Импульсный преобразователь напряжения. Импульсные преобразователи напряжения: принципы работы, виды и применение

Что такое импульсный преобразователь напряжения. Как работает импульсный преобразователь. Какие бывают виды импульсных преобразователей. Где применяются импульсные преобразователи напряжения. Каковы преимущества и недостатки импульсных преобразователей.

Содержание

Принцип работы импульсного преобразователя напряжения

Импульсный преобразователь напряжения — это электронное устройство, которое преобразует один уровень постоянного напряжения в другой путем быстрого переключения силовых полупроводниковых элементов. Основной принцип работы заключается в следующем:

  1. Входное напряжение подается на ключевой элемент (обычно транзистор)
  2. Ключ периодически открывается и закрывается с высокой частотой (десятки-сотни кГц)
  3. При открытом ключе энергия запасается в индуктивности
  4. При закрытом ключе энергия из индуктивности передается в нагрузку
  5. Изменяя скважность импульсов управления ключом, регулируют выходное напряжение

Таким образом, за счет быстрого переключения и накопления энергии в реактивных элементах достигается эффективное преобразование напряжения.


Основные виды импульсных преобразователей напряжения

В зависимости от схемы включения силовых элементов и способа передачи энергии выделяют следующие основные типы импульсных преобразователей:

  • Понижающий (buck) — выходное напряжение ниже входного
  • Повышающий (boost) — выходное напряжение выше входного
  • Инвертирующий (buck-boost) — выходное напряжение противоположной полярности относительно входного
  • Прямоходовой (forward) — с передачей энергии при прямом включении ключа
  • Обратноходовой (flyback) — с передачей энергии при обратном включении ключа
  • Полумостовой и мостовой — на основе полумостовой или мостовой схемы инвертора

Выбор конкретного типа зависит от требуемых параметров преобразования и особенностей применения.

Области применения импульсных преобразователей

Импульсные преобразователи напряжения широко используются в различных областях электроники и электротехники:

  • Источники питания электронной аппаратуры
  • Зарядные устройства аккумуляторов
  • Драйверы светодиодов
  • Системы электропитания автомобилей
  • Преобразователи для солнечных батарей
  • Источники бесперебойного питания
  • Регуляторы оборотов электродвигателей
  • Сварочные инверторы

Благодаря высокой эффективности и компактности импульсные преобразователи вытесняют линейные стабилизаторы во многих приложениях.


Преимущества импульсных преобразователей напряжения

Импульсные преобразователи обладают рядом важных достоинств по сравнению с линейными стабилизаторами:

  • Высокий КПД (до 95% и выше)
  • Малые габариты и вес
  • Возможность повышения и понижения напряжения
  • Хорошая стабилизация выходного напряжения
  • Защита от короткого замыкания
  • Широкий диапазон входных напряжений
  • Низкий уровень пульсаций

Это позволяет создавать эффективные и компактные источники питания для различных устройств.

Недостатки импульсных преобразователей

Несмотря на преимущества, импульсные преобразователи имеют и некоторые недостатки:

  • Более сложная схемотехника
  • Наличие высокочастотных помех
  • Необходимость применения специальных компонентов
  • Менее быстрый отклик на изменение нагрузки
  • Более высокая стоимость при малых мощностях

Однако в большинстве случаев достоинства импульсных преобразователей перевешивают их недостатки.

Ключевые компоненты импульсного преобразователя

Основными элементами схемы импульсного преобразователя напряжения являются:


  • Силовой ключ (транзистор)
  • Диод (для некоторых топологий)
  • Дроссель (катушка индуктивности)
  • Конденсаторы входного и выходного фильтров
  • ШИМ-контроллер
  • Цепи обратной связи и защиты

Правильный выбор этих компонентов во многом определяет характеристики и надежность преобразователя.

Методы управления импульсными преобразователями

Для регулирования выходного напряжения импульсных преобразователей применяются различные методы управления:

  • Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
  • Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ)
  • Релейное управление
  • Управление по пиковому току
  • Управление по среднему току

Наиболее распространенным является метод ШИМ, при котором регулирование осуществляется изменением скважности импульсов управления ключом при постоянной частоте.

Проектирование импульсных преобразователей

При разработке импульсного преобразователя напряжения необходимо учитывать следующие аспекты:

  1. Выбор топологии схемы
  2. Расчет силовых компонентов
  3. Выбор контроллера
  4. Проектирование обратной связи
  5. Расчет фильтров
  6. Тепловой расчет
  7. Проектирование печатной платы

Важно обеспечить стабильную работу, высокий КПД и низкий уровень электромагнитных помех.


Тенденции развития импульсных преобразователей

Основные направления совершенствования импульсных преобразователей напряжения:

  • Повышение рабочих частот
  • Применение новых полупроводниковых технологий (GaN, SiC)
  • Внедрение цифровых методов управления
  • Интеграция силовых и управляющих элементов
  • Улучшение электромагнитной совместимости
  • Повышение удельной мощности

Это позволяет создавать все более эффективные и компактные устройства для различных применений.


страница не найдена : lanfor

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я

Импульсный преобразователь напряжения ПН-24-12-20 24/12В, 20А

В связи с высокой волатильностю курса валют актуальную цену уточняйте у наших менеджеров

 

Импульсный преобразователь напряжения ПН-24-12-20 24/12В, 20А

 

 

Входное напряжение

20 В — 32 В

Выходное напряжение

13,5 + 0,1 В

Ток нагрузки (длительный)

20 А

Максимальный входной ток

15 А

Температура срабатывания защиты

75 °С

Диапазон температур

от -25°С до +55°С

Габаритные размеры

151х104х55 мм

Вес

0,65 кг

 

ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПН-20, ПН-30 Паспорт изделия НАЗНАЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТИ ТРЕБОВАНИЯ К УСТАНОВКЕ Организация____________________________________ Дата продажи ___________________________________ Импульсные преобразователи напряжения служат для преобразования напряжения 20-30 В в напряжение 14 В и предназначены для автомобилей с номинальным напряжением бортовой сети автомобиля 24 В. Высокий максимальный ток нагрузки позволяет подключать различные, как маломощные (ТВ-приемник, радар-детектор, радиостанциюи др.), так и мощные потребители тока (магнитолу, холодильник, подогрев сидений и др.). Также возможно подключение ручного электроинструмента. Электронная схема устройства представляет собой однотактный высокочастотный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией, со схемой управления содержащей две цепи обратной связи по выходному току и напряжению. Схема устройства имеет два типа защиты от перегрева: автоматическое включение вентилятора принудительного охлаждения и автоматическое уменьшение выходного тока при повышении температуры внутри корпуса выше нормы. Импульсная схема применяемая в данном устройстве всегда выдает максимальный ток, что является основным отличием от аналоговых линейных стабилизаторов, см. рис. 1. Импульсная схема обеспечивает высокий КПД. Аналоговые преобразователи имеют КПД ниже и при том же токе выделяют значительно больше тепла. Без уменьшения выходного тока при перегреве аналоговый преобразователь может выйти из строя, см.

рис. 2. Преобразователь напряжения устанавливается в хорошо вентилируемом месте, защищенном от попадания воды и других жидкостей. Прибор крепится винтами или саморезами через боковые вырезы в корпусе. Вход (+ 24 В) — Красный Корпус — Черный (белый) Выход (+ 12 В) — Синий (желтый) Несоблюдение полярности подключения преобразователя к сети 24 В ведет к выходу его из строя. Рекомендуется защита входной цепи преобразователя (24 В) предохранителем 15-20 А. Также рекомендуется защита предохранителем каждого подключаемого устройства, номинал предохранителя выбирается исходя из максимального тока нагрузки. Гарантийный срок эксплуатации устройства 12 месяцев со дня продажи. Без штампа торгующей организации с датой продажи, при механических повреждениях, при неправильной эксплуатации или хранении устройства, претензии не принимаются и гарантийный ремонт не производится. В случае неисправности, при соблюдении всех требований, ремонт (обмен) прибора производится по месту продажи. Номер партии 1.12 Изготовитель: ООО «НПП «ОРИОН СПБ» г. Санкт-Петербург, Загребский б-р, д.33 E-mail: [email protected], http://www.OrionSPb.ru ПН-20, ПН-30 Маркировка проводов преобразователя: Схема подключения: Внимание! ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАРАНТИЙНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА Производитель оставляет за собой право вносить изменения в конструкцию прибора и выходные характеристики. УТИЛИЗАЦИЯ Устройство не содержит в себе драгоценных металлов и сплавов. Утилизация изделия осуществляется в соответствии со стандартной практикой страны его эксплуатации. Вход 24 В (красный) Выход 12 В (синий) Корпус (черный) DC / DC 24 — 12 ИМПУЛЬСНЫЙ ПН-20 АНАЛОГОВЫЙ 0 10 20 30 40 t, мин 0 10 20 30 40 Imax, А Максимальный ток при продолжительной работе преобразователя с температурой корпуса не выше 80 СО Рис. 1 Время продолжительной работы преобразователя на максимальном рабочем токе Область разрушения Рабочая область ИМПУЛЬСНЫЙ АНАЛОГОВЫЙ 0 10 20 30 40 t, мин 0 20 40 60 80 100 Т, СO Рис. 2 ИМПУЛЬСНЫЙ ПН-30 Входное напряжение В Габаритные размеры мм Выходное напряжение В Максимальный длительный ток нагрузки А Ток короткого замыкания выхода (задается внутренней защитой преобразователя) А Температура (внутриблочная) включения вентилятора принудительного охлаждения O С Температура (внутриблочная) начала автоматического уменьшения выходного тока O С Рабочий диапазон окружающей температуры O С Масса кг 20 — 30 132х70х65 13,7 — 14 19 — 20 13 -16 60 — 70 85 — 90 — 30 — + 60 0,6 ПН-20 20 — 30 132х70х65 13,7 — 14 30 — 35 20 -30 60 — 70 85 — 90 — 30 — + 60 0,6 Характеристики ПН-30

Любой товар доступен по безналичному расчету. Уважаемые посетители сайта, цены могут отличаться от фактических. Просьба уточнять наличие и цену товаров по тел. (814 2) 78-53-90. Обращаем Ваше внимание на то, что данный интернет-сайт и его содержимое носит исключительно информационный характер, информационные материалы, каталоги товаров, статьи и цены, размещенные на сайте, не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 Гражданского кодекса РФ.

При пропуске импульсов в импульсных источниках питания

к Фредерик Досталь