, что транзистор закрыт.
Рис.5. Фаза 2
При закрытом транзисторе VT пополнения энергии в дросселе не происходит, поскольку источник питания отключен. Индуктивность L стремится воспрепятствовать изменению величины и направления тока (самоиндукция) протекающего через обмотку дросселя.
Поэтому ток мгновенно прекратиться не может и замыкается через цепь «диод-нагрузка». Из-за этого диод VD получил название разрядный. Как правило, это быстродействующий диод Шоттки. По истечении периода управления фаза 2 схема переключается на фазу 1, процесс повторяется снова. Максимальное напряжение на выходе рассмотренной схемы может быть равным входному, и никак не более. Чтобы получить выходное напряжение больше, чем входное, применяются повышающие преобразователи.
Следует заметить, что на самом деле не все так просто, как написано выше: предполагается, что все компоненты идеальные, т.е. включение и выключение происходит без задержек, а активное сопротивление нулевое. При практическом изготовлении подобных схем приходится учитывать многие нюансы, поскольку очень многое зависит от качества применяемых компонентов и паразитной емкости монтажа. Только про такую простую деталь как дроссель (ну, просто моток провода!) можно написать еще не одну статью.
Пока только следует напомнить собственно о величине индуктивности, которая определяет два режима работы чоппера. При недостаточной индуктивности преобразователь будет работать в режиме разрывных токов, что совершенно недопустимо для источников питания.
Если же индуктивность достаточно большая, то работа происходит в режиме неразрывных токов, что позволяет с помощью выходных фильтров получить постоянное напряжение с приемлемым уровнем пульсаций. В режиме неразрывных токов работают и повышающие преобразователи, о которых будет рассказано ниже.
Для некоторого повышения КПД разрядный диод VD заменяется транзистором MOSFET, который в нужный момент открывается схемой управления. Такие преобразователи называются синхронными. Их применение оправдано, если мощность преобразователя достаточно велика.
Повышающие step-up или boost преобразователи
Повышающие преобразователи применяются в основном при низковольтном питании, например, от двух-трех батареек, а некоторые узлы конструкции требуют напряжения 12…15В с малым потреблением тока. Достаточно часто повышающий преобразователь кратко и понятно называют словом «бустер».
Рис.6. Функциональная схема повышающего преобразователя
Входное напряжение Uin подается на входной фильтр Cin и поступает на последовательно соединенные катушку индуктивности L и коммутирующий транзистор VT. В точку соединения катушки и стока транзистора подключен диод VD. К другому выводу диода подключены нагрузка Rн и шунтирующий конденсатор Cout.
Транзистор VT управляется схемой управления, которая вырабатывает сигнал управления стабильной частоты с регулируемым коэффициентом заполнения D, так же, как было рассказано чуть выше при описании чопперной схемы (Рис.3). Диод VD в нужные моменты времени блокирует нагрузку от ключевого транзистора.
Когда открыт ключевой транзистор правый по схеме вывод катушки L соединяется с отрицательным полюсом источника питания Uin. Нарастающий ток (сказывается влияние индуктивности) от источника питания протекает через катушку и открытый транзистор, в катушке накапливается энергия.
В это время диод VD блокирует нагрузку и выходной конденсатор от ключевой схемы, тем самым предотвращая разряд выходного конденсатора через открытый транзистор. Нагрузка в этот момент питается энергией накопленной в конденсаторе Cout. Естественно, что напряжение на выходном конденсаторе падает.
Как только напряжение на выходе станет несколько ниже заданного, (определяется настройками схемы управления), ключевой транзистор VT закрывается, и энергия, запасенная в дросселе, через диод VD подзаряжает конденсатор Cout, который подпитывает нагрузку. При этом ЭДС самоиндукции катушки L складывается с входным напряжением и передается в нагрузку, следовательно, напряжение на выходе получается больше входного напряжения.
По достижении выходным напряжением установленного уровня стабилизации схема управления открывает транзистор VT, и процесс повторяется с фазы накопления энергии.
Универсальные преобразователи – SEPIC (single-ended primary-inductor converter или преобразователь с несимметрично нагруженной первичной индуктивностью).
Подобные преобразователи применяются в основном, когда нагрузка имеет незначительную мощность, а входное напряжение изменяется относительно выходного в большую или меньшую сторону.
Рис.7. Функциональная схема преобразователя SEPIC
Очень похожа на схему повышающего преобразователя, показанного на рисунке 6, но имеет дополнительные элементы: конденсатор C1 и катушку L2. Именно эти элементы и обеспечивают работу преобразователя в режиме понижения напряжения.
Преобразователи SEPIC применяются в тех случаях, когда входное напряжение изменяется в широких пределах. В качестве примера можно привести 4V-35V to 1.23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down Converter Regulator. Именно под таким названием в китайских магазинах продается преобразователь, схема которого показана на рисунке 8 (для увеличения нажмите на рисунок).
Рис.8. Принципиальная схема преобразователя SEPIC
На рисунке 9 показан внешний вид платы с обозначением основных элементов.
Рис.9. Внешний вид преобразователя SEPIC
На рисунке показаны основные детали в соответствии с рисунком 7. Следует обратить внимание на наличие двух катушек L1 L2. По этому признаку можно определить, что это именно преобразователь SEPIC.
Входное напряжение платы может быть в пределах 4…35В. При этом выходное напряжение может настраиваться в пределах 1,23…32В. Рабочая частота преобразователя 500КГц.При незначительных размерах 50 x 25 x 12мм плата обеспечивает мощность до 25 Вт. Максимальный выходной ток до 3А.
Но тут следует сделать замечание. Если выходное напряжение установить на уровне 10В, то выходной ток не может быть выше 2,5А (25Вт). При выходном напряжении 5В и максимальном токе 3А мощность составит всего 15Вт. Здесь главное не перестараться: либо не превысить максимально допустимую мощность, либо не выйди за пределы допустимого тока.
Ранее ЭлектроВести писали, что Министерство энергетики и чешская группа компаний Witkowitz рассматривают возможность сотрудничества в строительстве малых модульных атомных реакторов (до 300 МВт).
По материалам: electrik.info.
|
Cписок сравнения: Каталог
Наладка лампового усилителяС самого детства у меня произошло знакомство с разного рода винтажной техникой, построенной на старых добрых радиолампах. Спустя годы это вылилось в отдельную ветку моих увлечений, и я занялся сборкой лампового усилителя. Вдоволь наигравшись с →FPV OSD + GPS без використання польотного контролераПісля конструювання свого першого радіокерованого літаючого крила появилося бажання встановити систему FPV. З камерою літати стало цікавіше, але бракувало навігаційної інформації, хотілось дізнатися на якій висоті та з якою швидкістю прямує крило. Виникла →Индикаторы на китайских светодиодахВ статье проанализирована возможность проектирования и изготовления в домашних условиях больших цифровых индикаторов любой сложности и размера на базе дешёвых (100 штук за 30 грн) сверхъярких китайских светодиодов. В частности, рассмотрен вопрос →Дистанционное включение компьютера без проводовДовольно часто мне приходится отлучатся от компьютера, более того планируется переезд, а домашний компьютер оставлю родителям. В то же время на жестком диске останется много файлов и программ, которые могут понадобится мне в любой момент. Задача →Міряємо кут нахилу за допомогою акселерометруВ попередніх частинах нашої розповіді про аналоговий акселерометр ADXL335 ми навчилися позбавлятися шумів на його виходах — фільтрувати сигнал, а також шукати початок відліку сигналу — визначати нульові → |
Найдено 35 товар(ов) Сортировать: Наименование от А до ЯНаименование от Я до Аот дешевых к дорогимот дорогих к дешевымРейтинг — возрастаниеРейтинг — убывание
|
Устройство DC DC преобразователя
DC DC преобразователи нужны для работы разнообразной электронной аппаратуры, управляющих схем, устройств коммуникации, вычислительной техники, автоматики, мобильных гаджетов и других приборов. Принцип работы DC DC преобразователей заключается в изменении выходного напряжения, причем возможно как его увеличение, так и уменьшение по отношению к значению напряжения на входе – в зависимости от используемого источника питания и напряжения, потребляемого прибором. Соответственно, инверторы бывают повышающими и понижающими.
Питание схем с использованием трансформаторных БП
В трансформаторных блоках питания преобразуется напряжение питающей электросети – как правило, трансформатор уменьшает его до требуемой величины. Уменьшенное напряжение выпрямляется при помощи диодного моста, проходит через полупроводниковый стабилизатор (при необходимости) и нивелируется конденсаторным фильтром.
Стабилизаторы обычно используются линейные. Они дешевые и содержат в обвязке минимум компонентов, но имеют скромный КПД. Частично Uвх тратится на нагревание регулирующего транзистора. Поэтому трансформаторные БП не подходят для использования в переносной электронике.
Работа DC DC преобразователя
Для приборов, электропитание которых производится от батареек или аккумуляторов, изменение напряжения до требуемой величины возможно только с использованием DC DC инверторов. Опишем вкратце, как работают DC DC преобразователи повышающего или понижающего типа. Напряжение постоянного тока с его помощью:
- становится переменным с частотой в несколько десятков или сотен кГц;
- увеличивается или уменьшается до требуемого значения;
- проходит выпрямление;
- поступает в нагрузку.
Такие инверторы называют импульсными. Они отличаются высоким КПД – от 60 до 90%, и имеют широкий диапазон Uвх. Его значение бывает меньше Uвых или гораздо выше его. Например, инвертор, увеличивающий напряжение от 1,5 до 5 В, увеличивает стандартное напряжение батарейки до Uвых, характерного для USB разъема на компьютере. Широко используются и модели, увеличивающие напряжение с 12 до 220 В. Среди понижающих моделей популярны конфигурации, уменьшающие напряжение от 12–80 В до 5 В и от 16–120 В до 12 В (напряжение автомобильного аккумулятора).
Виды DC DC преобразователей напряжения
Рассмотрим основные типы таких устройств:
- Понижающие (альтернативные названия – buck, chopper, step-down). Обычно имеют Uвых<Uвх. Без весомых затрат на нагревание регулирующего транзистора удается обеспечить Uвых в несколько единиц вольт при значениях Uвх=12–50 В. У подобных моделей Iвых зависит от потребления устройства и влияет на схему DC DC преобразователя.
- Повышающие (альтернативные названия – boost, бустеры, step-up). Имеют Uвых˃Uвх. К примеру, при Uвх=5 В удается получить Uвых до 30 В, с возможностью его высокоточной регулировки и стабилизации.
- Универсальные (SEPIC). Имеют Uвых, удерживаемое на фиксированном уровне. При этом есть возможность получить и Uвых<Uвх, и Uвых˃Uвх. Изделия этой группы рекомендуется использовать при напряжении на входе, меняющемся в больших диапазонах. В частности, напряжение автомобильного аккумулятора способно меняться в диапазоне от 9 до 14 В, а на выходе нужно иметь стабильное значение 12 В.
- Инвертирующие (inverting converter). Главная задача таких устройств – получение Uвых обратной полярности по отношению к источнику питания. Они оптимально подходят для использования в ситуациях, когда нужно 2-полярное питание, к примеру, для питания операционных усилителей.
Инверторы всех перечисленных типов бывают со стабилизацией и без нее. Uвых бывает гальванически связанным с Uвх. Есть модели с гальванической развязкой напряжений. Подходящие характеристики и особенности инвертора зависят от характеристик прибора, в составе которого он будет применяться.
Работа DC DC преобразователя понижающего типа
Как видно по функциональной схеме DC DC преобразователя класса buck, на входе Uin поступает на фильтр – расположенный здесь конденсатор Cin. Коммутацию тока на высоких частотах выполняет транзистор VT – обычный биполярный или структуры MOSFET, или IGBT. Дополнительно в функциональной схеме предусмотрен разрядный диод VD и расположенный на выходе фильтр LCout. С него напряжение идет в нагрузку Rн, которая подсоединена последовательно к элементам VT и L.
Опишем алгоритм понижения напряжения. Управляющая микросхема создает импульсы в форме прямоугольников, со стабильной частотой. На графике tи – это время импульса при открытом транзисторе, а tп – длительность паузы при его закрытом состоянии. Отношение tи/T=D – это коэффициент заполнения, который измеряется в процентах (от 0 до 100%) или долях числа (от 0 до 1). К примеру, D=50% – это то же самое, что и D=0,5. При D=1 наблюдается полная проводимость ключевого транзистора, а при D=0 ключ закрыт, т.е. наблюдается отсечка. При D=0,5 значение Uвых=0,5Uвх.
Uвых регулируется путем смены ширины импульса управления tи, фактически – за счет смены коэффициента D. Этот принцип регулировки носит название широтно-импульсной модуляции (ШИМ, в английской аббревиатуре – PWM). Стабилизация Uвых в большинстве импульсных БП осуществляется с использованием ШИМ.
Благодаря массовому распространению инверторов производители наладили изготовление ШИМ контроллеров всевозможных типов. Их выбор огромен, поэтому собирать инверторы на дискретных компонентах не приходится. К тому же, готовые инверторы умеренной мощности отличаются ценовой доступностью. Для установки в создаваемую конструкцию остается только припаять к плате проводки на вход и выход, а затем выставить нужное значение Uвых.
Фазы работы понижающего преобразователя
Коэффициент D влияет на длительность открытия или закрытия ключа:
- Фаза 1 – накачка. Когда ключ-транзистор разомкнут, ток от батарейки, аккумулятора или другого источника идет по направлению от дросселя L на нагрузку Rн и заряжаемый конденсатор Cout. Конденсатор и дроссель при этом копят электроэнергию. Величина тока iL плавно растет под воздействием индуктивности дросселя. Этот этап называется накачкой. Когда напряжение на нагрузке достигает фиксированной величины, транзистор VT перекрывается, и стартует этап разряда.
- Фаза 2 – разряд. Транзистор VT сомкнут, и дроссель не накапливает энергию, т.к. источник отключен. Изменению значения и направленности тока, идущего через обмотку дросселя, препятствует индуктивность L (эффект самоиндукции). В результате движение тока не прекращается в один миг, и происходит его замыкание по линии «диод-нагрузка». По этой причине диод VD называется разрядным. Обычно в этих целях используется быстродействующий диод Шоттки. По окончании 2-й фазы процесс циклически повторяется.
Предельное значение Uвых в этой схеме равно Uвх и не может превышать его. Для получения Uвых˃ Uвх используются повышающие преобразователи.
Нюансы создания схем понижающих преобразователей
В реальности работа схемы инвертора отличается от теоретического описания. При включении и выключении возможны промедления, активное сопротивление отлично от нуля, на работе схемы сказывается качество используемых элементов и паразитная емкость монтажа. Значение индуктивности определяет 2 режима работы понижающего преобразователя:
- При малой индуктивности он функционирует в режиме разрывных токов, что не позволяет использовать конвектор с источниками питания.
- При высокой индуктивности чоппер работает по принципу неразрывных токов, и есть возможность с использованием фильтров на выходе получить U=const с допустимыми пульсациями. В таком режиме функционируют и модели, увеличивающие напряжение.
С целью увеличения КПД вместо разрядного диода VD можно использовать транзистор MOSFET. Его в нужное время открывает управляющая схема. Такие инверторы называют синхронными и рекомендуются к использованию при достаточно большой мощности инвертора.
Работа повышающих DC DC преобразователей
Такие модели преимущественно используются при работе от источников малой мощности, к примеру, от пары-тройки батареек, а некоторые конструкционные элементы требуют напряжения 12–15 В при малом токопотреблении. Uin поступает на находящийся на входе фильтр Cin и далее – на катушку L и транзистор VT, которые последовательно соединены между собой. В месте соединения катушки и стока транзистора к ним подсоединен диод VD. К его второму выходу подсоединена нагрузка Rн и шунтирующий конденсатор Cout.
Работой транзистора VT управляет микросхема, вырабатывающая управляющий сигнал неизменной частоты с настраиваемым значением D – по аналогии с работой понижающего преобразователя. Диод VD в соответствующие моменты перекрывает нагрузку от ключа.
При разомкнутом ключе вывод L, находящийся справа на схеме, соединяется с минусовым полюсом аккумулятора или другого источника питания Uin. Растущий под действием индуктивности ток от аккумулятора идет через катушку (в ней копится энергия) и разомкнутый транзистор. Одновременно диод VD перекрывает нагрузку и находящийся на выходе конденсатор, не допуская его разряда из-за открытости транзистора.
В то же время нагрузка получает питание из запасов конденсатора Cout, и напряжение на выходном конденсаторе снижается. Когда оно становится меньше заданной величины (согласно настройкам управляющей схемы), ключ-транзистор VT перекрывается, и накопленная в дросселе электроэнергия через диод VD заряжает конденсатор Cout, подпитывающий нагрузку. Электродвижущая сила самоиндукции катушки L суммируется с Uвх и идет в нагрузку, поэтому наблюдается прирост напряжения Uвых˃Uвх. Когда величина Uвых достигает заданного уровня стабилизации, управляющая схема инициирует открытие транзистора VT, и процесс циклически продолжается.
Как работает универсальный DC DC преобразователь
Принцип его работы имеет значительное сходство со схемой DC DC инвертора повышающего типа, но дополнительно используются конденсатор C1 и катушка L2. Благодаря им устройство используется в режиме уменьшения напряжения. Такие конверторы используются в ситуациях, когда Uвх имеет большой диапазон значений. Например, есть модели, преобразовывающие Uвх= 4–35 В в Uвых=1,23–32 В. Внешне универсальный преобразователь легко узнать по наличию 2-х катушек – L1 и L2.
В предыдущей статье нашего блога представлен обзор и сравнительная таблица вторичных аккумуляторов.
Повышающий DC-DC преобразователь на MC34063 (из 5В в 12В)
Повышающие DC-DC преобразователи находят широкое применение в электронике. Они могут применяться как отдельные модули питания конкретных объектов, так и могут входить в часть электрической схемы. Например, можно поднять напряжение пятивольтного аккумулятора и питать от него через повышающий преобразователь нагрузку напряжением 12В (усилитель, лампу, реле и т.д.). Еще пример, в некоторых охранно-пожарных сигнализациях на линиях контроля около 30В постоянного тока, а сам блок контроля и управления работает от 12В, поэтому в последние внедряют повышающие преобразователи и они являются частью схемы блоков контроля и управления.
Микросхема МС34063 представляет собой импульсный конвертор, поэтому она обладает высокой эффективностью (КПД) и имеет три схемы включения (инверторную, повышающую и понижающую). В этой статье будет описан исключительно повышающий (Step Up) вариант.
МС34063 выполняется в корпусах DIP-8 и SO-8. Расположение выводов показано ниже.
Основные технические параметры MC34063.
Входное напряжение ………. от 3 до 40 Вольт
Выходное напряжение ………. от 1.25 до 38 Вольт
Максимальный ток на выходе ………. 1.5 Ампер
Максимальная частота ………. 100кГц
Максимальный ток на выходе это пиковый ток на внутреннем транзисторе и он значительно больше тока нагрузки, поэтому не стоит надеяться, что преобразователь будет держать 1.5A на выходе. Ниже представлен калькулятор, который позволит правильно посчитать ток.
Другую интересующую информацию по параметрам и внутреннему устройству микросхемы можно найти в Datasheet.
Схема повышающего DC-DC преобразователя на MC34063.
Опишу работу простыми словами. В микросхеме MC34063 есть генератор, генерирующий импульсы с определенной частотой. Генератор, взаимодействуя с другими узлами, управляет выходным транзистором, коллектор которого соединен с выводом 1, а эмиттер с выводом 2.
Когда выходной транзистор открыт, дроссель L1 заряжается входным напряжением через резистор R3.
После закрытия выходного транзистора, дроссель отключается от земли и в этот момент происходит его разряд (самоиндукция). Энергия дросселя уже с противоположной полярностью и большая по силе поступает на диод VD1. После выпрямления напряжения диодом, оно поступает на выход схемы, накапливаясь в конденсаторе C3. Помимо накопления, данный конденсатор сглаживает пульсации.
Схема конвертирует напряжение постоянного тока с 5В до 12В. Чуть ниже пойдёт речь об изменении номиналов элементов под нужные напряжения.
Резисторами R1 и R2 задается напряжение на выходе. Резистор R3 ограничивает выходной ток до минимума, при превышении определенной мощности.
Конденсатор C2 задает частоту преобразования.
Элементы.
Все резисторы мощностью 0.25Вт кроме R3 (0.5-1 Ватт).
В качестве L1 я взял готовый дроссель на 470мкГн, намотанный медным эмалевым проводом на гантель из феррита и отмотал три слоя, уменьшив тем самым индуктивность до 75мкГн (индуктивность больше расчетной допускается, а меньше нельзя).
Дроссель должен выдерживать пиковый выходной ток (в моем случае 1.5А).
Также можно взять кольцо из порошкового железа (жёлтого цвета) наружным диаметром 18мм, внутренним 8мм, толщиной 8мм и намотать медным проводом (диаметром 0.6мм и более) 30-40 витков (при 30 витках индуктивность получилась 55мкГн). Кольцо можно взять больше моего, но меньше не рекомендую.
Диод VD1- Шоттки, либо быстродействующий (типа SF, UF, MUR, HER и т.д.) на ток не менее 1А и обратное напряжение в два раза больше выходного (в моем случае 40В).
У микросхемы МС34063 есть отечественный аналог КР1156ЕУ5, они полностью взаимозаменяемы.
Расчет преобразователя на MC34063 под другое напряжение и ток.
Расчет займет не более одной минуты. Для этого необходимо воспользоваться On-line калькулятором расчета параметров МС34063. Помимо номиналов программа высчитает пиковый выходной ток, и в случае его превышения выдаст сообщение.
Калькулятор считает минимальную индуктивность, поэтому ее можно брать с положительным запасом (произойдут незначительные изменения лишь в КПД).
Пару слов…
Расчетная частота (50кГц в моем случае) является минимальной и может значительно отличаться и изменяться в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки.
При выходном токе 200мА происходит достаточно сильный нагрев микросхемы MC34063, и работать в таком режиме долгое время возможно не сможет.
Рекомендую использовать MC34063 в тех случаях, когда нужно питать слаботочную часть схемы или отдельную нагрузку током до 150-250мА, а для нагрузки 3-5А предлагаю обратить внимание на повышающие DC-DC преобразователи, построенные на базе UC3843 и UC3845.
Печатная плата повышающего преобразователя на MC34063 (из 5В в 12В) СКАЧАТЬ
Datasheet на MC34063 СКАЧАТЬ
Устойчивый к переходным процессам DC/DC-преобразователь
Чтобы обеспечить устойчивость к переходным процессам и свести к минимуму прерывание питания нагрузки, используются различные архитектуры питания, которые имеют и схемы преобразования энергии, и элементы защиты. В таких архитектурах сочетаются преимущества и неизбежные компромиссы, связанные с реализацией повышающе-понижающих и повышающих DC/DC-преобразователей, а также преобразователей для предварительного повышения напряжения. Эти преобразователи должны обеспечить бесперебойную работу электронного оборудования в условиях холодного запуска двигателя (то есть проворачивание коленчатого вала непрогретого двигателя, cold-crank или cold-cranking) и сброса нагрузки (dump load). В статье будут представлены различные подходы к организации защиты от подачи напряжения обратной полярности, которые включают сравнение решения на базе использования «умных» диодов по отношению к альтернативным подходам. Предлагаемая информация может дать проектировщикам более глубокое понимание переходных процессов на шинах питания автомобилей и подходы к преодолению их негативного влияния при проектировании систем с использованием DC/DC-преобразователей.
Особенности переходных процессов на шинах напряжения постоянного тока в автомобилях
Переходные процессы на аккумуляторной шине постоянного тока в автомобильных системах обусловлены целым рядом факторов. Назначение первичных DC/DC-преобразователей заключается в изоляции чувствительных электрических и электронных нагрузок от широких вариаций основного питающего напряжения. Они предназначены для организации питания нагрузок от основной шины напряжения постоянного тока уже очищенным и кондиционным напряжением. Из-за большого количества типов транспортных средств и разнообразных условий эксплуатации проектировщику может оказаться весьма затруднительно предусмотреть все потенциально возможные переходные процессы, которые могут возникнуть на пути тока от батареи к электронному модулю. Это означает, что для определения требований к кондиционированию мощности необходимо использовать различные стандарты, устанавливающие требования по испытаниям на устойчивость автомобильного оборудования к возможным воздействиям.
Для решения этой проблемы многие производители оригинального оборудования (OEM) и организации указывают не просто лишь то, какие испытания на устойчивость были проведены, а и стандартизированные условия поведения таких испытаний для автономных автомобильных нагрузок. Ряд этих требований обобщен в международных стандартах ISO 16750-2 и ISO 7637-2 [1, 2].
Рис. 1. Первичная ступень кондиционирования питания для оборудования автомобиля
Схемы защиты от большинства наиболее значимых экстремальных переходных процессов, которые необходимо учитывать при проектировании автомобильного оборудования, показаны на рис. 1. Большинство этих напряжений, с которыми обычно приходится иметь дело при разработке схемы организации питания, а также физические источники их происхождения, суммированы на рис. 2 и приведены в таблице 1 [1–3]. Здесь также приведены соответствующие международные стандарты серии ISO и несколько документов, полезных для конкретных OEM-производителей. Все эти документы регламентируют условия испытаний на устойчивость к переходным процессам по первичной шине постоянного тока автомобиля, а в широком понимании — транспортных средств.
Рис. 2. Типичные изменения напряжения на шине питания от автомобильного аккумулятора
Испытания | Что моделируется | Основной регламентирующий документ |
Сброс нагрузки | Аккумулятор отключается от генератора, работающего на нагрузку (т. н. режим load dump или сброс нагрузки) | ISO 16750-2 (sec 4.6.4), FMC1278 CI 222 |
Включение двигателя стартером | Имитирует возмущения на шине питания, возникающие во время и после холодного пуска двигателя | ISO 16750-2 (sec 4.6.3), FMC1278 CI 230-231 |
Наложение напряжения переменного тока | Остаточные пульсации напряжения после выпрямления напряжения переменного тока от генератора | ISO 16750-2 (sec 4.4) |
Наложенные импульсы имитируют внезапные возникающие высокие токи, требующие подключения батареи | FMC1278 CI 210, 220, GMW3172, BMW E-06 | |
Обратное напряжение | Ошибка в полярности подключения питания при использовании вспомогательного пускового источника | ISO 16750-2 (sec 4.7) |
Запуск от внешнего источника | Повышенное напряжение постоянного тока из-за отказа генератора или запуска от внешнего источника с использованием батареи на 24 В | ISO 16750-2 (sec 4.3), FMC1278 CI270 |
Проектирование ступени преобразования напряжения питания
Первая ступень DC/DC-преобразования во время внезапного резкого сброса нагрузки должна выдерживать напряжение приблизительно до 42 В (условие для батареи 12 В) и также должна обеспечивать питание нагрузки во время холодного пуска двигателя; напряжение при этом может быть менее 4 В (рис. 3). Таким образом, как следует из вышесказанного, DC/DC-преобразователь, чтобы обеспечивать стабильное выходное напряжение в этом диапазоне входных напряжений, должен быть в состоянии понижать его в условиях подачи высокого уровня напряжения и повышать входное напряжение при его провале. Кроме того, требуется разработать схему защиты от напряжения обратной полярности, что необходимо для предотвращения катастрофических последствий или ограничения вероятности повреждения в случае ошибочного подключения с обратной полярностью — так называемой переполюсовки.
Рис. 3. Распределение возможных воздействующих напряжений при питании электронного оборудования автомобиля от шины 12 В аккумуляторной батареи
Повышающая + понижающая ступени
На рис. 4 показаны преимущества и ограничения для нескольких подходов к реализации решения DC/DC-преобразования для организации питания автомобильного электронного оборудования, не предназначенного для прямого подключения к общей шине напряжения постоянного тока. Один из подходов заключается в использовании в качестве первой ступени повышающего DC/DC-преобразования, которое создает шину с более высоким, чем напряжения на входной шине, напряжением (рис. 4a). За этим следует вторая ступень DC/DC-преобразования, которая представляет собой преобразователь с большим уровнем допустимого входного рабочего напряжения VIN. Ступень с повышением напряжения обеспечивает работу электронного оборудования автомобиля в том случае, когда напряжение на шине аккумуляторной батареи падает слишком низко, например во время холодного пуска. Затем уже понижающая ступень уменьшает напряжение до заданного уровня, необходимого непосредственно для питания электроники автомобиля. Важным преимуществом такого решения является то, что ток дросселя входного повышающего преобразователя имеет относительно небольшие пульсации, что обеспечивает значительное уменьшение тока пульсаций, которые наводятся на шине аккумуляторной батареи. Это уменьшает требования к фильтру для подавления электромагнитных помех (ЭМП), таким образом, размер и стоимость фильтра электромагнитных помех оказываются существенно ниже.
Рис. 4. Подходы к DC/DC-преобразованию для питания вне батареи:
a) всегда включен повышающий + понижающий преобразователь;
б) повышение при необходимости + понижение;
в) повышающе-понижающая ступень DC/DC-преобразования оборудования автомобиля от шины 12 В аккумуляторной батареи
Ограничение относительно предварительной ступени преобразования, работающей в режиме повышения входного напряжения, заключается в том, что, хотя она и выравнивает провалы напряжения на батарее, но не имеет возможности ограничить всплески напряжения, обычно возникающие, например, во время переходных процессов при сбросе нагрузки или при запуске двигателя стартером. Так что следующий понижающий каскад в системе DC/DC-преобразования должен быть рассчитан на полное напряжение, возникающее при сбросе нагрузки. Это напряжение в большинстве практических конструкций обычно составляет около 42 В. Все это приводит к увеличению габаритов и стоимости двух ступеней, которые, как уже было сказано, должны быть рассчитаны на широкий диапазон входного напряжения и токи полной нагрузки.
Дополнительная повышенная стоимость решения в виде двух ступеней преобразования является следствием того, что в этой архитектуре используется двойное преобразование, при котором на обоих этапах преобразования используется ШИМ-регулирование, а также имеются потери проводимости. Это двойное преобразование работает все время, даже тогда, когда напряжение батареи находится в рабочем диапазоне, так что здесь было бы вполне достаточно использовать только лишь понижающее преобразование. Чтобы избежать этих дополнительных потерь мощности из-за постоянно включенного режима повышения уровня напряжения, как это показано на рис. 4а, более разумный подход мы можем видеть на рис. 4б, который использует режим повышения только в случае необходимости, т. е. при провалах напряжения. Архитектура, предусматривающая повышение напряжения лишь при необходимости, использует режим байпаса (обхода), который показан красной пунктирной линией на рис. 4б. Режим повышения включается и начинает использоваться только тогда, когда напряжение на шине аккумуляторной батареи падает ниже предопределенного значения. Уровень этого напряжения следующей ступени преобразования определяется минимально необходимой для ее должного функционирования величиной собственного падения напряжения. Поскольку повышающий преобразователь большую часть времени отключен, это позволяет снизить коммутационные потери ступени, отвечающей за повышение напряжения. Однако при такой архитектуре повышающий DC/DC-преобразователь должен реагировать и включаться в работу достаточно быстро. Это необходимо, чтобы максимально быстро предотвратить слишком низкое падение напряжения на нагрузке. Для обнаружения падения батареи и перехода от байпаса к режиму повышения напряжения может потребоваться еще и дополнительная следящая схема. Так как повышение напряжения по необходимости ожидается только при падении напряжения на шине аккумуляторной батареи, эта архитектура подходит только для относительно низковольтных шин питания, таких как 5 и 3,3 В, другими словами, напряжения на этих шинах должны лежать значительно ниже нормального диапазона напряжения на шине аккумулятора автомобиля.
Повышающе-понижающая ступень DC/DC-преобразования
Повышающе-понижающие DC/DC-преобразователи должны обеспечивать одноступенчатое преобразование для входных напряжений от шины аккумуляторной батареи в широком диапазоне (рис. 3) и гарантировать при этом стабильное напряжение на выходе. Для такого преобразования используется несколько топологий [4]. Пример на рис. 4в показывает использование микросхемы контроллера повышающе-понижающего DC/DC-преобразователя LM5175 с четырьмя ключами. Это вызвано тем, что, благодаря своей архитектуре, он отличается более высокой эффективностью (КПД) и широкими возможностями по управлению питанием.
DC/DC-преобразователь, выполненный на базе контроллера LM5175, отличается широким диапазоном входного напряжения VIN и, благодаря возможности работы с четырьмя ключами, может как повышать, так и понижать входное напряжение. При этом он способен обеспечивать стабилизированное выходное напряжение даже в том случае, если его входное напряжение равно выходному. Упрощенная схема и временные диаграммы переключения ключей во всех режимах работы преобразователя показаны на рис. 5.
Рис. 5. Четырехключевой повышающе-понижающий DC/DC-преобразователь с широким диапазоном входного напряжения VIN
Когда входное напряжение выше заданного уровня выходного напряжения, рассматриваемый преобразователь работает в режиме понижения напряжения с выходным каскадом в проходном режиме. Когда входное напряжение ниже заданного уровня выходного напряжения, он работает в режиме повышения, в этом случае его входной каскад находится в режиме прямой проводимости. Когда же напряжение VIN находится близко к выходному VOUT, то для поддержания плавной или, как ее называют, бесшовной работы он чередует циклы повышения и понижения. Поскольку в режиме повышения или понижения напряжения используется только одно плечо в цикле, это позволяет избежать высоких потерь, характерных для чистого двухступенчатого преобразования.
В отличие от повышающего предварительного преобразователя, задача которого заключается только лишь в повышении уровня выходного напряжения, которое, в случае его понижения, не сможет уменьшить выходное напряжение ниже уровня VIN, повышающе-понижающий преобразователь обеспечивает устойчивость как к просадкам, так и к резким броскам входного напряжения. Для автомобильных применений с выходным напряжением выше номинального диапазона (≥16 В) повышающий напряжение преобразователь обеспечивает низкий уровень пульсаций на входе и обеспечивает, кроме того, защиту от перегрузки и короткого замыкания, а также выполняет и ограничение пускового тока. Повышающий каскад преобразователя также избавляет от необходимости использования громоздких пассивных фильтров низких частот, необходимых для подавления наложенного переменного напряжения, которое может наводиться на шине 12-В аккумуляторной батареи как следствие выпрямления выходного напряжения переменного тока автомобильного генератора. Для стабилизированных выходных напряжений, лежащих ниже номинального напряжения аккумуляторной батареи (5 и 3,3 В), топология повышающе-понижающего преобразования обеспечивает одноступенчатое решение с более высокой эффективностью, чем архитектура из двух раздельных преобразователей — предварительного повышающего и основного понижающего. Тем не менее преимущество в размерах с использованием одноступенчатых повышающе-понижающих преобразователей нивелируется по причине того, что здесь, как правило, требуется больший по габаритам фильтр подавления электромагнитных помех.
Тем не менее для автомобильных систем именно повышающе-понижающий напряжение преобразователь, показанный на рис. 5, является оптимальным решением в качестве предварительного стабилизатора напряжения. Этот преобразователь сочетает преимущества первой ступени, где он может работать в качестве повышающего преобразователя, например для борьбы с просадками напряжения (для диапазона выходного напряжения 16–24 В, рис. 4в), и обеспечивать защиту в условиях холодного пуска двигателя. Этот преобразователь также включает в себя защиту от сброса нагрузки и защиту от перегрузки по току с одновременной защитой от короткого замыкания, обычно ассоциируемую с особенностями функционирования понижающих преобразователей. Кроме того, он обеспечивает полное отключение входа/выхода в режиме выключения без потребления остаточных токов.
Защита от переполюсовки
Для защиты компонентов электронного оборудования, подключенного к аккумуляторной шине, от отрицательного напряжения необходима защитная схема от переполюсовки, то есть защита от подачи напряжения обратной полярности, которая может быть вызвана, например, неправильным подключением внешнего источника питания для запуска автомобиля. В автомобильных системах используется множество подходов к предотвращению этого крайне негативного явления — от плавких предохранителей, диодов Шоттки до полевых транзисторов с p-каналом (PFET) и n-канальных полевых транзисторов (NFET). Примеры таких решений показаны на рис. 6.
Рис. 6. Методы защиты от переполюсовки:
а) диод Шоттки;
б) ключ на базе PFET;
в) «умный» диод
В случае относительно низких токов нагрузки оптимальное решение для защиты от напряжения обратной полярности — это обычный диод Шоттки. PFET могут работать с более высокими токами, но для их управления обычно требуется резистор подтяжки на землю и ограничительный стабилитрон, и на них рассеивается дополнительная мощность. Кроме того, PFET, по сравнению с NFET, имеют недостаточно низкое сопротивление канала в открытом состоянии RDS_(on) и обычно более дороги. Решение в виде «умного» диода сочетает в себе лучшие характеристики n-канального МОП-транзистора с простотой подключения, характерной для обычных диодов.
Выводы
Первая начальная ступень преобразования напряжения для автомобильных приложений, не предназначенных для непосредственного питания от шины постоянного тока автомобиля, должна обеспечивать работоспособность в условиях широкого диапазона колебаний входного напряжения, в том числе и при питании непосредственно от аккумуляторной батареи автомобиля. Условия испытания с имитацией этих воздействий описаны в соответствующих автомобильных стандартах и документах, ориентированных на изготовителей конечного оборудования. Примеры таких испытаний, которые требуются при проектировании системы питания: проверка на устойчивость при подаче напряжения обратной полярности; холодный и горячий пуски двигателя; переходные процессы, возникающие при запуске стартера и повторном пуске двигателя, сбросе нагрузки; наложенное напряжение переменного тока в пределах номинального диапазона напряжения аккумуляторной батареи. Существенные перепады и колебания рабочего напряжения на шине аккумулятора обуславливают необходимость использования DC/DC-преобразователей с широким рабочим диапазоном входного напряжения. Такие преобразователи должны обеспечить формирование шины предварительного напряжения и стабилизацию необходимых уровней напряжения для питания нагрузок в виде конечного электронного оборудования. В зависимости от нагрузки и подсистем автомобиля, на которые рассчитано питание, проектировщики могут спроектировать силовой каскад с использованием предварительного повышающего преобразователя или в виде связки предварительного повышающего и понижающего преобразователей, а также в виде одноступенчатого повышающе-понижающего DC/DC-преобразователя. Оптимальное решение — использование четырехключевого повышающе-понижающего DC/DC-преобразователя, который обеспечивает наилучшее сочетание универсальности и малых габаритов конечного решения при его высокой эффективности. Что касается защиты от переполюсовки, то имеется много вариантов в части защиты от воздействия напряжения обратной полярности, но наилучшее — это использование «умных» диодов, которые отличаются и высокими техническими характеристиками, и простотой исполнения непосредственно самого решения.
Литература- ISO 16750-2: Road vehicles—Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment.
- ISO 7637-2: Road vehicles – Electrical disturbances from conduction and coupling Part 2: Electrical transient conduction along supply lines only.
- FMC1278: Electromagnetic Compatibility Specification for Electrical/Electronic Components and Subsystems, Ford Motor Company (FMC1278), July 2015.
- Vijay Choudhary, Timothy Hegarty and David Pace. Under the hood of a non-inverting buck-boost converter. TI Power Supply Design Seminar 2016.
- Vijay Choudhary and Mathew Jacob. Smart Diode and 4-Switch Buck-Boost Provide Ultra High Efficiency, Compact Solution for 12-V Automotive Battery Rail. PCIM Europe 2016, 10–12 May 2016. Vol. 1.
- Matthew Jacob. Reverse-polarity protection comparison: diode vs. PFET vs. a smart diode solution. Texas Instruments, Behind the Wheel blog, December 21, 2015.
Что такое повышающий преобразователь? Основы, работа, эксплуатация и конструкция повышающих преобразователей постоянного тока
Мы все сталкивались с неприятными ситуациями, когда нам требовалось немного более высокое напряжение, чем могут обеспечить наши блоки питания. Нам нужно 12 вольт, но у нас есть только 9-вольтовая батарея. Или, может быть, у нас есть источник питания 3,3 В, когда нашему чипу требуется 5 В. Это тоже, в большинстве случаев, текущий розыгрыш вполне приличный.
В конце концов, мы задаемся вопросом, возможно ли преобразовать одно напряжение постоянного тока в другое ?
К счастью для нас, ответ — да.Можно преобразовать одно постоянное напряжение в другое, однако методы немного хитрые.
И нет, это не преобразование постоянного тока в переменный и обратно. Поскольку он включает в себя слишком много шагов. Все, что имеет слишком много шагов, неэффективно; это тоже хороший жизненный урок.
Войдите в мир импульсных преобразователей постоянного тока !
Их называют режимом переключения, потому что обычно есть полупроводниковый переключатель, который очень быстро включается и выключается.
Что такое повышающий преобразователь?
Повышающий преобразователь — один из простейших типов импульсных преобразователей типа . Как следует из названия, он принимает входное напряжение и повышает или увеличивает его. Все, что он состоит из катушки индуктивности, полупроводникового переключателя (в наши дни это полевой МОП-транзистор, так как в наши дни можно получить действительно хорошие), диода и конденсатора. Также необходим источник периодической прямоугольной волны.Это может быть что-то простое, например, таймер 555, или даже специальная микросхема SMPS, такая как знаменитая микросхема MC34063A.
Как видите, для создания повышающего преобразователя требуется всего несколько деталей. Он менее громоздок, чем трансформатор переменного тока или катушка индуктивности.
Они такие простые, потому что изначально были разработаны в 1960-х годах для питания электронных систем самолетов. Требовалось, чтобы эти преобразователи были как можно более компактными и эффективными.
Самым большим преимуществом повышающих преобразователей является их высокая эффективность — некоторые из них могут даже доходить до 99%! Другими словами, 99% входящей энергии преобразуется в полезную выходную энергию, только 1% теряется.
Как работает повышающий преобразователь?Пора сделать действительно глубокий вдох, мы собираемся окунуться в глубины силовой электроники. Сразу скажу, что это очень полезная область.
Чтобы понять принцип работы повышающего преобразователя, необходимо знать, как работают катушки индуктивности, полевые МОП-транзисторы, диоды и конденсаторы.
Обладая этими знаниями, мы можем шаг за шагом пройти через повышающего преобразователя .
ШАГ — 1
Здесь ничего не происходит. Выходной конденсатор заряжается до входного напряжения минус одно падение на диоде.
ШАГ — 2
А теперь пора включить выключатель. Наш источник сигнала переходит в высокий уровень, включается полевой МОП-транзистор. Весь ток отводится на полевой МОП-транзистор через катушку индуктивности.Обратите внимание, что выходной конденсатор остается заряженным, поскольку он не может разрядиться через диод с обратным смещением.
Источник питания, конечно, не замыкается сразу, поскольку индуктор относительно медленно увеличивает ток. Кроме того, вокруг индуктора создается магнитное поле. Обратите внимание на полярность напряжения, приложенного к катушке индуктивности.
ШАГ — 3
MOSFET выключается, и ток в катушке индуктивности резко прекращается.
Сама природа индуктора заключается в поддержании плавного протекания тока; он не любит резких перепадов тока. Так что не любит резкое отключение тока. Он реагирует на это, генерируя большое напряжение с противоположной полярностью напряжения, первоначально подаваемого на него, используя энергию, запасенную в магнитном поле, для поддержания этого тока.
Если мы забудем остальные элементы схемы и обратим внимание только на символы полярности, мы заметим, что катушка индуктивности теперь действует как источник напряжения последовательно с напряжением питания.Это означает, что анод диода теперь находится под более высоким напряжением, чем катод (помните, что колпачок уже был заряжен до напряжения питания в начале) и смещен в прямом направлении.
Выходной конденсатор теперь заряжен до более высокого напряжения, чем раньше, что означает, что мы успешно повысили напряжение постоянного тока с низкого до более высокого!
Я рекомендую вам пройти через шаги еще раз очень медленно и понять их интуитивно.
Эти шаги выполняются много тысяч раз (в зависимости от частоты генератора) для поддержания выходного напряжения под нагрузкой.
Boost Converter Operation — ТонкостиК настоящему времени у многих из вас уже есть вопросы по поводу этого упрощенного объяснения. Было много чего упущено, но это стоило того, чтобы сделать работу повышающего преобразователя абсолютно ясной. Итак, теперь, когда у нас есть это понимание, мы можем перейти к более тонким деталям.
1. Осциллятор . Вы не можете постоянно держать выходной переключатель MOSFET включенным, нет идеальной катушки индуктивности — у них есть токи насыщения.Если мы оставим переключатель MOSFET включенным дольше нескольких сотен микросекунд, то произойдет короткое замыкание источника питания, сгорит изоляция индуктора, MOSFET выйдет из строя и произойдут другие неприятные вещи. Мы используем наши знания об индукторах для расчета времени, необходимого для достижения разумного тока (например, один ампер), а затем соответствующим образом настраиваем время включения генератора. Это приводит к тому, что форма волны тока катушки индуктивности выглядит как пила, отсюда и название «пилообразная».
2.Сам MOSFET. Если вы присмотритесь, во время шага 3 MOSFET увидит напряжение, которое представляет собой напряжение питания плюс напряжение катушки индуктивности, что означает, что MOSFET должен быть рассчитан на высокое напряжение, что опять же подразумевает довольно высокое сопротивление. Конструкция повышающего преобразователя — это всегда компромисс между напряжением пробоя MOSFET и сопротивлением. Переключающий полевой МОП-транзистор повышающего преобразователя всегда является слабым местом, как я убедился на холодном, тяжелом опыте. Максимальное выходное напряжение повышающего преобразователя ограничено не конструкцией, а напряжением пробоя полевого МОП-транзистора.
3. Индуктор. Очевидно, никакая старая катушка индуктивности не подойдет. Индукторы, используемые в повышающих преобразователях, должны выдерживать высокие токи и иметь высокопроницаемый сердечник, чтобы индуктивность для данного размера была высокой.
Работа повышающего преобразователяЕсть еще один способ думать о работе повышающего преобразователя.
Мы знаем, что энергия, запасенная в катушке индуктивности, определяется выражением:
½ x L x I 2
Где L — индуктивность катушки, а I — максимальный пиковый ток.
Итак, мы сохраняем некоторую энергию в катушке индуктивности от входа и передаем ту же энергию на выход, но при более высоком напряжении (очевидно, что мощность сохраняется). Это происходит много тысяч раз в секунду (в зависимости от частоты генератора), поэтому энергия складывается в каждом цикле, так что вы получаете хороший измеримый и полезный выход энергии, например, 10 Джоулей в секунду, то есть 10 Вт.
Как говорит нам уравнение, энергия, запасенная в катушке индуктивности, пропорциональна индуктивности, а также квадрату пикового тока.
Чтобы увеличить выходную мощность, нашей первой мыслью могло бы стать увеличение размера индуктора. Конечно, это поможет, но не настолько, как мы думаем! Если мы увеличим индуктивность, максимальный пиковый ток, который может быть достигнут за заданное время, уменьшается или время, необходимое для достижения этого тока, увеличивается (помните основное уравнение V / L = dI / dt), поэтому общая выходная энергия не увеличивать на значительную сумму!
Однако, поскольку энергия пропорциональна квадрату максимального тока, увеличение тока приведет к большему увеличению выходной энергии!
Итак, мы понимаем, что , выбирая катушку индуктивности , представляет собой прекрасный баланс между индуктивностью и пиковым током.
Обладая этими знаниями, мы можем понять формальный метод проектирования повышающего преобразователя.
Конструкция повышающего преобразователяШАГ — 1
Для начала нам нужно досконально понять, что требуется для нашей нагрузки. Настоятельно рекомендуется (исходя из опыта), что если вы пытаетесь построить повышающий преобразователь вначале, очень важно знать выходное напряжение и ток независимо, произведение которых и есть наша выходная мощность.
ШАГ — 2
Как только у нас будет выходная мощность, мы можем разделить ее на входное напряжение (которое также должно быть определено), чтобы получить средний необходимый входной ток.
Мы увеличиваем входной ток на 40%, чтобы учесть пульсации. Это новое значение является пиковым входным током.
Также минимальный входной ток в 0,8 раза превышает средний входной ток, поэтому умножьте средний входной ток на 0,8.
Теперь, когда у нас есть пиковый и минимальный ток, мы можем рассчитать общее изменение тока, вычитая пиковый и минимальный ток.
ШАГ — 3
Теперь рассчитаем рабочий цикл преобразователя, то есть соотношение времени включения и выключения генератора.
Продолжительность включения определяется по формуле из этого учебника:
D.C. = (Vout - Vin) / (Vout)
Это должно дать нам разумное десятичное значение, больше 0, но меньше 0,999.
ШАГ — 4
Теперь пора определиться с частотой генератора.Это было включено в качестве отдельного шага, потому что источником сигнала может быть что угодно, от таймера 555 (где частота и рабочий цикл полностью находятся под вашим контролем) или контроллера ШИМ с фиксированной частотой.
Как только частота определена, мы можем узнать полный период времени, взяв обратное.
Теперь период времени умножается на значение рабочего цикла, чтобы получить время включения.
ШАГ — 5
Поскольку мы определили время включения, входное напряжение и изменение тока, мы можем подставить эти значения в формулу индуктора, которая была немного изменена:
L = (V * dt) / dI
Где V — входное напряжение, dt — время включения, а dI — изменение тока.
Не беспокойтесь, если значение индуктивности не является общедоступным, используйте ближайшее доступное стандартное значение. После небольшой настройки система должна работать нормально.
Выбор деталей1. Коммутационный транзистор
Я не упоминал тип, поскольку он полностью основан на приложении. Конечно, в наши дни полевые МОП-транзисторы используются во всех приложениях, поскольку они очень эффективны, но могут быть ситуации, когда из-за простоты может быть достаточно обычного биполярного транзистора.
Я повторю то, что говорил ранее — выбирает транзистор с напряжением пробоя, превышающим максимальное выходное напряжение преобразователя .
Также может быть хорошим выбором взглянуть на таблицу MOSFET и определить входную емкость / емкость затвора. Чем ниже это значение, тем проще требования к вождению. Все, что ниже 3500 пФ, приемлемо и в меру легкое в управлении.
Лично я выбрал IRF3205 с включенным сопротивлением 8 миллиОм и напряжением пробоя 55 В, с управляемой входной емкостью 3247 пФ, помимо того, что он является легко доступной деталью.
Также в схеме не упоминается специальный драйвер затвора MOSFET. Опять же, я * очень * рекомендую его использовать. Это сэкономит вам много времени и потерь. Моя рекомендация — TC4427. Он имеет два драйвера в одном корпусе DIP8, которые можно легко подключить параллельно для увеличения тока привода.
2. Выходной диод
Хотя это может показаться тривиальным, при токах, с которыми мы имеем дело (или иногда напряжении), выбор диода играет большую роль в эффективности.
К сожалению, обычный 1N4007 не работает, так как он слишком медленный. Так же как и мощный 1N5408. Я пробовал оба в проектах, над которыми работал, оба работали ужасно, так как они были такими медленными. Не стоит даже пытаться.
Я использую UF4007 с тем же номинальным напряжением, что и 1N4007 (1000 В обратный).
Если вы собираете преобразователь низкого напряжения (скажем, с 3,3 В на 5 В), то предпочтительным диодом будет диод Шоттки, например 1N5822.
ЗаключениеЧтение этой статьи, как мне кажется, равносильно чтению лекции по системам электропитания, которая, надеюсь, сделает вас более осведомленными.Как всегда, лучший способ чему-то научиться — это действительно что-то построить. Теперь у вас есть знания, необходимые для создания и использования повышающего преобразователя!
Монолитный понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный ток 1,5 А с КПД до 95%. Диапазоны входного и выходного напряжения 2,5–15 В разнообразие источников. Чтобы максимизировать время работы от батарей и поддерживать различные источники питания, регуляторы напряжения в системах с несколькими источниками питания должны иметь возможность поддерживать постоянное выходное напряжение, даже если источник входного напряжения находится выше, ниже или равном выходному.Это может быть выполнено с помощью двух отдельных преобразователей мощности с двумя микросхемами контроллера. Лучшим решением является использование одного повышающего DC / DC преобразователя, который имеет меньшую, более простую и эффективную конструкцию, что является критически важными для портативных устройств характеристиками.
LTC3111 — это монолитный повышающий преобразователь с диапазоном входного и выходного напряжения от 2,5 В до 15 В и допустимым выходным током 1,5 А. Он позволяет выполнять преобразование из различных источников питания, таких как одно- или многоэлементные литий-ионные элементы, свинцово-кислотные батареи, батареи конденсаторов, USB-кабели или настенные адаптеры.
В дополнение к широкому рабочему диапазону LTC3111 имеет запатентованную Linear Technology архитектуру управления понижающим и повышающим ШИМ с низким уровнем шума, эффективно устраняющую дрожание и электромагнитные помехи, которые могут возникнуть при пересечении границы между повышением и понижением. Это снижает или устраняет необходимость в дорогостоящей фильтрации или экранировании для преобразования данных, чувствительных к шуму, или радиочастотных схем в системе. Выбираемый пакетный режим ® увеличивает время работы, когда устройства с батарейным питанием находятся в режиме ожидания, за счет значительного снижения тока покоя преобразователя мощности.
Точный порог срабатывания дает возможность точно запрограммировать пороговое напряжение включения преобразователя. Встроенные функции защиты от неисправностей включают: ограничение тока, тепловое отключение и защиту от короткого замыкания, что обеспечивает надежную работу в суровых условиях. Для приложений, где размер компонентов имеет решающее значение, частота переключения по умолчанию 800 кГц может быть синхронизирована до 1,5 МГц.
Преобразователь на базе LTC3111, показанный на рис. 1, может генерировать 18 Вт мощности с выходным напряжением 12 В.Площадь основания решения составляет менее 180 мм. 2 , более компактный, чем повышающий-понижающий преобразователь на основе контроллера, и намного более эффективный, чем конструкция сложного двухдукторного преобразователя SEPIC при аналогичных уровнях мощности. Основные внешние компоненты ограничиваются входом, выходными конденсаторами фильтра и силовой катушкой индуктивности. LTC3111 предлагается в термически усиленном 16-выводном корпусе DFN 4 мм × 3 мм или 16-выводном корпусе MSOP.
Рис. 1. Решение 18 Вт на базе LTC3111.
Вывод RUN LTC3111 может использоваться либо для включения / выключения преобразователя с помощью цифрового выбора, либо для установки точного программируемого пользователем порога блокировки пониженного напряжения (UVLO) — с помощью резистивного делителя между V IN и землей.Порог РАБОТЫ LTC3111, равный 1,2 В (превышение температуры ± 5%), позволяет настраивать пороговое напряжение включения преобразователя. После включения на выводе RUN вводится гистерезис 120 мВ, что требует, чтобы входное напряжение источника упало на 10% перед отключением преобразования мощности.
На рис. 2 показана прикладная схема, в которой точный порог вывода RUN используется для включения / выключения преобразователя LTC3111 при питании от одно-, двух- или трех-литиево-ионной аккумуляторной батареи. Для случая с одной ячейкой R составляет 267 кОм, что позволяет настроить вывод LTC3111 RUN на включение, когда входное напряжение больше 3.3 В и выключаться, когда входное напряжение падает ниже 3 В.
Рис. 2. В этом решении могут использоваться один, два и три литий-ионных элемента с функцией точного порогового значения RUN в LTC3111.
Этот метод может быть применен к конструкциям с двумя или тремя последовательными ячейками путем изменения значения R, как показано в таблице на рисунке 2. Отклик выходного напряжения на медленно нарастающее напряжение V IN для случая с одной ячейкой показано на рисунке 3. V OUT в конфигурации с одним элементом включается, когда входное напряжение достигает 3.3В и выключается при 3В. Точно так же этот график можно масштабировать для случаев с 2 и 3 ячейками, где пороги включения / выключения составляют 6,6 В / 6 В и 9,9 В / 9 В соответственно. Функция точного запуска может также применяться к источникам, работа которых должна быть ограничена минимальным входным рабочим напряжением, таким как батарея конденсаторов, свинцово-кислотные или никель-кадмиевые батареи.
Рис. 3. LTC3111 изменяет характеристику входного напряжения с использованием точного анализа для одного литий-ионного раствора.
Кривые КПД для конструкции с одним, двумя и тремя литий-ионными элементами, работающими при их типичных напряжениях, показаны на рисунке 4.Пиковая эффективность более 90% достигается при всех трех напряжениях батареи. Обратите внимание, что максимальный ток нагрузки для выхода 5 В уменьшается, когда входное напряжение меньше 6 В. В техническом описании LTC3111 представлены кривые производительности, показывающие максимальный выходной ток в зависимости от входного напряжения в режиме ШИМ и пакетного режима для различных выходных напряжений, чтобы помочь определить, может ли нагрузка поддерживаться в определенном диапазоне входных сигналов.
Рис. 4. Выходной КПД 5 В от одной, двух и трех литий-ионных батарей.
Широкий рабочий диапазон LTC3111 упрощает питание устройств от нескольких источников входного сигнала. На рисунке 5 показано приложение, в котором контроллер LTC4412 PowerPath (пакет SOT-23) выбирает один из двух источников входного сигнала более высокого уровня. LTC4412 поддерживает прямое напряжение 20 мВ на выбранном МОП-транзисторе с P-каналом, сводя потери к минимуму. В этой схеме LTC4412 переключает вход LTC3111 на литий-ионный аккумулятор 7,2 В или сетевой адаптер на 12 В.
Рисунок 5.Контроллер LTC4412 PowerPath ™ выбирает самое высокое входное напряжение для питания преобразователя LTC3111.
Кривые зависимости КПД от тока нагрузки для выхода 3,3 В, основанные на двух входных источниках, приведены на рисунке 6. Достигнут пиковый КПД более 89%. Выбираемый пакетный режим работы с типичным током сна 49 мкА увеличивает эффективность более двух десятилетий тока нагрузки.
Рисунок 6. КПД LTC3111 в зависимости от тока нагрузки V OUT = 3,3 В, V IN = 7.2В и 12В.
LTC3111 включает в себя схему для минимизации вариаций усиления контура, что приводит к улучшенной переходной характеристике линии. Как показано на рисунке 7, регулировка V OUT поддерживается в пределах 50 мВ, или 1,5%, во время перехода нарастания и спада 20 мкс с выходным конденсатором 22 мкФ и нагрузкой 1 А в режиме понижения.
Рисунок 7. Линейный отклик для V OUT = 3,3 В, V IN изменен с 7,2 В на / с 12 В.
Для таких приложений, как управление двигателем, освещение или проверка пределов источника питания, LTC3111 можно настроить как источник переменного напряжения.Это можно сделать несколькими способами. На рисунке 8 показан один метод: добавление суммирующего резистора между выводом FB и управляющим напряжением (V CONTROL ).
Рис. 8. LTC3111 сконфигурирован как источник переменного тока на выходе.
Запрограммированное выходное напряжение можно рассчитать по следующей формуле:
, где R1 — резистор, подключенный между V OUT и FB, R2 — резистор, подключенный от FB и земли, а R3 — резистор, подключенный от FB и V CONTROL .
На рисунке 9 показана характеристика выходного напряжения управляющего сигнала с линейным нарастанием от 0 В до 1,2 В, работающего на частоте 100 Гц. Соответствующее выходное напряжение колеблется от 10 В до 2,5 В, обеспечивая инвертирующее усиление 6,2 от V CONTROL до V OUT . Малошумящий ШИМ-регулятор обеспечивает низкий уровень искажений и высокое качество воспроизведения входного сигнала.
Рис. 9. Переменная выходная характеристика с использованием LTC3111.
При использовании LTC3111 в качестве регулятора переменного выходного напряжения максимальный ток нагрузки LTC3111 уменьшается, когда V OUT > V IN (т.е.е., когда партия находится в режиме повышения или повышения). Как показано на рисунке 10, максимальный выходной ток эффективно снижается за счет повышающего коэффициента преобразователя.
Рисунок 10. Максимальный выходной ток в режиме ШИМ в зависимости от выходного напряжения для V IN = 5V.
Например, допустимый выходной ток, когда V OUT = 2V IN , составляет примерно половину допустимой, когда V OUT = V IN . В приведенном выше примере приложения к выходу прикладывается фиксированная нагрузка 500 мА, которую компонент может обеспечивать при всех выходных напряжениях.Для обеспечения стабильности преобразователя значения компенсации для этого приложения определяются при наивысшем коэффициенте усиления от V IN = 5 В до V OUT = 10 В.
LTC3111 обеспечивает пониженно-повышающее преобразование с низким уровнем шума для различных приложений, требующих расширенного диапазона входного или выходного напряжения. Способность LTC3111 эффективно поддерживать токи большой нагрузки делает его идеальным для энергоемких устройств. Размер решения и эффективность преобразования выигрывают от внутренних N-канальных MOSFET-переключателей 90 мОм и термически усиленных корпусов.Низкий ток покоя в пакетном режиме увеличивает эффективность на несколько десятилетий тока нагрузки, обеспечивая более длительное время работы во многих приложениях с батарейным питанием.
Victron Buck-Boost DC-DC преобразователь 25A / 50A / 100A
Описание
Преобразователь постоянного тока в постоянный для зарядки служебной батареи 12/24 В в автомобилях с интеллектуальной динамо-машиной.
DC-DC преобразователь Victron Energy Buck-Boost — это преобразователь постоянного тока в постоянный для зарядки служебной батареи 12/24 В в транспортных средствах с интеллектуальной динамо-машиной.Поскольку при работающем двигателе эти динамо-машины (питаемые от бортовой электроники двигателей Euro 5 и 6) не всегда вырабатывают правильный зарядный ток, преобразователь постоянного тока в постоянный необходим для правильной зарядки служебной батареи.
Приложения:
• Контролируемая зарядка дополнительной / второй батареи
• Автоматическое включение и выключение электрических устройств в транспортных средствах, контролируемых уникальным протоколом обнаружения работы двигателя.
Общие характеристики:
• Понижающий-повышающий преобразователь полностью программируемый
• Входное напряжение 10-30 В постоянного тока
• Выходное напряжение 10-30 В постоянного тока
• Выходной ток (макс.при 12 В) 25, 50 или 100 А
• Выходной ток (макс. при 24 В) 12,5, 25 или 50 А
• Регулируемый ограничитель тока
• Автоматическое включение при работающем двигателе
• Выход для включения / выключения нагрузок
• Температура аккумулятора мониторинг (опция)
• Светодиодные индикаторы состояния
• Соединения M8
• USB для настройки / мониторинга
• Монитор батареи
Общее описание:
Серия Buck-Boost преобразователей представляет собой программу специально разработанных преобразователей постоянного / постоянного тока для полностью контролируемой зарядки
дополнительной батареи или аккумуляторной батареи.Применение необходимо в случае автомобилей с интеллектуальной системой управления генератором
, а также для общей защиты генератора в литиевых системах.
Генераторы двигателей Euro 5 и 6, управляемые бортовой электроникой, часто даже при работающем двигателе подают слишком низкое напряжение зарядки
. В результате для зарядки дополнительной батареи необходим понижающий / повышающий преобразователь. В случае
в случае литиевых систем генератор переменного тока должен быть защищен от перегрузки, приводящей к перегреву, который возникает в
, поскольку регулирование напряжения генератора переменного тока не может предвидеть нулевое сопротивление систем литиевых батарей.
Чтобы гарантировать, что стартовый аккумулятор транспортного средства всегда загружается с приоритетом, блоки серии Buck / Boost будут обеспечивать питание только при работающем двигателе. Это возможно благодаря встроенному датчику работы двигателя и связанному с
программируемому переключению с выдержкой времени. Это также предотвращает падение напряжения на борту транспортного средства на
слишком низкое. Нет необходимости вмешиваться в систему автомобиля, устанавливать отдельный датчик работы двигателя или вмешиваться
в систему шины CAN.Помимо этого обнаружения, оборудование серии Buck / Boost также может быть включено с помощью программируемого входа
.
Серия Buck / Boost полностью программируется с помощью очень простого и легкого приложения для ПК. Выходной ток имеет автоматическое ограничение
, которое можно регулировать. Автоматическая остановка активируется, как только температура приближается на
к предварительно установленному максимуму.
Выходное напряжение полностью регулируется и не зависит от входного напряжения благодаря автоматическому регулированию понижающего / повышающего напряжения.
Этот элемент управления также гарантирует, что ток никогда не превысит установленное значение. Также не тогда, когда входное напряжение на
выше, чем выходное напряжение.
границ | Анализ и реализация высокопроизводительного повышающего преобразователя постоянного тока в многоуровневую структуру повышающего напряжения
Введение
Обычный повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный имеет несколько проблем, таких как потеря мощности, падение напряжения на различных устройствах и эффекты, связанные с сопротивлением катушки индуктивности, когда он пытается достичь необходимого усиления напряжения.На качество работы и эффективность преобразования влияет высокий рабочий цикл полупроводникового переключателя (Premkumar et al., 2018a; Premkumar and Sumithira, 2019a). Эти проблемы решаются путем внедрения новых преобразователей, таких как преобразователи Zeta, SEPIC и Cuk (Banaei and Bonab, 2016). О различных преобразователях сообщается в Amir et al. (2019), и эти преобразователи различаются на основе методов переключения (переключение между конденсатором и катушкой индуктивности) и методов повышения, таких как умножитель напряжения (VM), удвоитель напряжения, каскадные соединения и т. Д. (Chen et al., 2018; Поп-Калиману и др., 2019). У каждого из преобразователей есть свои недостатки, и эти недостатки побуждают исследователей работать над новыми преобразователями для многоуровневой структуры повышения. Например, многоуровневые преобразователи с обычным повышением, Cuk и SEPIC имеют пульсации выходного напряжения (Babaei et al., 2013; Selwan et al., 2015; Premkumar et al., 2018b).
Обычные повышающие и понижающие преобразователи часто используются в солнечных фотоэлектрических системах и топливных энергетических системах (Divakar et al., 2008; Kaouane et al., 2015; Премкумар и др., 2018b; Росас-Каро и др., 2018а, б; Премкумар и Сумитира, 2019b). Авторы Kaouane et al. (2015) и Premkumar and Sumithira (2019b) сообщили о преобразователях с двумя переключателями MOSFET и гибридным усилением, соответственно, для солнечных фотоэлектрических (PV) систем для улучшения коэффициента усиления выходного напряжения наряду с правильной техникой отслеживания. Квадратичный повышающий преобразователь был описан Rosas-Caro et al. (2018b) с преобразованием выходного напряжения и постоянного входного тока с положительной полярностью.
Авторы Divakar et al. (2008) сообщили о методах мягкого переключения, таких как переключение при нулевом напряжении и переключении при нулевом токе, для уменьшения коммутационных потерь в традиционном повышающем преобразователе. Авторы Hegazy et al. (2012) и Росас-Каро и др. (2018a) сообщили о преобразователях с чередующейся структурой для достижения необходимого выходного напряжения при постоянном входном токе. Однако чередующаяся структура сложна по сравнению с обычным повышающим преобразователем.Кроме того, автор в Zeng et al. (2019) сообщили, что чередующаяся структура также помогает повысить эффективность преобразования и уменьшить пульсации выходного напряжения. Когда для многоуровневых повышающих преобразователей выбираются обычные повышающие или понижательно-повышающие преобразователи на основе чередования, это приводит к сильному всплеску тока катушки индуктивности и выходного напряжения. То же самое можно наблюдать из экспериментальных форм сигналов из литературы, представленной в Rosas-Caro et al. (2018a) и Hegazy et al. (2012).
Преобразователь SEPIC — один из традиционных преобразователей постоянного тока в постоянный, созданный на основе традиционного повышающего преобразователя.По сравнению с обычным повышающим преобразователем и преобразователем Cuk, преобразователь SEPIC имеет несколько пульсаций выходного тока, поскольку вторая катушка индуктивности в преобразователе SEPIC сглаживает всплески тока. Конвертер SEPIC может быть предпочтительным в различных приложениях, таких как фотоэлектрические системы, системы на основе топливных элементов, а также многопортовые преобразователи (Saravanan and Babu, 2015; Buticchi et al., 2019). В результате преобразователь SEPIC может использоваться в большинстве систем возобновляемой энергии. Хотя усиление напряжения преобразователя SEPIC меньше, его можно использовать для повышающих приложений (Kircioglu et al., 2016; Шамшуддин и др., 2017; Премкумар и др., 2018c; Натараджан и др., 2019; Юсри и др., 2019). Коэффициент усиления по напряжению преобразователя SEPIC меньше, чем у обычного повышающего преобразователя на скважность. Коэффициент усиления по напряжению преобразователя SEPIC и повышающего преобразователя равен D / (1-D) и 1 / (1-D), соответственно (Park et al., 2010; Ansari and Moghani, 2019). Если структура преобразователя SEPIC немного изменить, он может повысить напряжение по сравнению с обычным повышающим преобразователем. Поэтому в этой статье обсуждается и исследуется модифицированная структура преобразователя SEPIC с высококачественным выходом.
В этой статье предлагается новая структура конвертера SEPIC, который основан на традиционном конвертере SEPIC. Основным преимуществом предлагаемого преобразователя SEPIC является отсутствие дополнительных паразитных элементов по сравнению с традиционным преобразователем SEPIC. Новая структура получена таким образом, чтобы уменьшить пульсации выходного напряжения и повысить эффективность преобразования. Кроме того, коэффициент усиления по напряжению такой же, как у традиционного повышающего преобразователя постоянного тока и выше, чем у обычного преобразователя SEPIC, с меньшим влиянием сопротивления катушки индуктивности.Другой важной особенностью предлагаемого преобразователя является отсутствие всплесков напряжения и тока. КПД преобразователя составляет> 95%, когда скважность переключателя составляет <60%,> 92%, когда скважность переключателя составляет от 60 до 80%, и это преимущество делает преобразователь достойным выбором для многоцелевого оборудования. -уровневая структура наддува с питанием от фотоэлектрических модулей и топливных элементов. Преобразователь также может быть расширен для достижения высокого коэффициента усиления напряжения за счет использования таких элементов, как катушки индуктивности, диоды и конденсаторы.Структура статьи следующая. В разделе «Работа предлагаемого преобразователя SEPIC для многоуровневой структуры» представлена работа предлагаемого преобразователя. Анализ установившегося состояния в режиме непрерывной проводимости (CCM) выполняется в разделе «Анализ установившегося состояния и сравнение преобразователя». Результаты экспериментов и дальнейшее обсуждение приведены в разделе «Результаты и дальнейшее обсуждение». Статья завершается в разделе Заключение.
Работа предлагаемого конвертера SEPIC для многоуровневой структуры
Преобразователь, предложенный в этой статье, имеет высококачественный выходной сигнал и высокий коэффициент усиления за счет небольшой модификации обычного преобразователя SEPIC, как показано на рисунке 1.В предлагаемом преобразователе изменяется положение зарядного конденсатора и соответственно изменяется уравнение усиления. Предлагаемый преобразователь состоит из одного переключателя MOSFET, двух конденсаторов, таких как разделительный конденсатор (C s ) и выходного конденсатора (C из ), двух катушек индуктивности, а именно L 1 и L 2 , и одного диода. . Для упрощения анализа работа преобразователя в CCM разделена на два режима работы. Теоретическая форма сигнала изображена на рисунке 2.
Рисунок 1 . Схема предлагаемого преобразователя.
Рисунок 2 . Теоретическая форма сигнала для предлагаемого преобразователя под CCM.
Ниже приведены предположения, сделанные для упрощения проверки преобразователя.
• Различные аппараты преобразователя идеальны. Прямые падения переключателя и диода, сопротивление в открытом состоянии (R ds-ON ) переключателя MOSFET, эквивалентное последовательное сопротивление катушек индуктивности и конденсатора игнорируются.
• Значения емкости конденсаторов C s и C out считаются высокими. Таким образом, предполагается, что напряжение на конденсаторе будет постоянным в течение одного цикла переключения.
Режим-I
Текущий поток показан на рисунке 3A. Анализ предлагаемого преобразователя сделан на основе предположения об идеальных компонентах, и преобразователь работает на CCM.
Рисунок 3 . Режимы работы; (A) Режим-I; (B) Режим-II.
В этом режиме переключатель MOSFET включается путем подачи сигнала с широтно-импульсной модуляцией (PWM) на вывод затвора переключателя. Когда переключатель включен, ток начинает течь по компонентам, таким как C, L 1 и L 2 . На рисунке 3 токи катушки индуктивности представлены как i L1 и i L2 , а напряжение на конденсаторе связи представлено как V c . В режиме I диод выключен из-за обратного напряжения.Есть три контура для подачи питания на компоненты накопителя. Напряжение на катушке индуктивности-1 (V L1 ) равно входному напряжению источника (V в ), которое увеличивает ток в L 1 . Источник напряжения также передает энергию на L 2 и разделительный конденсатор (C) через нагрузку. Замечено, что вторая и третья петли образованы источником напряжения C и L 2 . Напряжение на диоде равно напряжению на конденсаторе.Напряжение на катушке индуктивности L 1 представлено в уравнении (1), а другие выражения записываются следующим образом.
VL1 = Vin = L1diL1dt (1) Vc + Vin = L2diL2dt + Vd + Vout (2) iCout = CoutdVCoutdt = VoutR-iL2 (4)Режим-II
Текущий поток в этом режиме показан на рисунке 3B. В этом режиме переключатель MOSFET выключен. Из-за этого в работе преобразователя есть два контура. На конденсатор связи подается питание через катушки индуктивности L 1 и L 2 .В этом режиме оба индуктора начинают выделять энергию. Катушка индуктивности L 2 также разряжается, а выходной конденсатор передает ток нагрузки. Напряжение напряжения переключателя MOSFET равно разнице между напряжением на катушке индуктивности L 1 и напряжением источника. Различные выходные уравнения во время режима-II представлены следующим образом.
Вин = L1diL1dt + Vc + L2diL2dt (5) L2diL2dt = Vin-Vout (6) iCout = CoutdVCoutdt = VoutR-iL2 (8)Стационарный анализ и сравнение преобразователя
Представлен стационарный анализ предлагаемого преобразователя при работе CCM.Преобразование напряжения предлагаемого преобразователя является наиболее важным параметром, и то же самое может быть получено из двух вышеуказанных режимов работы преобразователя. Энергетический баланс в предлагаемом преобразователе достигается за счет цикла зарядки и разрядки индукторов L 1 и L 2 . Среднее напряжение катушек индуктивности за один цикл переключения равно нулю. Среднее напряжение на катушке индуктивности вычисляется из приведенных выше уравнений. Уравнение среднего напряжения представлено в уравнениях (9, 10).
DVin + (1-D) (Vin-VC) = 0 (9) D (Vin + VC + Vout) + (1-D) (Vin-Vout) = 0 (10)Из Уравнений (9, 10) напряжение на конденсаторе и коэффициент усиления по напряжению преобразователя указаны в Уравнениях (11, 12).
М = ВаутВин = 11-Д (12)Как видно из уравнения (12), коэффициент усиления по напряжению предлагаемого преобразователя аналогичен коэффициенту усиления традиционного повышающего преобразователя. Поэтому предлагаемый преобразователь можно сравнить с обычными преобразователями SEPIC и Cuk. Преобразователи могут быть проанализированы на основе текущих нагрузок и напряжений на переключателе MOSFET в режимах DCM и CCM, коэффициента усиления по напряжению и минимальных требований к индуктивности.В таблице 1 показаны основные параметры преобразователя и других обычных преобразователей.
Таблица 1 . Оценка предлагаемого модифицированного преобразователя SEPIC с традиционными преобразователями.
Напряжение на переключателе MOSFET и диоде определяется в зависимости от режима работы. Напряжение на диоде представлено в уравнении (13).
Vd = -VC = -11-DVin (13)В режиме II переключатель MOSFET выключен. Таким образом, напряжение на переключателе MOSFET представлено в уравнении (14).
Vs = Vin-VL1 = VC = 11-DVin (14)Энергетический баланс достигается между входом и выходом индуктивными элементами. На основе уравнения вольт-секундного баланса ток через катушки индуктивности i L1 и i L2 рассчитывается следующим образом, и, кроме того, получается текущая нагрузка на переключатель MOSFET.
Вин (iL1-iL2) = VoutIout (15)Из уравнения (15) ток через катушки индуктивности получается следующим образом.
iL2 = iout = VoutR (17)На основе вышеупомянутых уравнений текущая нагрузка на диод и переключатель MOSFET получается следующим образом.
id = iout = VoutR (18)Ток катушки индуктивности колеблется между минимальным и максимальным значением в зависимости от индуктивности и считается важным элементом конструкции преобразователя. Таким образом, пульсации тока катушки индуктивности и ее соответствующая индуктивность рассчитываются с учетом рабочих ступеней преобразователя. Пик-пик пульсации тока за один период переключения рассчитывается следующим образом.
ΔiL1 = ДЦЛ1Вин (20) ΔiL2 = ДЦЛ2Вин (21)Значения индуктивностей определяют границу между режимами работы DCM и CCM предлагаемого преобразователя.Предполагая, что минимальный ток индуктивности (I L, min ) равен нулю, минимальная индуктивность индукторов рассчитывается следующим образом.
ИЛ, мин = ИЛ-ΔIL2 (22) L1, min = (1-D) 2R2Fs (23) L2, min = D (1-D) R2Fs (24)Где ΔI L — это пульсации тока обеих катушек индуктивности, и это определяется как ( DT s / L ) V s . Пульсации выходного напряжения от пика до пика предлагаемого преобразователя могут быть получены с помощью дифференциальных уравнений.Поскольку предлагаемый преобразователь имеет два конденсатора, выходное напряжение можно записать следующим образом.
ΔVCout = ΔVout (26) ΔVoutVout = D (1-D) RCoutFs (27)Результаты и дальнейшее обсуждение
Предлагаемый преобразователь и традиционные преобразователи, такие как преобразователь SEPIC и преобразователи Cuk, моделируются с помощью программного обеспечения MATLAB / Simulink. Для проверки эффективности предложенного модифицированного преобразователя SEPIC изготовлен экспериментальный образец, который испытывается в лаборатории.Элементы хранения, такие как L 1 , L 2 , C и C из , выбраны согласно предыдущим обсуждениям. Катушки индуктивности выбираются на основе уравнений (23, 24) с учетом работы преобразователя CCM. Различные параметры предлагаемого модифицированного преобразователя SEPIC для моделирования и экспериментального исследования представлены в таблице 2. Параметры моделирования преобразователя SEPIC и преобразователя Cuk также перечислены в таблице 2.
Таблица 2 .Технические характеристики предлагаемого преобразователя SEPIC и других преобразователей.
Исследование моделирования
Согласно значениям, представленным в таблице 2, преобразователи спроектированы и смоделированы с использованием программного обеспечения MATLAB / Simulink. Для проверки работоспособности предлагаемого преобразователя были также смоделированы традиционные преобразователи, такие как преобразователь Cuk и SEPIC. Для упрощенного анализа выходное напряжение преобразователя Cuk принимается как положительное напряжение; однако фактическое выходное напряжение преобразователя Cuk отрицательное.Во-первых, предлагаемый преобразователь моделируется с рабочим циклом (D) 0,6, и результаты показаны на рисунке 4.
Рисунок 4 . Различные формы сигналов моделирования предлагаемого преобразователя; (A) Ток индуктора, i L1 , (B) Ток индуктора, i L2 , (C) Входной ток, I in , (D) Напряжение напряжения MOSFET, (E) Напряжение тока полевого МОП-транзистора, (F) Напряжение напряжения диода, (G) Напряжение на конденсаторе связи.
Как видно на рисунке 4, предлагаемый преобразователь работает в режиме CCM. Как показано на рисунках 4A, B, токи индуктивности (i L1 и i L2 ) колеблются в пределах от -0,55 A до -0,62 A и от 0,83 A до 0,91 A, соответственно. Этот результат доказывает, что предлагаемый преобразователь работает в режиме CCM. Другим существенным преимуществом предлагаемого преобразователя является постоянный (постоянный) входной ток, то же самое можно увидеть на Рисунке 4C. Входной ток колеблется в пределах 1.38 А и 1,52 А. Таким образом, входной ток пульсации предлагаемого преобразователя составляет 0,14 А, что меньше, чем у обычного преобразователя SEPIC и преобразователя Cuk. На рисунках 4D, E показаны напряжение и текущая нагрузка полевого МОП-транзистора соответственно. Максимальное напряжение переключателя MOSFET составляет 49,5 В, а текущее напряжение — 1,5 А. На рисунке 4F показано напряжение напряжения диода, которое равно напряжению на конденсаторе связи. На рисунке 4G показано напряжение на конденсаторе, при этом среднее напряжение составляет 49 В.Следовательно, напряжение на диоде равно 49 В, как показано на рисунке 4F. Согласно предыдущему обсуждению, предлагаемый преобразователь и другие традиционные преобразователи, такие как преобразователь SEPIC и преобразователь Cuk, также смоделированы для рабочего цикла 0,6. Форма сигнала выходного напряжения нагрузки всех преобразователей показана на рисунке 5.
Рисунок 5 . Форма кривой выходного напряжения нагрузки всех преобразователей при D = 0,6.
Сопротивление нагрузки всего преобразователя поддерживается постоянным на уровне 85 Ом, а выходное напряжение преобразователя SEPIC и преобразователя Cuk составляет 29.37 В (выходное напряжение преобразователя Cuk предполагается положительным). При этом выходное напряжение нагрузки предлагаемого модифицированного преобразователя SEPIC составляет 49,19 В, что в 0,7 раза выше, чем у обычного преобразователя SEPIC. Также отмечено, что время установления у всех преобразователей практически одинаково. Сделан вывод, что преобразователь, предложенный в этой статье, имеет больший коэффициент усиления по напряжению, чем традиционный преобразователь SEPIC с тем же количеством компонентов. Такое высокое усиление напряжения возможно только за счет изменения соединений обычного преобразователя SEPIC, но не за счет увеличения / уменьшения элементов памяти или коммутационных устройств.Предлагаемый преобразователь также смоделирован для различных рабочих циклов, таких как 0,4, 0,5, 0,6 и 0,7. Продолжительность переключения преобразователя изменяется каждые 0,5 с. Форма выходного напряжения нагрузки показана на рисунке 6.
Рисунок 6 . Форма волны выходного напряжения нагрузки всех преобразователей при разном рабочем цикле.
Вначале все преобразователи работают с D = 0,4, выходное напряжение SEPIC, Cuk и предлагаемого преобразователя составляло 13,57 В, 13.57 В и 32,51 В соответственно. При t = 0,5 с рабочий цикл изменяется на D = 0,5, а выходное напряжение регистрируется как 19,18 В, 19,18 В и 39,17 В соответственно. При t = 1 с рабочий цикл изменяется на D = 0,6, а выходное напряжение составляет 29,38 В, 29,38 В и 49,16 В соответственно. При t = 1,5 с рабочий цикл изменяется на D = 0,7, а выходное напряжение составляет 46,35 В, 46,35 В и 65,72 В соответственно. Наблюдается и делается вывод, что дежурный до D = 0.5, преобразователь SEPIC и преобразователь Cuk действуют как понижающий преобразователь, а после D = 0,5 традиционные преобразователи действуют как повышающий преобразователь. Принимая во внимание, что предлагаемый преобразователь действует как повышающий преобразователь независимо от рабочего цикла, как и обычный повышающий преобразователь с возможностью постоянного входного тока.
Экспериментальное исследование
Опытный образец преобразователя разработан и проверен в лабораторных условиях по параметрам, приведенным в таблице 2.Экспериментальный прототип показан на рисунке 7. Две катушки индуктивности преобразователя выбраны как связанные индукторы с ферритовым сердечником EE33. Две витые медные проволоки (21 SWG) намотаны на ферритовый сердечник для обеспечения требуемого значения индуктивности, а витая пара может минимизировать скин-эффект и сопротивление катушки. Конденсатор с металлизированной пленкой из полипропилена выбран для конденсатора связи с низким ESR (≈ 12,2 мОм). Для работы преобразователя требуется переключатель N-канального полевого МОП-транзистора с низким сопротивлением в открытом состоянии, поэтому выбран полевой МОП-транзистор IRFB4310, имеющий 5 Ом.Сопротивление в открытом состоянии 6 мОм, выдерживает до 100 В, 140 А.
Рисунок 7 . Опытный образец предлагаемого преобразователя.
Преобразователю требуется быстродействующий диод для направления тока. Поэтому выбран диод с быстрым восстановлением BY399, который имеет меньшее падение напряжения в прямом направлении (<1,1 В) и меньшее время восстановления в обратном направлении (<500 нс). Импульс ШИМ генерируется с помощью отладочной платы MSP430FR2355 Texas Instrument. ШИМ-импульс 20 кГц с рабочим циклом 60% подается на драйвер MOSFET через оптоизолятор.Переключатель MOSFET приводится в действие оптоизолятором 4N25 и драйвером MOSFET IR2113. Предлагаемый прототип преобразователя рассчитан на 50 Вт. При необходимости мощность предлагаемого преобразователя может быть увеличена за счет использования схем ячеек-умножителей. Внедрение схемы умножителя в этой статье не обсуждается. Экспериментальные формы сигналов показаны на рисунке 8.
Рисунок 8 . Экспериментальные формы сигналов преобразователя для рабочего цикла 60%. (A) Входное напряжение, В в и входной ток, I в ; (B) ток индуктора, i L1 и напряжение затвор-исток, В gs ; (C) ток индуктора, i L2 и напряжение затвор-исток, В gs ; (D) Напряжение тока полевого МОП-транзистора, is и напряжение полевого МОП-транзистора, В с ; (E) Напряжение на полевом МОП-транзисторе, В с , и напряжение на диоде, В d ; (F) Ток индуктора, i L1 и напряжение на конденсаторе, В c , (G) Входное напряжение, В i , и выходное напряжение, В на выходе .
Постоянный входной ток — одна из ключевых целей данной статьи, и то же самое можно увидеть на Рисунке 8A. Входной ток при полной нагрузке составляет 1,424 А (в среднем). Входной ток колеблется от 0,9 до 1,72 А и никогда не достигает нуля. Токи индуктора, такие как i L1 и i L2 , изображены на рисунках 8B, C соответственно. Из рисунков 8B, C видно, что преобразователь работает в режиме CCM. Пик-пик пульсации тока индуктивности согласно уравнениям 20, 21 выбран равным 0.43 A. На рисунке 8B пульсирующий ток (Δ i L 1 ) наблюдается как 0,45 A (колебания между 0,56 A − 0,11 A), а на рисунке 8C — пульсирующий ток (Δ i L 2 ) наблюдается как 0,44 A (колебания между 0,71 A − 1,15 A). Этот результат демонстрирует хорошее согласие между теоретическим анализом и экспериментальной установкой. Напряжение на полевом МОП-транзисторе и напряжение диода можно наблюдать на рисунках 8D, E соответственно.Согласно уравнениям 13, 14 максимальное напряжение напряжения переключателя MOSFET и диода равно ± V из . Следовательно, напряжение напряжения полевого МОП-транзистора и диода должно быть равным 50 В, когда рабочий цикл переключателя равен 0,6. То же самое можно четко наблюдать в формах сигналов, показанных на рисунках 8D, E. Согласно уравнению 19 текущее напряжение переключателя MOSFET равно 0,88 A. Из рисунка 8D текущее напряжение составляет 0,84 A. Согласно уравнению 11 напряжение на конденсаторе связи равно выходному напряжению преобразователь, равный 50 В.Напряжение на конденсаторе связи, показанное на рисунке 8F, равно 49 В. На рисунке 8G показаны выходное напряжение и форма волны входного напряжения. Согласно уравнению 12, выходное напряжение преобразователя для рабочего цикла D = 0,6 равно 50 В. Экспериментально преобразователь достигает 49 В, и этот результат демонстрирует хорошее согласие между теоретическим анализом и экспериментальной установкой. Разницей в напряжении (≈ 1 В) можно пренебречь из-за падения напряжения в других компонентах. Предлагаемый преобразователь сравнивается с другими традиционными преобразователями с точки зрения усиления напряжения и эффективности.На рисунке 9 показано сравнение производительности предлагаемого преобразователя.
Рисунок 9 . Оценка работоспособности предлагаемого преобразователя; (A) Коэффициент усиления напряжения для нескольких рабочих циклов, (B) КПД при различной продолжительности включения, (C) КПД при различных условиях нагрузки.
Из приведенных выше обсуждений и сравнения характеристик, представленных на рисунке 9, можно сделать вывод, что предлагаемый преобразователь превосходит все аспекты, такие как постоянный входной ток, высокое усиление по напряжению и высокая эффективность преобразования без добавления каких-либо дополнительных компонентов с обычным преобразователем SEPIC. .Предлагаемый преобразователь лучше всего подходит для многоуровневой структуры повышения в солнечных фотоэлектрических системах или энергетических системах на основе топливных элементов вместо традиционных преобразователей SEPIC. Наконец, сделан вывод, что предлагаемый преобразователь SEPIC может обеспечить эффективность преобразования при полной нагрузке, равную 94,2, и максимальную эффективность преобразования 95,64%.
Заключение
Конвертер, обсуждаемый в этой статье, улучшает коэффициент преобразования напряжения, чем другие традиционные преобразователи постоянного тока в постоянный.Предлагаемый преобразователь SEPIC анализируется в работе CCM, моделируется, реализуется и сравнивается с традиционными преобразователями SEPIC и Cuk. Для предлагаемого преобразователя проведен анализ различных характеристик, таких как ток пульсации индуктора, преобразование напряжения, напряжение переключателя и диода, а также КПД преобразователя. Предлагаемый преобразователь разработан на основе теоретических рассуждений. Результаты, полученные в результате моделирования и экспериментов, находятся на одном уровне с теоретическими обсуждениями.Эффективность преобразования предлагаемого преобразователя составляет более 92% для различных рабочих циклов, а максимальный КПД равен 95,64% при 30 Вт. Такая высокая эффективность преобразования делает предлагаемый преобразователь наиболее подходящим для многоуровневой структуры повышения напряжения. Коэффициент усиления напряжения преобразователя можно дополнительно увеличить, добавив схемы умножителя напряжения, и то же самое будет обсуждаться и развиваться в будущих сообщениях. Существенным вкладом в этот документ является то, что обычный преобразователь SEPIC расширен без добавления какого-либо дополнительного оборудования, и он ведет себя как традиционный повышающий преобразователь со следующими дополнительными функциями.(i) высокий коэффициент усиления по напряжению, (ii) высокая эффективность преобразования, (iii) постоянный входной ток и (iv) меньшая пульсация выходного напряжения.
Заявление о доступности данныхНеобработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок любому квалифицированному исследователю.
Авторские взносы
Моделирование исследований, эксперименты, анализ, проверка и формирование общей схемы были выполнены MP. Обзор литературы, математический анализ, моделирование и корректура были выполнены RS.Редизайн аппаратных компонентов, экспериментальное тестирование, отредактированная статья и окончательная корректура CK.
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Список литературы
Амир, А., Амир, А., Че, Х. С., Эльхатеб, А., и Абд Рахим, Н. (2019). Сравнительный анализ топологий DC-DC преобразователей с высоким коэффициентом усиления для фотоэлектрических систем. Обновить. Энергия 136, 1147–1163. DOI: 10.1016 / j.renene.2018.09.089
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ансари, С. А., Могани, Дж. С. (2019). Новый преобразователь SEPIC с несвязанной катушкой индуктивности с высоким коэффициентом усиления. IEEE Trans. Industr. Электр . 66, 7099–7108. DOI: 10.1109 / TIE.2018.2878127
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Бабаи Э., Кангарлу М. Ф., Сабахи М. и Ализаде-Пахлавани М. Р. (2013). Каскадный многоуровневый инвертор с использованием под-многоуровневых ячеек. Электр. Power Syst. Res . 96, 101–110. DOI: 10.1016 / j.epsr.2012.10.010
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Банаи, М. Р., и Бонаб, Х. А. Ф. (2016). Новаторская конструкция для неизолированного бестрансформаторного понижающе-повышающего преобразователя постоянного тока с одним переключателем. IEEE Trans. Industr. Электр . 64, 198–205. DOI: 10.1109 / TIE.2016.2608321
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Бутикки Г., Коста Л. Ф. и Лизер М. (2019). Многопортовый преобразователь постоянного тока в постоянный для системы распределения электроэнергии более электрического самолета. Math. Комп. Simul . 158, 387–402. DOI: 10.1016 / j.matcom.2018.09.019
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Чен, С. Дж., Ян, С. П., Хуанг, К. М., Чжоу, Х. М., и Шен, М. Дж. (2018). Преобразователь постоянного тока с чередованием и высоким повышением на основе ячейки умножителя напряжения и методов суммирования напряжения для приложений возобновляемой энергетики. Энергии 11: 1632. DOI: 10.3390 / en11071632
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Дивакар, Б.П., Ченг, К. В. Э. и Сутанто, Д. (2008). Повышающий импульсный преобразователь нулевого напряжения и нулевого тока с низкими напряжениями и токами. IET Power Electr . 1, 297–304. DOI: 10.1049 / IT-PEL: 20070038
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хегази, О., Мирло, Дж. В., и Латэр, П. (2012). Анализ, моделирование и реализация преобразователя постоянного / постоянного тока с чередованием нескольких устройств для гибридных электромобилей на топливных элементах. IEEE Trans. Электроэнергия .27, 4445–4458. DOI: 10.1109 / TPEL.2012.2183148
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кауан М., Бухелифа А. и Черити А. (2015). «Понижающий-повышающий преобразователь с двойным переключателем регулируемого выходного напряжения для фотоэлектрической энергетики», в Proceedings of 3rd International Renewable and Sustainable Energy Conference (Marrakech), 1–6. DOI: 10.1109 / IRSEC.2015.7455114
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кирчоглу, О., Унлу, М., и Чамур, С.(2016). «Моделирование и анализ DC-DC преобразователя SEPIC со связанными катушками индуктивности», в Труды Международного симпозиума по промышленной электронике (Баня-Лука), 1–5. DOI: 10.1109 / INDEL.2016.7797807
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Натараджан С., Падмавати П., Калвакурти Дж. Р., Бабу Т. С., Рамачандарамурти В. К. и Падманабан С. (2019). Проведено подавление спектральных пиков электромагнитных помех в luo-конвертере с использованием метода хаотической ШИМ на основе FPGA. Электр. Power Comp. Syst. 47, 838–848. DOI: 10.1080 / 15325008.2019.1629510
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Парк К., Мун Г. и Юн М. (2010). Неизолированный повышающий преобразователь с высоким повышением, интегрированный с преобразователем SEPIC. IEEE Trans. Электроэнергия . 25, 2266–2275. DOI: 10.1109 / TPEL.2010.2046650
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Поп-Калиману, И. М., Лика, С., Попеску, С., Ласку, Д., Ли, И., и Мирсу, Р.(2019). Новый повышающий DC-DC преобразователь на основе гибридной катушки индуктивности, подходящий для применения в фотоэлектрических системах. Энергия 12: 252. DOI: 10.3390 / en12020252
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Премкумар М., Картик К. и Соумья Р. (2018a). Сравнительное исследование и анализ традиционных преобразователей постоянного тока в постоянный ток на основе фотоэлектрических систем и методов MPPT. Ind. J. Electr. Англ. Комп. Sci . 11, 831–838. DOI: 10.11591 / ijeecs.v11.i3.pp831-838
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Премкумар, М., Sowmya, R., and Karthick, K. (2018b). Набор данных исследования проектных параметров для солнечного фотоэлектрического контроллера заряда. Краткий обзор данных . 21, 1954–1962. DOI: 10.1016 / j.dib.2018.11.064
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Премкумар, М., Сумитира, Т. Р. (2019a). Разработка и внедрение новой топологии неизолированного микропреобразователя постоянного тока в постоянный с эффективной схемой ограничения. J. Circuits Syst. Комп . 28: 1950082. DOI: 10.1142 / S0218126619500828
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Премкумар М. и Сумитира Т. Р. (2019b). Разработка и внедрение новой топологии бестрансформаторного прямого микроинвертора на базе солнечных батарей. J. Electr. Англ. Технол . 14, 145–155. DOI: 10.1007 / s42835-018-00036-2
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Премкумар М., Сумитира Т. Р. и Соумья Р. (2018c). Моделирование и реализация каскадного многоуровневого инвертора в виде микроинвертора на базе солнечных фотоэлектрических систем с использованием ПЛИС. Внутр. J. Intell. Англ. Syst . 11, 18–27. DOI: 10.22266 / ijies2018.0430.03
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Росас-Каро, Дж. К., Санчес, В. М., Вальдес-Ресендис, Дж. Э., Майо-Мальдонадо, Дж. К., Бельтран-Карбахал, Ф., и Вальдеррабано-Гонсалес, А. (2018a). «Квадратичный повышающий преобразователь с положительным выходным напряжением и постоянным входным током», Труды Международной конференции по электронике, связи и компьютерам , (Чолула), 152–158.DOI: 10.1109 / CONIELECOMP.2018.8327191
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Росас-Каро, Дж. К., Вальдес-Ресендиз, Дж. Э., Майо-Мальдонадо, Дж. К., Алехо-Рейес, А., и Вальдеррабано-Гонсалес, А. (2018b). Квадратичный повышающий преобразователь с положительным выходным напряжением и конструкцией с минимальной точкой пульсации. IET Power Electr . 11, 1306–1313. DOI: 10.1049 / iet-pel.2017.0090
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сараванан, С., Бабу, Н. Р. (2015).«Анализ производительности повышающего преобразователя и преобразователя Cuk в фотоэлектрической системе на основе MPPT», Международная конференция по схемам, силовым и вычислительным технологиям (Nagercoil), 1–6. DOI: 10.1109 / ICCPCT.2015.7159425
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Селван, Э., Парк, Г., и Гаджич, З. (2015). Оптимальное управление преобразователем Cuk, используемым в солнечных элементах, с помощью метода скачкообразного изменения параметров. Приложение IET Control Theory Appl . 9, 893–899. DOI: 10.1049 / iet-cta.2014.0258
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Шамшуддин, М.А., Бабу, Т. С., Драгичевич, Т., Миятаке, М., и Раджашекар, Н. (2017). Технология управления энергией на основе приоритетов для интеграции солнечных фотоэлектрических систем, батарей и топливных элементов в автономную микросеть постоянного тока. Электр. Power Comp. Syst . 45, 1881–1891. DOI: 10.1080 / 15325008.2017.1378949
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Юсри Д., Бабу Т. С., Аллам Д., Рамачандарамурти В. К. и Этиба М. Б. (2019). Новый алгоритм хаотического опыления цветов для глобального отслеживания точки максимальной мощности для фотоэлектрической системы в условиях частичного затенения. Доступ IEEE . 7, 121432–121445. DOI: 10.1109 / ACCESS.2019.2937600
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Цзэн Т., Ву З. и Хе Л. (2019). Повышающий преобразователь с чередованием и плавным переключением, с низким уровнем пульсаций входного тока и высоким КПД. Доступ IEEE . 7, 93580–93593. DOI: 10.1109 / ACCESS.2019.2928227
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Типы преобразователей постоянного тока в постоянный, такие как понижающий преобразователь, повышающий преобразователь и т. Д.
Преобразователь постоянного тока в постоянный — это устройство, которое принимает входное напряжение постоянного тока и обеспечивает выходное напряжение постоянного тока.Выходное напряжение может быть больше входного или наоборот. Они используются для согласования нагрузок с источником питания. Самая простая схема преобразователя постоянного тока состоит из переключателя, который управляет подключением и отключением нагрузки от источника питания.
Базовый преобразователь постоянного тока в постоянный состоит из энергии, передаваемой от нагрузки к устройствам накопления энергии, таким как катушки индуктивности или конденсатор, через переключатели, такие как транзистор или диод. Их можно использовать в качестве линейных регуляторов напряжения или импульсных регуляторов.В линейном регуляторе напряжения базовое напряжение транзистора управляется схемой управления для получения желаемых выходных напряжений. В импульсном стабилизаторе транзистор используется в качестве переключателя. В понижающем преобразователе или понижающем преобразователе, когда переключатель замкнут, катушка индуктивности позволяет току течь к нагрузке, а когда переключатель разомкнут, катушка индуктивности подает накопленную энергию на нагрузку.
3 категории преобразователей постоянного тока в постоянный
- Понижающие преобразователи
- Повышающие преобразователи
- Понижающие преобразователи
Понижающие преобразователи: Понижающие преобразователи используются для преобразования высокого входного напряжения в низкое выходное напряжение.В этом преобразователе постоянный выходной ток дает меньше пульсаций выходного напряжения.
Повышающие преобразователи: Повышающие преобразователи используются для преобразования более низкого входного напряжения в более высокое выходное напряжение. В повышающем преобразователе или повышающем преобразователе, когда переключатель замкнут, нагрузка получает напряжение от конденсатора, который заряжается посредством тока, проходящего через катушку индуктивности, а когда переключатель разомкнут, нагрузка получает питание от входного каскада и катушки индуктивности.
Понижающие повышающие преобразователи: Понижающие повышающие преобразователи выходной сигнал может поддерживаться выше или ниже в зависимости от напряжения источника.Когда напряжение источника высокое, выходное напряжение низкое, а напряжение источника низкое, тогда выходное напряжение высокое.
Повышающие преобразователи
Здесь краткие сведения о повышающем преобразователе обсуждаются ниже
Повышающий преобразователь — это простой преобразователь. Он используется для преобразования постоянного напряжения с более низкого уровня на более высокий. Повышающий преобразователь также называется преобразователем постоянного тока в постоянный. Повышающие преобразователи (преобразователи постоянного тока в постоянный) были разработаны в начале 1960-х годов. Эти преобразователи разработаны с использованием полупроводниковых коммутационных устройств.
- Без повышающего преобразователя: В полупроводниковых коммутационных устройствах линейно регулируемые цепи (цепи с регулируемой мощностью постоянного тока) получают напряжение от нерегулируемого входного источника (источник питания переменного тока), и из-за этого происходит потеря мощности. Потери мощности пропорциональны падению напряжения.
- Использование повышающих преобразователей: В коммутационных устройствах преобразователи преобразуют нерегулируемое входное напряжение переменного или постоянного тока в регулируемое выходное напряжение постоянного тока.
Большинство повышающих преобразователей используется в устройствах SMPS.SMPS с доступом к входному питанию от сети переменного тока, входное напряжение выпрямляется и фильтруется с помощью конденсатора и выпрямителя.
Принцип работы повышающих преобразователей:
Разработчики электрических цепей в основном выбирают преобразователь в режиме повышения мощности, потому что выходное напряжение всегда высокое по сравнению с напряжением источника.
- В этой схеме силовой каскад может работать в двух режимах Continuous Conduction Mode (CCM).
- Режим прерывистой проводимости (DCM).
1. Режим непрерывной проводимости:
Режим непрерывной проводимости повышающего преобразователяРежим непрерывного переключения повышающего преобразователя состоит из заданных компонентов, таких как индуктор, конденсатор, источник входного напряжения и одно переключающее устройство. В этом индуктор действует как элемент накопления энергии. Переключатель повышающего преобразователя управляется ШИМ (широтно-импульсным модулятором). Когда переключатель находится в положении ON, в индукторе вырабатывается энергия, и на выход подается больше энергии. Возможно преобразование высоковольтных конденсаторов из низковольтного входного источника.Входное напряжение всегда больше выходного. В режиме непрерывной проводимости ток увеличивается относительно входного напряжения.
2. Режим прерывистой проводимости:
Режим прерывистого состояния повышающего преобразователяЦепь режима прерывистой проводимости состоит из катушки индуктивности, конденсатора, переключающего устройства и источника входного напряжения . Индуктор — это элемент накопления энергии, такой же, как и в режиме непрерывной проводимости. В прерывистом режиме, когда переключатель находится в положении ON, энергия передается индуктору.И если переключатель выключен в течение некоторого периода времени, ток индуктора достигает нуля при следующем цикле переключения. Выходной конденсатор заряжается и разряжается относительно входного напряжения. Выходное напряжение меньше, чем в непрерывном режиме.
Преимущества:
- Обеспечивает высокое выходное напряжение
- Низкие рабочие циклы
- Пониженное напряжение на MOSFET
- Выходное напряжение с низким уровнем искажений
- Хорошее качество формы волны даже линейная частота присутствует
Приложения:
- Применение в автомобильной промышленности
- Применение усилителя мощности
- Приложения адаптивного управления
- Аккумуляторные системы питания
- Бытовая электроника
- Коммуникационные приложения Цепи зарядки аккумуляторов
- В нагревателях и сварочных аппаратах
- Электроприводы постоянного тока
- Цепи коррекции коэффициента мощности
- Системы с распределенной энергетической архитектурой
Рабочий пример преобразователя постоянного тока в постоянный
Здесь представлена простая схема преобразователя постоянного тока в постоянный для питания различных цепей постоянного тока.Он может обеспечивать питание постоянного тока до 18 вольт постоянного тока. Вы можете просто выбрать выходное напряжение, изменив значение стабилитрона ZD. Схема имеет регулировку как напряжения, так и тока.
Компоненты цепи:
- Светодиод
- Аккумулятор 18 В
- Стабилитрон, используемый в качестве стабилизатора напряжения
- Транзистор, работающий как переключатель.
Работа системы:
Входное напряжение для схемы получается от источника питания с трансформатором 18 В, 500 мА.Вы также можете использовать входное напряжение от батареи. Напряжение 18 В постоянного тока от источника питания подается на коллектор и базу транзистора средней мощности BD139 (T1). Резистор R1 ограничивает базовый ток T1, так что выходное напряжение будет регулироваться по току.
Стабилитрон ZD регулирует выходное напряжение. Выберите соответствующее значение стабилитрона, чтобы зафиксировать выходное напряжение. Например, если стабилитрон 12 вольт, схема дает 12 вольт постоянного тока на выходе. Диод D1 используется как предохранитель полярности.Светодиодный индикатор показывает состояние включения. Здесь мы использовали преобразователь постоянного тока в постоянный в линейном режиме, в котором базовое напряжение транзистора регулируется для получения желаемого выходного сигнала в зависимости от напряжения на стабилитроне.
Надеюсь, вы четко поняли тему о типах DC-DC преобразователей и их типах. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме или по электрическим и электронным проектам, оставьте комментарии ниже.
Преобразователи постоянного токаBuck Boost — e RV
Продукты 1-6 из 6
Сортировать по…БрендНазвание продуктаНовейшие продуктыЦена от низкой к высокойЦена от высокой к низкойЛучшие продавцыСтатус продукта
Показать 48 на страницу 96 на страницу 144 на страницу 192 на страницу 240 на страницу
Быстрый просмотрVCC01248
Цена: 355 долларов.00
ВидНаличие: Звоните для получения дополнительной информации
Номер товара: VCC01248 —Это устройство выдает постоянное напряжение 56,8 В для зарядки батареи 48 В от батареи 12 В. Требуются ОБЕ входные и выходные предохранители. Установка проста, ее можно установить как распределительную коробку с соответствующими винтами. Технические характеристики Входное напряжение Выходное напряжение 0-20 В Выходной ток 56,8 В Корпус на 6 ампер Водонепроницаемый корпус NEMA 4 Эффективность 92-96% в зависимости от загрузки и состояния заряда Масса …
Быстрый просмотрVCVBBOOST
Цена: 530 долларов.00–658,00 долл. США
ВидДоступность: обратный заказ
Виктрон Энерджи Пункт №: VCVBBOOST —Понижающий-повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный, 25 А и 50 А Преобразователь постоянного тока в постоянный ток Buck-Boost на 25 А и 50 А для зарядки служебной батареи 12 В или 24 В в автомобилях с интеллектуальным генератором переменного тока.Преобразователь заряжает вспомогательную аккумуляторную батарею с предварительным -установить напряжение заряда, исключив высокое напряжение (например, Mercedes: 15,4 В) и низкое напряжение. Информация о Victron Orion IP67: Паспортные данные DC-DC преобразователей Buck-Boost. Руководство по преобразователям постоянного тока Buck Boost. Предупреждение. Этот элемент должен устанавливаться и подключаться только квалифицированным персоналом. Убедитесь …
Быстрый просмотрVCVDC-DC
Цена: 64 доллара.00–358,00 долл. США
ВидДоступность: обратный заказ
Виктрон Энерджи Номер позиции: VCVDC-DC — Преобразователи постоянного тока в постоянный токVictron Energy Orion Преобразователи постоянного тока в постоянный ток Victron Energy Orion Модели высокой мощности поставляются с регулируемым выходом, который также можно использовать в качестве зарядного устройства.Его также можно подключить параллельно до пяти устройств для увеличения выходного тока. Преобразователи постоянного тока в постоянный ток Orion Характеристики: Выходное напряжение регулируется с помощью потенциометра Может использоваться для зарядки 24-вольтовой батареи Опциональное дистанционное включение / выключение Охлаждение с помощью вентилятора (с контролем температуры) Подходит для буферной зарядки аккумулятора Два года гарантии Victron Orion DC-DC …
Быстрый просмотрVCVIP67
Цена: 30 долларов.00- 64,00 долл. США
ВидДоступность: обратный заказ
Виктрон Энерджи Номер позиции: VCVIP67 — Преобразователи постоянного тока в постоянный 24/12 Victron Energy Orion IP67Преобразователи постоянного тока в постоянный ток Victron Energy Orion IP67 24/12 полностью герметичны: водонепроницаемые, ударопрочные и защищенные от возгорания.Вода, масло или грязь не повредят преобразователь постоянного тока Orion IP67. Корпус изготовлен из литого алюминия, а электроника залита полимером. Информация о Victron Orion IP67: Техническое описание преобразователей постоянного тока Orion IP67 DC-DC преобразователей Orion IP67 Руководство пользователя Предупреждение: этот элемент должен быть установлен и подключен квалифицированным персоналом …
Быстрый просмотрVCVTR-ISO
Цена: 65 долларов.00–118 долларов США
ВидДоступность: обратный заказ
Виктрон Энерджи Номер позиции: VCVTR-ISO — Преобразователи постоянного тока в постоянный токVictron Energy Orion-Tr Изолированные функции: Дистанционное включение-выключение Дистанционное включение-выключение устраняет необходимость в сильноточном переключателе во входной проводке.Дистанционным включением и выключением можно управлять с помощью переключателя малой мощности или, например, переключателя работы / остановки двигателя (см. Руководство). Регулируемое выходное напряжение: также может использоваться в качестве зарядного устройства, например, для зарядки 12-вольтового стартера или вспомогательного аккумулятора в другой системе на 24 В. Все модели устойчивы к короткому замыканию и могут быть подключены параллельно для увеличения …
Быстрый просмотрVCVTR-NON
Цена: 20 долларов.00–51,00 долл. США
ВидДоступность: обратный заказ
Виктрон Энерджи Номер позиции: VCVTR-NON — Преобразователи постоянного тока в постоянный токVictron Energy Orion-Tr неизолированные являются синонимом высокого КПД благодаря использованию синхронного выпрямления, КПД при полной нагрузке превышает 95%.Преобразователи постоянного тока в постоянный ток Orion-Tr неизолированные обеспечивают защиту IP43 при установке с винтовыми клеммами, ориентированными вниз. Винтовые клеммы также дают то преимущество, что для установки не требуются специальные инструменты. Информация о неизолированном Victron Orion-Tr: DC-DC преобразователи Orion-Tr Неизолированный лист данных Orion-Tr DC-DC …
Преобразователи постоянного токаBuck Boost — e Marine Systems
Продукты 1-6 из 6
Сортировать по…БрендНазвание продуктаНовейшие продуктыС ценой от низкой до высокойЦена от высокой до низкойРейтинг от низкой до высокойЦена от высокой до низкойВсего отзывовЛидеры продажСтатус продукта
Показать 48 на страницу 96 на страницу 144 на страницу 192 на страницу 240 на страницу
Быстрый просмотрVCC01248
Цена: 355 долларов.00
ВидНаличие: Звоните для получения дополнительной информации
Номер товара: VCC01248 —Это устройство выдает постоянное напряжение 56,8 В для зарядки батареи 48 В от батареи 12 В. Требуются ОБЕ входные и выходные предохранители. Установка проста, ее можно установить как распределительную коробку с соответствующими винтами. Технические характеристики Входное напряжение Выходное напряжение 0-20 В Выходной ток 56,8 В Корпус на 6 ампер Водонепроницаемый корпус NEMA 4 Эффективность 92-96% в зависимости от загрузки и состояния заряда Масса …
Быстрый просмотрVCVBBOOST
Цена: 530 долларов.00–658,00 долл. США
ВидДоступность: обратный заказ
Виктрон Энерджи Пункт №: VCVBBOOST —Понижающий-повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный, 25 А и 50 А Преобразователь постоянного тока в постоянный ток Buck-Boost на 25 А и 50 А для зарядки служебной батареи 12 В или 24 В в автомобилях с интеллектуальным генератором переменного тока.Преобразователь заряжает вспомогательную аккумуляторную батарею с предварительным -установить напряжение заряда, исключив высокое напряжение (например, Mercedes: 15,4 В) и низкое напряжение. Информация о Victron Orion IP67: Паспортные данные DC-DC преобразователей Buck-Boost. Руководство по преобразователям постоянного тока Buck Boost. Предупреждение. Этот элемент должен устанавливаться и подключаться только квалифицированным персоналом. Убедитесь …
Быстрый просмотрVCVDC-DC
Цена: 64 доллара.00–358,00 долл. США
ВидДоступность: обратный заказ
Виктрон Энерджи Номер позиции: VCVDC-DC — Преобразователи постоянного тока в постоянный токVictron Energy Orion Преобразователи постоянного тока в постоянный ток Victron Energy Orion Модели высокой мощности поставляются с регулируемым выходом, который также можно использовать в качестве зарядного устройства.Его также можно подключить параллельно до пяти устройств для увеличения выходного тока. Преобразователи постоянного тока в постоянный ток Orion Характеристики: Выходное напряжение регулируется с помощью потенциометра Может использоваться для зарядки 24-вольтовой батареи Опциональное дистанционное включение / выключение Охлаждение с помощью вентилятора (с контролем температуры) Подходит для буферной зарядки аккумулятора Два года гарантии Victron Orion DC-DC …
Быстрый просмотрVCVIP67
Цена: 30 долларов.00- 64,00 долл. США
ВидДоступность: обратный заказ
Виктрон Энерджи Номер позиции: VCVIP67 — Преобразователи постоянного тока в постоянный 24/12 Victron Energy Orion IP67Преобразователи постоянного тока в постоянный ток Victron Energy Orion IP67 24/12 полностью герметичны: водонепроницаемые, ударопрочные и защищенные от возгорания.Вода, масло или грязь не повредят преобразователь постоянного тока Orion IP67. Корпус изготовлен из литого алюминия, а электроника залита полимером. Информация о Victron Orion IP67: Техническое описание преобразователей постоянного тока Orion IP67 DC-DC преобразователей Orion IP67 Руководство пользователя Предупреждение: этот элемент должен быть установлен и подключен квалифицированным персоналом …
Быстрый просмотрVCVTR-ISO
Цена: 65 долларов.00–118 долларов США
ВидДоступность: обратный заказ
Виктрон Энерджи Номер позиции: VCVTR-ISO — Преобразователи постоянного тока в постоянный токVictron Energy Orion-Tr Изолированные функции: Дистанционное включение-выключение Дистанционное включение-выключение устраняет необходимость в сильноточном переключателе во входной проводке.Дистанционным включением и выключением можно управлять с помощью переключателя малой мощности или, например, переключателя работы / остановки двигателя (см. Руководство). Регулируемое выходное напряжение: также может использоваться в качестве зарядного устройства, например, для зарядки 12-вольтового стартера или вспомогательного аккумулятора в другой системе на 24 В. Все модели устойчивы к короткому замыканию и могут быть подключены параллельно для увеличения …
Быстрый просмотрVCVTR-NON
Цена: 20 долларов.00–51,00 долл. США
ВидДоступность: обратный заказ
Виктрон Энерджи Номер позиции: VCVTR-NON — Преобразователи постоянного тока в постоянный токVictron Energy Orion-Tr неизолированные являются синонимом высокого КПД благодаря использованию синхронного выпрямления, КПД при полной нагрузке превышает 95%.Преобразователи постоянного тока в постоянный ток Orion-Tr неизолированные обеспечивают защиту IP43 при установке с винтовыми клеммами, ориентированными вниз. Винтовые клеммы также дают то преимущество, что для установки не требуются специальные инструменты. Информация о неизолированном Victron Orion-Tr: DC-DC преобразователи Orion-Tr Неизолированный лист данных Orion-Tr DC-DC …
.