Линейный преобразователь напряжения: d0_bf_d1_80_d0_be_d0_b4_d1_83_d0_ba_d1_82_d1_8b:troyka-ldo [Амперка / Вики]

Содержание

CUI inc blog: Сравнение линейного стабилизатора и импульсного регулятора напряжения

Очень часто в электрической схеме для питания отдельных узлов необходимы разные уровни напряжения. Неизолированные регуляторы — это распространенный и простой способ преобразовать одно напряжение в другое. Регуляторы обычно делятся на две категории в зависимости от метода преобразования: линейные или импульсные. Линейные стабилизаторы дёшевы и просты в использовании. Однако простота достигается за счет низкой эффективности. С другой стороны, импульсные преобразователи дороже и сложнее, но значительно более эффективны и соответственно меньше греются чем линейные стабилизаторы.

Линейные регуляторы Импульсные преобразователи
Простая конструкция Более сложная конструкция
Низкий КПД Высокий КПД
Большая тепловая нагрузка Малая тепловая нагрузка

 

Линейный стабилизатор

В качестве примера рассмотрим схему с линейным стабилизатором (рисунок 1). Исходные параметры: вход 24 В преобразуется в выход 6 В, ток нагрузки 1 А.


Рисунок 1 — Упрощенная схема линейного стабилизатора

 

Между входом и выходом находится проходной элемент,транзистор (Q1).  Это означает, что напряжение на транзисторе (Q1) представляет собой разницу между входом и выходом.

Следовательно выходное напряжение можно определить, как:

Как мы видим, что Vout регулируется путем управления напряжением на транзисторе Q1. Управление осуществляется с помощью операционного усилителя U1 с отрицательной обратной связью. Операционный усилитель сравнивает Vout с заданным значением. Если Vout больше, то напряжение на Q1 увеличивается, что вызовет уменьшение Vout. Если же Vout слишком низкое, то падение напряжения на Q1 становится меньше и  Vout растет до заданного значения.

 

КПД линейных регуляторов

Для оценки КПД линейного регулятора, рассмотрим путь тока нагрузки. Поскольку операционный усилитель U1 имеет очень высокое входное сопротивление и управляет только базой транзистора, то через него практически не протекает никакой ток. Остается прямой путь от входа к выходу, что означает, что входной ток равен выходному току.

Теперь мы можем использовать эту информацию для расчета эффективности и мощности, рассеиваемой линейным регулятором. Входная мощность равна Vin, умноженному на Iin.

Аналогично, выходная мощность находится, как:

А КПД стабилизатора:

Разница между входной (потребляемой) мощностью и выходной (мощность нагрузки) 18Вт! Эта мощность, рассеивается в маленьком корпусе линейного стабилизатора. Так, для корпуса TO-220 типичное тепловое сопротивление 20°C/Вт и 18 Вт рассеиваемой мощности приведет к нагреву на 360°C (без учета обдува и дополнительного радиатора).

Это явно приведет к разрушению стабилизатора, если не будут приняты меры для уменьшения теплового сопротивления: ставится дополнительный радиатор, делают принудительный обдув воздушным потоком. Всё это увеличивает размер, стоимость и сложность системы, что сводит на нет многие преимущества линейного регулятора (простота использования и дешевизна).

Из-за того что входной ток равен выходному, расчет КПД можно упростить до Vout, деленного на Vin. Из этого следует, что чем больше разница между Vout и Vin, тем ниже КПД  и тем больше мощности будет рассеиваться в регуляторе.

Рисунок 2 — Падение КПД из-за роста входного напряжения (напряжение нагрузки = const)

 

Импульсные преобразователи

Импульсные регуляторы работают иначе, чем линейные. Основное различие связано с управлением транзистором. На рисунке 3 показана упрощенная схема понижающего преобразователя, который вырабатывает выходное напряжение ниже входного, и выполняет ту же функцию, что и линейный стабилизатор в нашем предыдущем примере.

Рисунок 3

 

Как и линейный регулятор, импульсный преобразователь использует операционный усилитель и отрицательную обратную связь для управления транзистором.

Первое существенное отличие и причина того, что он называется импульсным стабилизатором, заключается в том, что транзистор приводится в действие так, что он либо полностью открыт (в идеале — короткое замыкание), либо полностью закрыт (в идеале — разомкнутая цепь). Сравните с линейным регулятором, где транзистор меняет свое сопротивление линейно. Здесь же транзистор Q1 включается и выключается с высокой частотой и создает прямоугольные импульсы в узле, соединяющем Q1, D1 и L1, который мы называем узлом переключения.

 

Выходное напряжение регулируется путем контроля среднего значения напряжения коммутационного узла. Для работы с фиксированной частотой среднее значение равно времени включения переключателя (SWon), деленному на период (SWon+SWoff), умноженный на входное напряжение (Vin).

Отношение времени включения к периоду известно как коэффициент заполнения (или рабочий цикл) и в понижающем стабилизаторе равно отношению выходного напряжения к входному напряжению. В нашем примере коэффициент заполнения 25%: для преобразования входа 24 В в выход 6 В.

Прямоугольные импульсы с коммутационного узла подаются в LC цепь между коммутационным узлом и выходом. LC-цепь представляет собой фильтр нижних частот, сглаживая пульсации. Таким образом, управляя продолжительностью рабочего цикла, а следовательно и средним напряжением в коммутационном узле, импульсный преобразователь может менять выходное напряжение. Этот процесс известен как широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

 

КПД импульсных преобразователей

Чтобы понять, почему эта схема более эффективна, чем линейный стабилизатор, рассмотрим импульсный регулятор во включенном и в выключенном состоянии при тех же условиях (Vin=24В, Vout=6В).

Во включенном состоянии транзистор полностью открыт. В этом случае ток будет течь от входа к выходу, но потери в транзисторе равны 0 Вт, потому что падение напряжения на нем равно нулю. Все остальные элементы на пути тока (катушка индуктивности, конденсатор и диод) в идеале работают без потерь, поэтому во время работы мощность не рассеивается (для идеальной модели).

В выключенном состоянии транзистор полностью разомкнут. В этом случае напряжение на транзисторе равно входному напряжению, но через него не течет ток, потому что это разомкнутая цепь. Мощность, рассеиваемая транзистором в этом состоянии, также равна 0 Вт.

Это значит, что верхний предел КПД равен 100%, тогда как линейный стабилизатор имеет верхний предел, равный Vout / Vin.

В действительности, катушка индуктивности, конденсатор и диод не идеальны и все они будут вносить потери, снижающие КПД. Транзистор также будет иметь потери из-за сопротивления в открытом состоянии наряду с потерями при переключении. То есть КПД импульсного преобразователя зависит от выбранных компонентов и условий эксплуатации. С другой стороны, эффективность линейного регулятора не зависит от выбранных компонентов и зависит только от условий входного и выходного напряжения.

 

Практические последствия низкого КПД

Как упоминалось выше, одной из основных причин популярности линейных регуляторов стала их низкая стоимость, простота и привычность в применении. Однако необходимость отводить большое количество тепла может потребовать использования радиатора и принудительного воздушного потока, что противоречит этим преимуществам. Импульсные регуляторы являются хорошей альтернативой, и хотя они дороже, стоимость конечного устройства может снизиться за счет отказа от  дорогих и громоздких устройств охлаждения. Сравните размеры линейного регулятора с радиатором и импульсного преобразователя, для питания одинаковой нагрузки.

 

Чтобы упростить внедрение импульсных преобразователей в приложениях, где традиционно используются линейные стабилизаторы, CUI предлагает несколько серий импульсных регуляторов, совместимых по выводам и посадочному месту с классическим линейным регулятором серии 7800 в корпусе TO-220. Эти импульсные регуляторы обеспечивают КПД до 94% и могут работать без какого-либо дополнительного охлаждения при температуре окружающей среды выше 65°C (149°F).

Рисунок 5- КПД импульсного преобразователя P78E15-1000 в зависимости от тока нагрузки.

 

Заключение

Линейные стабилизаторы- это испытанное и надежное решение. Однако их изначально низкий КПД может стать серьезной проблемой, если они проводят большие токи или работают с большим соотношением входного и выходного напряжений. Хотя импульсные регуляторы более сложны внутри и могут напугать тех, кто с ними не знаком,

CUI Inc предлагает широкий спектр импульсных регуляторов с различными номинальными токами и и вариантами корпусов, которые так же просты в использовании, как классический линейный стабилизатор.

 

 

Компания ФОРМПОСТ (Formpost LLC) — официальный дистрибьютор CUI Inc.
https://www.cui.com/
http://www.formpost.pro/

Линейный регулятор напряжения принцип работы

Для подключения модулей к платформе нужно стабильное напряжение 5 или 3,3 вольта, но в большинстве случаев напряжение оказывается выше. Для того, чтобы всё работало правильно, напряжение нужно понизить и стабилизировать.

Линейный регулятор напряжения поможет получить нужные 3,3 В для питания управляющих платформ и модулей, а лишнюю мощность рассеять в виде тепла.

Видеообзор

Общие сведения

В современной электротехнике успешно уживаются два принципа преобразования напряжения для электрических потребителей:

Они имеют принципиальные отличия в своей конструкции и работают по разным технологиям.

Линейные регуляторы напряжения

Линейный регулятор применяется, когда нужно преобразовать небольшие мощности или минимизировать помехи. Например, запитать одноплатный компьютер или 3,3-вольтовые датчики. Преимущество линейного регулятора в простоте, отсутствии помех и минимальной обвязке. Но на больших мощностях его КПД падает.

Рассмотрим принцип работы линейного преобразователя — подключим к нему микросхему LM7805.

Линейный стабилизатор работает как умный делитель напряжения. На вход делителя подаётся входное напряжение, а выходное снимается с одного из плеч делителя.

Одно из плеч постоянно корректирует сопротивление и тем самым гасит лишнее напряжение.

Импульсный DC-DC преобразователь

У импульсного стабилизатора выше КПД, поскольку регулирующий элемент работает в ключевом режиме. Но из-за чувствительного перепада тока и напряжения такие преобразователи дают импульсные помехи в выходном напряжении.

Чтобы лучше понять принцип работы импульсного преобразователя, сравним его с водопроводным краном. У преобразователя так же, как и у крана, есть три вывода. По одному вода поступает в кран, по другому — вытекает. Третий вывод — это вентиль, который управляет потоком воды. Когда вентиль открыт, вода протекает через кран, когда закрыт — вода не течёт. По такому же принципу работает преобразователь: ток течёт, когда транзистор открыт, и не течёт, когда транзистор закрыт. Такой режим работы называют ключевым.

В состав импульсного регулятора напряжения входят пять основных элементов:

В зависимости от величины выходного напряжения по отношению ко входному различают три типа преобразователей: понижающий, повышающий и понижающе-повышающий. Самые распространённые первые два, рассмотрим их подробнее.

Понижающий преобразователя уменьшает входное напряжение.

При открытом ключе S1 диод VD1 закрыт, энергия от источника питания накапливается в индуктивном накопителе энергии L1 . При закрытом ключе запасённая энергия передается в сопротивление нагрузки RH индуктивным накопителем через диод. Конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения.

Повышающий преобразователя увеличивает входное напряжение.

При открытом ключе S1 ток от источника питания протекает через катушку индуктивности L1 , в которой запасается энергия. Цепь нагрузки отключена от источника питания, ключа и накопителя энергии.

Напряжение на сопротивлении нагрузки RH поддерживается благодаря запасённой энергии на конденсаторе фильтра C1 . При размыкании ключа S1 накопленная энергия на катушке суммируется с напряжением питания и передается в нагрузку через открытый диод VD1 . Полученное таким способом выходное напряжение превышает напряжение питания.

Примеры работы

Линейный регулятор преобразует входное повышенное напряжение в диапазоне от 4,3 до 20 вольт в стабильные 3,3 вольта.

Подключение миникомпьютеров

Линейный регулятор поможет запитать одноплатник внешним источником напряжения. В качестве примера подключим Onion Omega2 от импульсного источника с выходным напряжением 12 вольт.

Подключение модулей

Стабилизатор также возьмёт на свои плечи питание для 3,3 вольтовых модулей, например Wi-Fi ESP8266 или модуль беспроводной связи nRF24L01+.

На контактных колодках Arduino расположен пин 3V3 . Многие ошибочно запитывают от этого пина модули с 3,3 вольтовой логикой. Этого делать категорически нельзя. На большинстве плат Arduino стоит слабенький регулятор напряжения с током всего на 50 мА. Такой силы хватит только на парочку светодиодов.

В качестве примера подключим Wi-Fi модуль ESP8266 через линейный регулятор напряжения к Arduino Uno.

На схеме к ESP8266 подключены только линии питания и земли. Пример подключения питания и логических уровней читайте в технической документации на модуль.

Подключение к WiFi Slot

Линейный регулятор благодаря форм-фактору Troyka-модулей как родной встанет на платформу WiFi Slot и расширит диапазон питания платформы до 20 вольт.

Элементы платы

Линейный регулятор напряжения

Сердце модуля линейный стабилизатор MC33269. Регулятор принимает на входное напряжение и преобразует его значение в 3,3 вольта. Остальная мощность рассеивается в виде тепла. В качестве охлаждения — выступает плата модуля.

Входное и выходное напряжение

На модуле выведен двойной клеммник для подключения входного питания и нагрузки:

Джамперы выбора питания

Модуль с регулятором питания позволяет дублировать входное и выходное напряжение на Troyka-контактах путём установкой джаммеров:

Установка джампера будет полезна при подключении модуля через макетную плату или Troyka Slot Shield.

Troyka-контакты

На модуле выведено две пары Troyka-контактов.

Существует два ос­новных типа регуляторов напряже­ния: линейные и импульсные. Клас­сический линейный регулятор — это устройство, стабилизирующее напряжение на нагрузке и не позво­ляющее добиться выходного напря­жения, превышающего входное. Его классическая схема рассмотрена в теме 10.6 (рис. 89). Для большинства инте­гральных линейных регуляторов типовое внутреннее падение напря­жения составляет порядка 2 В. Это означает, что для получения на вы­ходе такого регулятора напряжения 5 В на его входе должно быть не ме­нее 7 В. Следствием достаточно большого падения напряжения па элементах линейного регулятора является их низкий КПД. Ещё одной серьёзной проблемой линейных регуляторов является вы­сокая вероятность выхода из строя проходного транзистора.

Современные импульсные регуля­торы практически избавлены от пе­речисленных недостатков и поэтому получили широкое распростране­ние. В отличие от линейных регулято­ров, чьи силовые элементы постоян­но находятся в открытом состоянии, в импульсных силовой элемент рабо­тает в дискретном (ключевом) режи­ме.

На рисунке 92 изображен линейный регулятор для плавной регулировки сетевого напряжения. С помощью таких устройств можно управлять яркостью свечения ламп, температурой электронагревательных приборов, частотой вращения электродвигателей.

Устройство имеет следующие параметры: диапазон регулировки напряжения от 0 до 218 В, максимальная мощность нагрузки при использовании в регулирующей цепи одного транзистора — не более 100 Вт.

Регулирующий элемент прибора — транзистор VT1. Диодный блок VD1-VD4 в зависимости от фазы сетевого тока направляет его на коллектор или эмиттер VT1. Трансформатор Т1 понижает напряжение 220 В до 5-8 В, которое выпрямляется диодным блоком VD6 — VD9 и сглаживается конденсатором С1. Переменный резистор R1 служит для регулировки величины управляющего напряжения, а резистор R2 ограничивает ток базы транзистора. Диод VD5 защищает VT1 от попадания на его базу напряжения отрицательной полярности. Устройство подсоединяется к сети вилкой ХР1. Розетка XS1 служит для подключения нагрузки.

Регулятор действует следующим образом. После включения питания тумблером Q1 сетевое напряжение поступает одновременно на диоды VD1, VD2 и первичную обмотку трансформатора Т1. При этом выпрямитель, состоящий из диодного блока VD6-VD9, конденсатора С1 и переменного резистора R1, формирует управляющее напряжение, которое поступает на базу транзистора и открывает его. Если в момент включения регулятора в сети оказалось напряжение отрицательной полярности, ток нагрузки протекает по цепи VD2 — эмиттер-коллектор VT1-VD3. Если полярность сетевого напряжения положительная, ток протекает по цепи VD1 — коллектор-эмиттер VT1-VD4. Значение тока нагрузки зависит от величины управляющего напряжения на базе VT1. Вращая движок R1, и изменяя значение управляющего напряжения, управляют величиной тока коллектора VT1. Этот ток, а следовательно, и ток, протекающий в нагрузке, будет тем больше, чем выше уровень управляющего напряжения, и наоборот. При крайнем правом по схеме положении движка переменного резистора транзистор окажется полностью открыт и «доза» электроэнергии, потребляемая нагрузкой, будет соответствовать номинальной величине. Если движок R1 переместить в крайнее левое положение, VT1 окажется запертым и ток через нагрузку не потечет.

Рисунок 92 – Схема регулятора сетевого напряжения

Структурная схема импульсного преобразователя приведена па ри­сунке 93. Наиболее часто применяе­мый принцип работы — широтно-импульсная модуляция (Pulse Width Modulation, PWM). В импульсных регуляторах, построенных по данному принципу, выходное напряжение пропорцио­нально скважности импульсов, зада­ваемой блоком PWM.

Одно из основных следствий ра­боты в ключевом режиме — малое выделение энергии в виде тепла и, следовательно, потенциально высокий КПД подобных устройств. Габа­риты конструкции напрямую зави­сят от рабочей частоты инвертора. Чем она выше, тем меньшей индук­тивности требуется дроссель и меньшей ёмкости — выходной кон­денсатор, а значит, эти наиболее громоздкие элементы будут ком­пактнее.

Рисунок 93 – Структура импульсного преобразователя

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Texas Instruments TPS54061 LM317

Rich Nowakowski, Robert Taylor, Texas Instruments

Analog Applications Journal

Линейные регуляторы окружали нас на протяжении многих лет. Некоторые разработчики до сих пор используют в новых проектах линейные стабилизаторы напряжения, разработанные более двух десятилетий назад. А кто-то создал собственные схемы на дискретных компонентах. По простоте и дешевизне линейные регуляторы не имеют себе равных в сфере преобразователей напряжения. Однако в слаботочных приложениях с питанием от шины 24 В, используемой, например, в средствах промышленной автоматизации или в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, при слишком большом падении напряжения могут возникнуть проблемы, связанные с выделением тепла. К счастью, разработчикам теперь доступны разнообразные компактные, высокоэффективные импульсные регуляторы с широким диапазоном входных напряжений.

В предлагаемой статье сравниваются три различных подхода к созданию стабилизатора напряжения с выходным напряжением 5 В и максимальным током нагрузки 100 мА, получающего питание от шины 24 В. Синхронный понижающий преобразователь сравнивается с интегральным линейным регулятором и с линейным регулятором на дискретных элементах. Сравнение размеров, КПД, тепловых характеристик, переходных характеристик, шумов, сложности схемы и ее стоимости поможет конструкторам сделать выбор варианта, наилучшим образом отвечающего требованием конкретного приложения.

Условия сравнения

Рисунок 1.Импульсный понижающий регулятор с интегрированными MOSFET.

Напряжение 5 В требуется в большинстве промышленных приложений, использующих шину 24 В, для питания, например, логических схем и низковольтных микропроцессоров. Ток 100 мА был выбран как достаточный для большинства подобных нагрузок. Однако на принятие решения о выборе импульсного или линейного регулятора может повлиять уровень рассеиваемой мощности. Изображенные на Рисунках 1, 2 и 3 схемы собраны на общей печатной плате с использованием абсолютно одинаковых конденсаторов емкостью 1 мкФ на входе и 4.7 мкФ на выходе.

Рисунок 2.Интегральный линейный регулятор с широким диапазоном входных напряжений.

В схеме на Рисунке 1 используется выпускаемый Texas Instruments синхронный понижающий преобразователь TPS54061 с интегрированными силовыми MOSFET. Заметим, что этой схеме не требуется фиксирующий диод, но нужны индуктивность, пять конденсаторов и четыре резистора, часть из которых устанавливается в цепь частотной компенсации петли ОС. Схема настроена таким образом, чтобы в ней можно было использовать такие же входные и выходные конденсаторы, как и в линейных схемах, изображенных на Рисунках 2 и 3.

Рисунок 3.Дискретный линейный регулятор.

Конструкция, изображенная на Рисунке 2, основана на популярном, давно ставшим стандартом отрасли линейном стабилизаторе LM317 с широким диапазоном входных напряжений и выходным током до 1.5 А. В схеме использованы два внешних резистора и два конденсатора. Существенное различие между входным и выходным напряжениями и, соответственно, большая рассеваемая мощность, требуют использования микросхемы в корпусе с низким тепловым сопротивлением (DDPak).

Для реализации схемы на дискретных приборах, показанной на Рисунке 3, требуются транзистор, стабилитрон, два внешних конденсатора и четыре резистора. Стабилитрон с напряжением пробоя 5.6 В подключен к базе NPN транзистора. Падение на переходе база-эмиттер уменьшает выходное стабилизированное напряжение примерно до 5 В. Внешние резисторы принимают на себя рассеяние части избыточной мощности, облегчая тепловой режим транзистора.

Таблица 1 позволяет сравнить три конструкции по количеству используемых компонентов и необходимой площади печатной платы.

Линейные регуляторы напряжения | Статьи / ООО

Линейные регуляторы напряжения

Линейные регуляторы — это простые схемы регуляторов напряжения, обычно используемые в электронике. В этой статье кратко обсуждается, как работают линейные регуляторы, их преимущества и недостатки, различия в линейном регуляторе и важные параметры таблицы.

Как работают линейные регуляторы

Линейные регуляторы используют замкнутый контур обратной связи для смещения элемента прохода для поддержания постоянного напряжения на его выходных клеммах. На сайте компании АО «Созвездие» https://oao-sozvezdie.ru/catalog/101011003-regulyatory_napryajeniya_lineynye/ возможно приобрести линейные регуляторы напряжения по вполне доступной стоимости.

Преимущества линейных регуляторов

Линейные регуляторы, как правило, имеют высокую степень интеграции, включая проходной элемент и контур обратной связи. Некоторые линейные регуляторы, такие как LM317, регулируются при использовании с внешним резисторным делителем.

Линейные регуляторы имеют следующие преимущества:

1. Простота в использовании.

2. Дешевые.

3. Коэффициент отклонения питания. Линейные регуляторы быстро реагируют на изменения входного напряжения, создавая выходное напряжение, которое в основном не имеет пульсаций на входе.

4. Быстро реагируют на изменения напряжения нагрузки.

5. Нет шума переключения. Другие схемы преобразования напряжения, известные как преобразователи постоянного тока, имеют высокочастотный шум переключения. Линейные регуляторы не имеют этой характеристики.

Недостатки линейных регуляторов

Основным недостатком линейных регуляторов является то, что они неэффективны. Это из-за падения напряжения на проходном элементе. Эта неэффективность может вызвать перегрев линейного регулятора. Обратите внимание на ожидаемый отвод тепла для вашего применения и обязательно используйте соответствующий теплоотвод или медную заливку для управления повышением температуры. Если требуется высокая мощность, эффективность или повышающий преобразователь, используйте преобразователь постоянного тока.

Вариации на линейный регулятор

Линейные регуляторы бывают разных видов. Некоторые линейные регуляторы имеют фиксированные выходы. Некоторые имеют выходы, программируемые резисторным делителем. Некоторые регулируют отрицательные напряжения. Регуляторы с малым выпадением напряжения, известные как LDO, имеют небольшое падение напряжения. Некоторые линейные регуляторы включают аккумуляторы для зарядки аккумулятора. Некоторые из них представляют собой сложные программируемые микросхемы, используемые в автоматизированном испытательном оборудовании. Для линейных регуляторов характерно отключение при перегреве.

Выбрать и оформить покупку линейных регуляторов возможно на сайте https://oao-sozvezdie.ru/, перейдя на него по ссылке.

Линейные регуляторы напряжения | Ньюарк

MC7805ABTG

71J5733

Линейный регулятор напряжения, 7805, фиксированный, от 10 до 35 В на входе, 5 В и 1 А на выходе, TO-220-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

10В 35В 7805 Регуляторы напряжения Исправлена ТО-220 3 контакта
MC78L05ACPG

88х5748

Линейный регулятор напряжения, 7805, фиксированный, положительный, от 10 В до 30 В In, 5 В и 0.1А Вых, ТО-92-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

10В 30В 7805 Регуляторы напряжения 100 мА Исправлена ТО-92 3 контакта
MC7815ACTG

98H0725

Линейный регулятор напряжения, 7815, фиксированный, вход 23–35 В, выход 15 В и 1 А, TO-220-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

15В 23В 35В 7815 Регуляторы напряжения Исправлена ТО-220 3 контакта
LM317LBZG

45J0736

Линейный регулятор напряжения, регулируемый, вход от 5 до 35 В, 1.2В до 37В/100мА выход, TO-92-3

ОНСЕМИ

Каждый

Не подлежит отмене/возврату
Запрещенный предмет

Минимальный заказ 2000 шт. Только кратные 2000 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 2000 Мульт: 2000 г.

1.2В 37В 35В 100 мА Регулируемый ТО-92 3 контакта
MC7805CD2TG

71J5741

Линейный регулятор напряжения, 7805, фиксированный, положительный, вход 10–35 В, выход 5 В и 1 А, TO-263-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

10В 35В 7805 Регуляторы напряжения Исправлена ТО-263 (Д2ПАК) 3 контакта
MC7812ACTG

45J1446

Линейный регулятор напряжения, 7812, фиксированный, положительное напряжение, вход 19–35 В, выход 12 В и 1 А, TO-220-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

12В 19В 35В 7812 Регуляторы напряжения Исправлена ТО-220 3 контакта
MC78M05CDTG

88х5751

Линейный регулятор напряжения, 7805, фиксированный, положительный, от 10 В до 35 В In, 5 В и 0.5А Вых, ТО-252-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

10В 35В 7805 Регуляторы напряжения 500 мА Исправлена ТО-252 (ДПАК) 3 контакта
MC7812CTG

88х5762

Линейный регулятор напряжения, 7812, фиксированный, вход 19–35 В, выход 12 В и 1 А, TO-220-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

12В 19В 35В 7812 Регуляторы напряжения Исправлена ТО-220 3 контакта
L7808CV

72К7185

IC, V REG +8.0В, 7808, ТО-220-3

СТМИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

14В 35В 7808 Регуляторы напряжения 1.5А Исправлена ТО-220 3 контакта
MC7824BTG

45J1454

Линейный регулятор напряжения, 7824, фиксированный, вход 33–40 В, выход 24 В и 1 А, TO-220-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

24В 33В 40В 7824 Регуляторы напряжения Исправлена ТО-220 3 контакта
MC7818CTG

45J1452

Линейный регулятор напряжения, 7818, фиксированный, положительный, вход от 20 до 35 В, выход 18 В и 1 А, TO-220-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

18В 27В 35В 7818 Регуляторы напряжения Исправлена 3 контакта
БА17805Т

84R4238

ИС, ЛИНЕЙНАЯ РЕГ, 1А, 5В, TO220

РОМ

Каждый

Доставка в течение 2-4 рабочих дней с нашего склада в Великобритании для товаров в наличии.
Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

7.5В 25В 7805 Регуляторы напряжения Исправлена ТО-220ФП 3 контакта
MC7815CTG

45J1451

Линейный регулятор напряжения, 7815, фиксированный, положительный, вход от 23 В до 35 В, выход 15 В и 1 А, TO-220-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

15В 23В 35В 7815 Регуляторы напряжения Исправлена ТО-220 3 контакта
MC78M05CDTRKG

67H6773

Линейный регулятор напряжения, 7805, фиксированный, положительный линейный, от 10 В до 35 В In, 5 В и 0.5А Вых, ТО-252-3

ОНСЕМИ

Каждый (поставляется на отрезной ленте)

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

10В 35В 7805 Регуляторы напряжения 500 мА Исправлена ТО-252 (ДПАК) 3 контакта
MC78M12CTG

45J1434

Линейный регулятор напряжения, 7812, фиксированный, положительный, 19–35 В In, 12 В и 0.5А Вых, ТО-220-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

12В 19В 35В 7812 Регуляторы напряжения 500 мА Исправлена 3 контакта
MC7805CTG

88х5758

Линейный регулятор напряжения, 7805, фиксированный, от 10 до 35 В на входе, 5 В и 1 А на выходе, TO-220-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

10В 35В 7805 Регуляторы напряжения Исправлена ТО-220 3 контакта
MC7805ACTG

45J1442

Линейный регулятор напряжения, 7805, фиксированный, положительный, вход 10–35 В, выход 5 В и 1 А, TO-220-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

10В 35В 7805 Регуляторы напряжения Исправлена ТО-220 3 контакта
78Л15

35C0951

Линейный регулятор напряжения, фиксированный, 23 В, 24 В, TO-92-3

МУЛЬТИКОМПЛЕКТ PRO

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

15В 23В 7815 Регуляторы напряжения 40 мА Исправлена ТО-92 3 контакта
MC79L15ABPG

26К4414

Линейный регулятор напряжения, 7915, фиксированный, от -35 В до -23 В In, -15 В и 0.1А Вых, ТО-92-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

-15В -35В -23В 7915 Регуляторы напряжения 100 мА Исправлена ТО-92 3 контакта
L7815ACV

72К6026

Линейный регулятор напряжения, 7815, фиксированный, вход от 23 до 35 В, 15 В и 1 шт.5А Вых, ТО-220-3

СТМИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

15В 23В 35В 7815 Регуляторы напряжения 1.5А Исправлена ТО-220 3 контакта
MC7805CDTG

71J5739

Линейный регулятор напряжения, 7805, фиксированный, от 10 до 35 В на входе, 5 В и 1 А на выходе, TO-252-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

10В 35В 7805 Регуляторы напряжения Исправлена ТО-252 (ДПАК) 3 контакта
LM317BTG

45J0735

Линейный регулятор напряжения, регулируемый положительный, первичный вход 40 В, 1.2-37В/1,5А/1 выход, ТО-220-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

1.2В 37В 40В 1,5 А Регулируемый ТО-220 3 контакта
LM337BTG

45J0746

Линейный регулятор напряжения, регулируемый, вход от -40 В до -3 В, -1.Выход от 2В до -37В/1,5А, TO-220AB-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

-1.2В -37В -40В -3В 1,5 А Регулируемый ТО-220АБ 3 контакта
79Л15

35C0955

Линейный регулятор напряжения, фиксированный, -20 В, 15 В, TO-92-3

МУЛЬТИКОМПЛЕКТ PRO

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

-15В -20В 7915 Регуляторы напряжения 40 мА Исправлена ТО-92 3 контакта
MC78L12ACPG

45J1414

Линейный регулятор напряжения, 7812, фиксированный, положительный, 19–35 В In, 12 В и 0.1А Вых, ТО-92-3

ОНСЕМИ

Каждый

Запрещенный предмет

Минимальный заказ 1 шт. Только кратные 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин: 1 Мульт: 1

12В 19В 35В 7812 Регуляторы напряжения 100 мА Исправлена ТО-92 3 контакта

Регулирование напряжения — линейные и импульсные регуляторы • Wolles Elektronikkiste

Об этом посте

В этой статье я хотел бы представить различные варианты регулирования напряжения.Прежде всего, речь идет о том, как вы можете обеспечить определенные напряжения с заданными источниками электропитания. Подробно рассмотрю следующие темы:

Напряжение питания от плат или через них

Любой, кто войдет в мир микроконтроллеров через платы Arduino, будет использовать их имеющуюся удобную инфраструктуру, особенно в начале. Питание платы подается через интерфейс USB. Для питания других элементов, таких как датчики или светодиоды, есть выход 3,3 и 5 вольт.Последнее, по крайней мере, относится к платам Arduino на базе AVR.

Регуляторы напряжения, используемые на платах, также позволяют работать с напряжением питания от 7 до 12 вольт. Для этого используется контакт «VIN» или, например, на Arduino UNO разъем питания.

Arduino Nano: входной пин для напряжения питания и преобразователь напряжения

Пока так удобно. Однако самое позднее, если вы

  • хотят использовать голый микроконтроллер (как в этой статье про ATmega328P или в этой про ATtinys), или
  • вам нужно больше энергии, чем может обеспечить плата (мы скоро узнаем, сколько это нужно),

нужно еще раз подумать о подходящем блоке питания.

Напряжение питания с линейными регуляторами напряжения

Линейные регуляторы напряжения (сокращенно: линейные регуляторы) — это преобразователи постоянного тока в постоянный, которые обычно обеспечивают напряжение от 3 до 24 вольт. Линейный регулятор сравнивает выходное напряжение с эталонным значением. Если выходное напряжение отклоняется, оно соответственно усиливается. Различают фиксированные линейные регуляторы, которые выдают фиксированное значение напряжения, и регулируемые линейные регуляторы.

Для большинства линейных стабилизаторов входное напряжение должно быть на 2–3 В выше желаемого выходного напряжения.

Эффективность линейных регуляторов напряжения

В линейном регуляторе входной ток I равен выходному току. Меняется только напряжение U. Для производительности P это означает:

 P_{in}=U_{in}\cdot I\;\;\;\text{and}\;\;\; P_{выход} = U_{выход}\cdot I 
 P_{рассеивание} = P_{in} - P_{out}=(U_{In}-U_{Out})\cdot I 

Для КПД η:

 \eta=\frac{U_{out}}{U_{in}}\cdot100\% 

Другими словами, чем больше разница напряжений, тем хуже КПД.А поскольку рассеиваемая мощность преобразуется в тепло, может возникнуть необходимость снабдить регулятор напряжения радиатором.

С трансформатором все иначе. Там ток тоже меняется, так что произведение U и I остается постоянным. По крайней мере, это относится к идеальному трансформатору.

Сколько энергии могут подать Arduino UNO, Nano и Pro Mini на контакт 5 В?

Вопрос оставался открытым. При питании от USB ограничение составляет около 500 миллиампер, что связано с интерфейсом USB, а не с Arduino.При питании от VIN или розетки ограничивающим фактором является рассеиваемая мощность преобразователя напряжения на плате. 1 ватт не должен быть превышен. Это означает, например, с питанием 9 вольт:

 1000\, [\text{мВт}]=(9\,[\text{V}]-5\,[\text{V}])\cdot I_{max}\,[\text{мА}] 
 I_{max}=\frac{1000}{4}=250\,[\text{мА}] 

Источник питания для серии L78xx

L7805

Серия L78xx, вероятно, является самой известной серией фиксированных линейных регуляторов.Вы также можете иногда найти их под названием LM78xx, MC78xx или подобным. «xx» обозначает выходное напряжение, которое обычно составляет 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18 или 24 вольта. Таким образом, L7805 обеспечивает 5 вольт, L7824 обеспечивает 24 вольта.

Представители серии L78xx обычно выдают от 1 до 1,5 ампер. Серия L78 S xx выдает ток до 2 ампер. Кроме того, имеется серия L78 M xx для токов до 500 мА и серия L78 L xx до 100 мА.

Регуляторы напряжения

L78xx доступны в различных исполнениях, например, показанная здесь модель TO-220. Контакт 1 — это вход, контакт 2 — это GND, а контакт 3 — выход. Технические характеристики серии L78xx можно найти здесь.

Подключение регуляторов напряжения L78xx

Подключение регуляторов напряжения L78xx очень просто. Вам понадобится всего несколько конденсаторов. В зависимости от типа источника напряжения и нагрузки рекомендуются различные размеры. Очень часто вы встретите комбинацию 330 нФ и 100 нФ.

Пример: напряжение питания 5 вольт вместо 9 вольт с L7805

Чтобы сделать схему еще более устойчивой к колебаниям, вы можете добавить конденсаторы большей емкости:

Источник питания с L7805 с конденсаторами большей емкости
Симметричный источник питания с L78xx и L79xx

Для некоторых приложений, таких как определенные схемы операционных усилителей, вам нужен симметричный источник питания. Для обеспечения отрицательного напряжения вы можете выбрать серию L79xx. Например, для генерации +/- 5 вольт можно использовать следующую схему (для ясности я опустил конденсаторы!):

Симметричный источник питания с L7805 и L7905
Прочие фиксированные линейные стабилизаторы напряжения постоянного тока

Серия L78xx, безусловно, является самой популярной, но существует множество других стабилизаторов постоянного напряжения.Показанный выше Arduino Nano использует AMS1117-5.0 (данные здесь), который, как следует из названия, обеспечивает 5 вольт. Комбинация AMS1117-5.0 и AMS1117-3.3 используется в следующих полезных макетных адаптерах:

Блок питания с макетным адаптером на базе AMS1117

Если для вас проблема, что входное напряжение большинства линейных стабилизаторов должно быть примерно на 2,5 вольт выше, чем выходное напряжение, вы можете прибегнуть к регуляторам напряжения с малым падением напряжения (LDO). Для них минимальная разница напряжений составляет один вольт или меньше.Кстати, AMS1117 также является LDO и поэтому хорошо подходит, если вам нужно питать отдельные компоненты напряжением 3,3 вольта в 5-вольтовом проекте.

Если 2 ампера серии L78Sxx недостаточно, можно перейти на более мощные типы, такие как серия LT108x. Например, LT1083 может обеспечить до 7,5 ампер.

Однако чем особеннее пожелания, тем быстрее растет цена. Если L7805 все еще доступен по цене от 20 до 30 центов, то за LT1083CP придется заплатить немыслимые 10–20 евро.

Блок питания с LM317

LM317

Классикой среди регулируемых линейных стабилизаторов напряжения является LM317. С его помощью вы можете генерировать напряжение от 1,25 до 37 вольт. Входное напряжение должно быть как минимум на три вольта выше выходного. Максимальный ток указан как минимум 1,5 ампера (см. техпаспорт).

LM317 имеет три контакта Adjust (1), Output (2) и Input (3).

Здесь показан дизайн TO-220, но LM317 также доступен в виде SMD.

Подключение LM317

Выходное напряжение LM317 регулируется двумя резисторами. Вот, например, схема, вырабатывающая 5 вольт:

Пример схемы: источник питания с LM317

LM317 устанавливает фиксированное напряжение 1,25 В между OUT и ADJ, которое падает на резисторе R1. Резисторы R1 и R2 служат делителем напряжения, на котором падает выходное напряжение U вых . Следовательно:

 \frac{U_{out}}{R_1+R_2}=\frac{1,25}{R_1} 
 U_{выход}=1.25\cdot \frac{R_1+R_2}{R_1}=1.25\cdot \left( 1+\frac{R_2}{R_1}\right) 

Для R1 рекомендуется значение сопротивления 240 Ом.

Если вы используете регулируемый резистор в качестве R2, то вы гибки в плане выходного напряжения. Однако убедитесь, что вы ничего не повредили только потому, что сопротивление могло быть просто неблагоприятным. Перед тем, как что-либо подключать, лучше измерьте выходное напряжение.

Конденсаторы, выбранные на принципиальной схеме, соответствуют рекомендациям технического паспорта.

LM317 в качестве ограничителя тока

Я не хочу делать эту статью слишком длинной. Поэтому здесь только намек без дальнейших пояснений, что можно использовать и LM317 в качестве ограничителя тока. Если вы перейдете по этой ссылке, вы получите компактное описание, включая онлайн-калькулятор.

Ток покоя линейных регуляторов напряжения

К сожалению, стабилизаторы напряжения потребляют ток даже тогда, когда ток не поступает со стороны выхода. У L7805 я измерил 3 мА при входном напряжении 9 вольт, у LM317 даже 5 мА.Это может быть критерием убийцы проектов на основе батареи.

Блок питания с импульсными стабилизаторами

Основным недостатком линейных регуляторов напряжения является потенциально высокая рассеиваемая мощность. И последнее, но не менее важное: это привело к разработке импульсных стабилизаторов, которые работают намного эффективнее, особенно при больших перепадах входного и выходного напряжения.

Благодаря технологии импульсного регулирования можно не только уменьшить, но и увеличить выходное напряжение по сравнению с входным напряжением.Модули, уменьшающие входное напряжение, называются понижающими преобразователями («Tiefsetzsteller» на немецком языке). Неудивительно, что модули, повышающие входное напряжение, называются повышающими преобразователями («Hochsetzsteller»).

Понижающий преобразователь

Принцип

Постараюсь лаконично своими словами описать принцип работы понижающего преобразователя (надеюсь, на моем английском как-то понятно). Вот схема:

Понижающий преобразователь: принципиальная схема

В этой схеме управляющим элементом является MOSFET.Он открывается и закрывается с высокой частотой. Управляющим параметром является ширина импульса. Если MOSFET является проводящим (открытым), диод закрывается, и ток течет в катушку индуктивности. Индуцируется магнитное поле, противодействующее протеканию тока. Таким образом, ток и напряжение увеличиваются с меньшей скоростью. Если MOSFET заперт, магнитное поле в катушке индуктивности ухудшается, вызывая ток (красивую анимацию можно найти здесь). Электричество хочет продолжать течь, так сказать. Катушка индуктивности потребляет ток, и в этом направлении диод проводит ток, так что на выходе образуется цепь через диод, катушку индуктивности и нагрузку.При взаимодействии катушки индуктивности и конденсатора ток или напряжение сглаживаются.

Индуктор — это своего рода накопитель энергии, который заполняется ровно настолько, насколько это необходимо на выходе. Также важно, чтобы мосфет переключался с высокой частотой. Если бы он переключался медленно, на выходе возникло бы треугольное напряжение, которое снова упало бы до нуля между ними. Благодаря высокой частоте и контролируемой ширине импульса напряжение поддерживается на регулируемом уровне. Тем не менее, осциллограф все же показывает некоторую степень треугольного напряжения (пульсации).Вы увидите это ниже на примере.

Если вы хотите еще раз услышать объяснение другими словами без бомбардировки формулами, я рекомендую это видео на YouTube.

А как насчет P = U x I?

В отличие от линейных регуляторов напряжения, выходной ток больше, чем входной ток, поскольку ток продолжает течь, даже если MOSFET заблокирован.

Напряжение U уменьшается, но ток I увеличивается, поэтому мощность P остается постоянной.Но, конечно, и здесь есть потери, но они гораздо меньше по сравнению с линейными регуляторами.

Например, LM2596

Ниже вы видите понижающий модуль LM2596 с потенциометром для регулировки выходного напряжения. Если вы не хотите заниматься расчетом компонентов (дроссель, конденсатор), такой модуль — хорошее решение.

Фактический LM2596 — это микросхема с 5 контактами. Он доступен в версии для фиксированных 3,3, 5 или 12 вольт (LM2596xx) или регулируемой, как показано здесь.(LM2596-ADJ).

Модуль на базе LM2596-ADJ

По словам поставщика, эта модель может выдавать от 4 до 34 вольт и может работать без радиаторов до 1 ампера. Входное напряжение должно быть как минимум на 2 вольта выше выходного, чтобы LM2596 работал эффективно. По словам поставщика, потери составляют максимум 8%.

Сама микросхема LM2596 будет соответствовать MOSFET с его управлением на схеме, показанной выше. Используя вывод «обратной связи», он проверяет выходное напряжение и соответствующим образом регулирует сигнал ШИМ.Тактовая частота LM2596 составляет 150 кГц, что соответствует периоду 6,66 мкс.

Несколько замеров на модуле LM2596

Я установил LM2596 на выход 5 вольт и включил легкую нагрузку (несколько светодиодов). Затем я использовал осциллограф, чтобы посмотреть на сигнал напряжения. Характерная флуктуация («пульсация») составила чуть более 60 мВ. Однако, к моему удивлению, период (от пика к пику) был довольно близок к 20 мкс вместо ожидаемых 6,6 мкс, что соответствует частоте 50 кГц.Действительно ли здесь был установлен оригинальный LM2596?

Выходное напряжение на модуле LM2596 при малой нагрузке Кривая напряжения при более высокой нагрузке

При более высокой нагрузке интересно посмотреть, как увеличивается коэффициент заполнения ШИМ-сигнала, т. е. отношение «вкл» или «высокий» к периоду. Пульсации также возрастают, здесь почти до 100 мВ. Однако для большинства целей это не будет проблемой.

Понижающий преобразователь для больших токов

Если вам нужны действительно большие токи, напр.от 5 до 10 ампер, то даже относительно небольшие потери понижающих преобразователей приведут к значительному выделению тепла. В этих случаях вы можете использовать таких «монстров», как показано ниже. Кстати, вы можете найти все на Amazon или других интернет-магазинах, если вы ищете «понижающий преобразователь».

Понижающий преобразователь для больших токов Понижающий преобразователь с ограничителем тока

Кстати, преобразователь вверху справа тоже интересен тем, что кроме выходного напряжения можно выставить выходной ток.Затем это можно использовать, например, для управления мощными светодиодами.

Понижающий преобразователь с ограничителем тока Индикатор питания
Более компактные импульсные регуляторы

Вам не обязательно покупать коммутационные контроллеры в виде модуля. Они также доступны в очень компактном исполнении для различных напряжений и токов.

Компактные импульсные регуляторы

Однако стоят такие детали не совсем дешево. До 500 мА они по-прежнему доступны менее чем за 5 евро, за 1,5 или 2 ампера нужно от 10 до 20 евро.У Conrad есть хорошо структурированный ассортимент в этом отношении. Поиск преобразователей постоянного тока в постоянный.

Потребление тока покоя понижающими преобразователями

Понижающие преобразователи, как и линейные регуляторы напряжения, также потребляют значительный ток покоя. Для модуля LM2596 я измерил ток покоя 7 мА при входном напряжении 9 вольт и выходном напряжении 5 вольт.

Чистая микросхема LM2596 имеет контакт включения/выключения. В выключенном состоянии потребляемая мощность находится в диапазоне микроампер.К сожалению, контакт on/pff на модуле не используется.

Повышающий преобразователь

Повышающий преобразователь состоит из тех же частей, что и понижающий преобразователь, отличается только их расположение. И это может быть немного сложнее понять. Вот опять схема:

Повышающий преобразователь: принципиальная схема

Если мосфет открыт (проводит), U I полностью падает на катушку индуктивности. Магнитное поле, которое создает и противодействует току, заряжает индуктор как своего рода накопитель энергии.Если мосфет закрыт, индуктор высвобождает свою энергию. Теперь ток протекает через диод и потребитель на стороне выхода. Конечно, дроссель заряжается даже при запертом мосфете. Важно отметить, что дроссель может запасать больше энергии, когда мосфет открыт, чем когда он заблокирован, так как в последнем случае на дроссель приходится только часть U I .

Примеры

Я протестировал два модуля повышающих преобразователей. Один основан на микросхеме «E50D».Другой основан на микросхеме MT3608. Я нашел только лист данных для микросхемы MT3608 (вот ссылка).

Модули повышающего преобразователя

Модуль на базе E50D выдает фиксированное напряжение 5 вольт. Например, он хорошо подходит для обеспечения напряжения 5 вольт с литиевой батареей (3,7 вольта).

Модуль MT3608 обеспечивает регулируемое выходное напряжение до 28 вольт при входном напряжении от 2 до 24 вольт. Максимальный ток указан как 2 ампера. Я не пробовал, но смею сомневаться, что с помощью этого модуля реально можно подтянуть источник питания на 2 вольта до 28 вольт и вытянуть 2 ампера одновременно.Здесь вам непременно придется проверить, как далеко вы действительно можете зайти. По словам поставщика, КПД составляет 93%.

С помощью осциллографа я снова увидел типичную пульсацию (здесь на модуле E50D):

Питание 5 В с модулем E50D
Применение: Управление микроконтроллером с паровым двигателем

Все еще мотивирован? Немного я еще должен сообщить. Для поднятия настроения продолжим с не совсем серьезным приложением. Я позаимствовал паровой двигатель своего сына и использовал ATtiny85, который, в свою очередь, замигал двумя светодиодами.

Генератор на паровой машине подает переменное постоянное напряжение, которое также зависит от скорости. Я мог достичь максимум около 4 вольт. Конденсаторами я сгладил напряжение, а затем повышающим преобразователем довел его до 5 вольт. Вот видео:

Сила эсбита! Старейшины помнят пахнущее рыбой сухое топливо. Кстати: уже знали, что значит Itbit? «Бреннштофф Эриха Шумма в Tablettenform» — это был бы хороший вопрос для викторины (по крайней мере, для немцев). Но теперь я его раскрыл…

Блок питания с импульсными блоками питания

Напоследок несколько слов о коммутационных блоках питания.Они преобразуют переменный ток 230 вольт в постоянный ток низкого напряжения. Благодаря технологии коммутации вам не нужны большие трансформаторы, потому что необходимый ток преобразуется, так сказать, небольшими порциями. Вот как это выглядит схематично:

Импульсный блок питания: принципиальная схема

Я нашел хорошее объяснение импульсных блоков питания здесь. Краткая версия:

  • Выпрямитель преобразует переменное напряжение в «горбатое» постоянное напряжение.
  • Катушка индуктивности и конденсатор сглаживают напряжение
  • Переключатель (т.грамм. МОП-транзистор) преобразует постоянное напряжение в импульсное.
  • Трансформатор преобразует уровень импульсов напряжения.
  • Дроссель и конденсатор сглаживают импульсное напряжение

Вы можете купить импульсные блоки питания, которые самостоятельно подключаете к сети 230 вольт. Лично я неохотно работаю с 230 вольтами и также очень советую всем, кто точно не знает, что они делают, не делать этого! Я все равно пробовал:

Импульсные блоки питания для установки

Если вы хотите работать от сети и вам нужно 5 вольт, я бы скорее рекомендовал такие блоки питания с выходом USB.С помощью небольшой адаптерной платы стоимостью менее 1 евро можно удобно использовать напряжение на макетной плате.

Импульсный блок питания USB с переходником

Благодарность

Я нашел изображение поста на Pixabay. Благодарю фотографа Йонаса Манске.

Линейные регуляторы — практичные EE

Существует два основных типа преобразователей постоянного тока в постоянный: линейные регуляторы и импульсные регуляторы. Линейные регуляторы относительно просты, но обычно гораздо менее эффективны, чем более сложные импульсные стабилизаторы.Для любого типа преобразователя мощности постоянного тока неэффективность преобразования энергии рассеивается в виде тепла.

Базовый линейный регулятор

Линейный регулятор создает выходное напряжение, полученное из входного напряжения через транзистор, который управляется обратной связью. Выходное напряжение делится и сравнивается с опорным напряжением с помощью компаратора, который управляет базой транзистора. Обратная связь подключена к отрицательному входу компаратора, потому что в этой конфигурации база транзистора включается, когда выходное напряжение падает, заставляя транзистор открываться больше и уменьшая сопротивление между Vin и Vout.

Говоря простым языком, линейный регулятор подобен резистору контроллера. Входящий ток практически такой же, как и вытекающий ток, поскольку схема управления потребляет незначительную величину тока по сравнению с током, потребляемым силовой нагрузкой. Как и во всех электронных компонентах, мощность, рассеиваемая линейным регулятором, представляет собой произведение напряжения на нем на ток через него. Рассеиваемая мощность также равна входной мощности минус выходная мощность по закону сохранения энергии.Рассеиваемая мощность равна падению напряжения Vin – Vвых, умноженному на ток Iвых.

И
ВЫХОД = Я ВХОД
P
ПОТЕРЯ = (V IN – V OUT ) * I OUT
P
ПОТЕРЯ = P ВХОД – P ИСХОД

Рассеивание энергии может быстро выйти из-под контроля. Преобразование шины 5 В в шину 3,3 В для подачи одного ампера или 3,3 Вт мощности будет рассеивать (5 — 3,3) / 1 = 1,7 Вт.Это половина вашей выходной мощности, 50% неэффективности! И достаточное охлаждение 1,7 Вт — нетривиальная задача. Как правило, охлаждение до 1 Вт часто можно обеспечить, просто распределяя тепло по земляным пластинам, для охлаждения 1–3 Вт может потребоваться радиатор на компоненте, кроме того, вам может понадобиться подумать о вентиляторе или специальном радиаторе.

Неэффективность пропорциональна падению напряжения между входом и выходом, поэтому минимизация этого значения сводит к минимуму рассеиваемую мощность при фиксированном токе нагрузки.За последнее десятилетие производители линейных регуляторов выпустили регуляторы с малым падением напряжения (LDO) , которые работают при перепаде между входом и выходом до 200 мВ или даже меньше.

Таким образом, линейные стабилизаторы используются, когда разница между входным и выходным напряжением невелика или требования к току нагрузки невелики. Они отлично подходят для приложений, где они будут рассеивать 1 Вт или меньше. Кроме того, или если у вас есть строгие требования к эффективности, например, для устройства с батарейным питанием, начните думать об использовании импульсного стабилизатора.

Полезные видео

Отличный учебный модуль от Texas Instruments: https://training.ti.com/linear-regulator-fundamentals-types-linear-regulators

Вот еще один учебный модуль от TI, в котором основное внимание уделяется температурным характеристикам линейных регуляторов.

Преобразователи напряжения

и регуляторы напряжения: в чем разница?

Одним из наиболее важных элементов использования электричества для питания является возможность получить необходимое количество напряжения для питаемого предмета.Стандартное напряжение домашней электрической розетки в США составляет 120 вольт (хотя оно может быть и 110 вольт, в зависимости от случая). 1

Поскольку напряжение может колебаться, а различным устройствам для работы требуется разное напряжение, важно убедиться, что подача электроэнергии к элементу постоянна и соответствует его конкретным потребностям в напряжении. Вот где на помощь приходят преобразователи и регуляторы напряжения.

Преобразователи напряжения

Преобразователь напряжения представляет собой электрический компонент, который:

  • Возможность изменения напряжения от входного источника питания до желаемого
  • Часто используется вместе с другими частями блока питания.
  • Также обычно продается для использования с приборами во время путешествий, поскольку потребляемая мощность может различаться в зависимости от географического положения или от источника.
    • Для путешественников по всему миру они часто продаются как «дорожные адаптеры».

В большинстве бытовых применений преобразователь мощности берет напряжение из настенной розетки и снижает его до необходимого напряжения.

Пример: Simran AC-5000
  • Мощность 5000 Вт с возможностью повышать (увеличивать) или понижать (уменьшать) напряжение
    • 110 В/117 В/120 В до 220 В/230 В/240 В или 220 В/230 В/240 В
  • Вход: 110/120 В или 220/230/240 В
  • Выход: 110 В/120 В или 220 В/230 В/240 В
  • Сертифицировано CE
  • Мощный трансформатор непрерывного действия

Регуляторы напряжения

В отличие от преобразователя напряжения, который фактически изменяет величину напряжения, регулятор напряжения представляет собой часть оборудования, которая:

  • Используется для поддержания постоянного уровня напряжения в заданной цепи независимо от изменений условий нагрузки или входа.
  • Встречается двух типов: линейный и коммутационный.
    • Линейные регуляторы обычно используются для питания устройств, требующих небольшого количества электроэнергии, или в ситуациях, когда вход и выход примерно одинаковы.
    • Импульсные регуляторы
    • гораздо более эффективны и могут использоваться для более мощных приложений при сохранении небольшого размера.

Часто используется в электронных и механических компонентах, таких как компьютерные блоки питания и автомобильные генераторы, для контроля и поддержания постоянного выходного напряжения.

Регулятор напряжения работает, сравнивая выходное напряжение с требуемым опорным напряжением. С помощью контура управления с отрицательной обратной связью система способна непрерывно регулировать и исправлять любые ошибки напряжения по мере их возникновения.          

Преобразователи и регуляторы напряжения от 110 220 В

Независимо от того, нужно ли вам преобразовать мощность для определенного устройства или просто поддерживать стабильное напряжение, на сайте 110220volts.com есть все, что вам нужно, чтобы дать вашим электропотребляющим устройствам необходимый «сок».Кроме того, 110220Volts предлагает отличные цены на другую электронику, включая телефоны, стереосистемы, преобразователи видеокассет, мультисистемные телевизоры, бескодовые DVD-рекордеры и многое другое.

Чтобы узнать больше о нашей продукции или задать любые вопросы о преобразователях и регуляторах напряжения, свяжитесь с одним из наших специалистов сегодня по телефону (800) 827-9978 или посетите нас в Глендейл-Хайтс!

Источник

  1. https://www.reference.com/home-garden/standard-voltage-home-electrical-outlet-cafa76cd092e1ee8

(PDF) Сравнительное исследование методов линейного и нелинейного управления, применяемых к повышающему преобразователю постоянного тока в качестве регулятора напряжения

Заключение

В данной работе представлено сравнительное исследование систем управления.Была оценена производительность линейных контроллеров

, скользящего режима и нечеткого скользящего режима, применяемых к преобразователю постоянного тока

типа Boost. Моделирование показало, что система управления, использующая все три метода управления

, работала, как и ожидалось, при изменении входного напряжения, обычном нарушении в приложениях

, использующих силовые электронные преобразователи. Было замечено, что реализация систем управления

скользящим режимом и его адаптация с использованием нечеткой логики более надежны, чем

с использованием линейного управления.Кроме того, скорость отклика системы улучшена, а перерегулирование резко уменьшено. Реакция системы при использовании метода FSMC медленнее, чем при использовании SMC,

, однако явления вибрации уменьшаются. Более подробная информация будет представлена ​​в окончательной версии

полной статьи, например, моделирование систем управления и оценка поведения системы

при других возмущениях.

Ссылки

[1] Сильва, Дж. Ф., Пинто, С.Ф.: Методы управления импульсными силовыми преобразователями. В: Rashid, M.

H. Power Electronics Handbook: Devices, Circuits and Applications, 2. ed., Academic Press,

2006.

[2] Уткин, В., Гульднер, Дж., Ши, Дж. .: Управление скользящими режимами в электромеханических системах. Taylor

& Francis, 1999.

[3] Seshachalam, D., Tripathi, R.K., Chandra, D.: Практическая реализация скользящего режима

Control for Boost Converter. Материалы конференции IEEE Asia Pacifc по схемам и системам

, стр.650-653, декабрь 2006 г.

[4] Алаа, Х., Ди Лорето, М., Эрик, Б., Паскаль, В., Гай, К., Джерард, Р.: Скользящее управление режимом повышения

преобразователь: приложение к системе накопления энергии через суперконденсаторы. Материалы 13-й Европейской конференции по силовой электронике и приложениям

, стр. 1–10, 2009 г.

[5] Саад, Б.К., Сахбани, А., Бенрежеб, М.: Управление скользящим режимом и нечеткое скользящее управление

Управление для преобразователей постоянного тока. В: Бартошевич, А.: Управление скользящим режимом, Intech Open,

2011.

[6] Аллауа, Б., Лауфи, А.: Применение надежного синтеза контроллера с нечетким скользящим режимом

на источнике питания преобразователя постоянного тока с повышающим напряжением для силовой установки электромобиля.

Журнал электротехники и технологий Vol. 6, № 1, стр. 67-75, 2011.

[7] Шамим-уль-Алам, М.; Куамруззаман, М .; Рахман, К.М.: Повышающий преобразователь постоянного тока со скользящим режимом

на основе нечеткой логики. Материалы 6-й Международной конференции по электротехнике и вычислительной технике

, стр.70-73, 2010.

Руководство по выбору лучшего преобразователя постоянного тока в постоянный для вашего приложения

Автор: Faisal Hussien, Ph.D. и Brittany Eckmann
Пересмотрено: 14 марта 2019 г. Стивеном М. Ноланом, Vidatronic

РЕФЕРАТ

Преобразователи постоянного тока в постоянный ток широко используются в большинстве портативных устройств. Они эффективно генерируют различные регулируемые напряжения питания для различных подблоков на одной и той же системной плате. Типичная системная плата для любого портативного устройства может легко содержать множество переключающих преобразователей.Этот огромный рынок приводит к существованию сотен различных преобразователей постоянного тока, поставляемых несколькими поставщиками. Эти преобразователи варьируются от крошечных корпусных деталей без внешних компонентов до крупных деталей с несколькими внешними компонентами для правильной работы, что затрудняет выбор наилучшего варианта.

В этом техническом документе описана процедура выбора подходящего импульсного преобразователя постоянного тока для конкретного применения. В нем подробно объясняются базовые показатели, показатели производительности и необязательные показатели.Он также демонстрирует другие практические аспекты, которые иногда упускают из виду разработчики систем. Приведено несколько примеров приложений.

Узнайте больше на сайте vidatronic.com.

ВВЕДЕНИЕ И ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для всех высокопроизводительных приложений требуется специальное, регулируемое и стабильное напряжение питания. Это не может быть гарантировано с помощью традиционной аккумуляторной технологии, и для создания необходимого питания требуется схема промежуточного регулятора напряжения.Регуляторы напряжения не только обеспечивают регулирование питания, но и обеспечивают изоляцию помех между различными блоками, использующими один и тот же источник питания. На рис. 1 показана концепция регулирования напряжения и то, как она помогает в процессе изоляции. Регулирование источника питания в соответствии с минимальными требованиями конкретного приложения продлевает срок службы батареи, что имеет решающее значение для всех портативных приложений.

Рис. 1. Использование регуляторов напряжения для шумоизоляции встроенного источника питания

Технология управления питанием связана с оптимальной конструкцией регуляторов напряжения, мониторов напряжения, опорных источников напряжения и опорных токов.Он направлен на создание всех необходимых опорных значений напряжения и тока (включая источник напряжения) для определенного приложения эффективно и с минимальными потерями мощности.

Регуляторы напряжения могут быть одного из трех основных типов: линейные регуляторы (например, регуляторы с малым падением напряжения), импульсные регуляторы и зарядовые насосы.

Линейные регуляторы используются в компактных и чувствительных к шуму устройствах; например, радиочастотные схемы и высокоточные аналоговые схемы. Однако типичные линейные стабилизаторы имеют относительно низкий КПД, особенно при работе с большим падением напряжения, что напрямую влияет на срок службы батареи.Импульсные преобразователи обычно используются в приложениях, требующих высокой эффективности, таких как процессоры и микросхемы памяти для портативных устройств. Более того, во всех приложениях, требующих полной изоляции входа и выхода постоянного тока, нет иного выбора, кроме как использовать переключающие преобразователи. Наконец, зарядовые насосы можно рассматривать как подкатегорию импульсных преобразователей, но из-за их способности к малому току они разделены, поскольку они обслуживают различные типы приложений с низким энергопотреблением (например, светодиоды).

Рынок полупроводников насыщен различными типами линейных и импульсных стабилизаторов.Главный вопрос для всех проектировщиков систем: «Как выбрать лучший регулятор для моего приложения?» Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понимать метрики конвертера. Эти метрики можно разделить на основные метрики, которые большинство дизайнеров используют в качестве отправной точки. Эти основные показатели можно использовать для сужения области поиска, но не для достижения оптимальной производительности. Затем идут показатели производительности. Это действительно то, что отличает один преобразователь от другого. Только хорошее понимание необходимого приложения приводит к правильному набору показателей производительности.Наконец, дополнительные функции. Они добавляют преобразователю некоторые дополнительные функции, повышающие его надежность и гибкость в различных сценариях эксплуатации. И наконец, что не менее важно, это практические аспекты, которые чаще всего упускают из виду разработчики новых систем. Практические аспекты требуют полного знания среды приложения, а также того, какие другие блоки существуют на той же плате или чипе. Это может резко увеличить общую стоимость системы или снизить производительность соседних чипов.

Этот технический документ призван помочь разработчикам систем выбрать лучший импульсный преобразователь постоянного тока для своего приложения.Это делается путем описания всех вышеупомянутых метрик и предоставления процедуры оптимального выбора. Затем приводятся примеры применения из реальной жизни.

Аналогичный информационный документ содержит информацию о том, как выбрать лучший линейный регулятор с малым падением напряжения (LDO) для вашего приложения, который можно загрузить в разделе «Дополнительная литература» ниже.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОСОБЕННОСТИ И ПАРАМЕТРЫ

Различные области применения предъявляют различные требования к преобразователям постоянного тока.Четко понимая различные параметры преобразователя и требования различных приложений, разработчики систем могут выбрать правильный преобразователь постоянного тока для своего приложения. Ниже перечислены важные функции и параметры, а также их значение.

Рассмотрение входного/выходного напряжения

В зависимости от разницы между входным и выходным напряжениями следует использовать различные типы преобразователей. Если VOUT меньше VIN, используется понижающий преобразователь (BUCK).Если VOUT больше, чем VIN, используется повышающий преобразователь (BOOST). Если требуются оба случая, используется преобразователь BUCKBOOST. Если VOUT и VIN имеют разную полярность, используется инвертирующий преобразователь.

Функция изоляции входа-выхода

В некоторых приложениях требуется полная изоляция по постоянному току между входными и выходными портами преобразователя. Обычно это требует использования преобразователя на основе трансформатора.

Регулирование линии постоянного тока Параметр

Регулирование линии постоянного тока определяется как результирующее изменение выходного напряжения при заданном изменении входного напряжения.Это измерение выполнено в условиях малой рассеиваемой мощности.

Параметр регулирования нагрузки постоянного тока

Регулирование нагрузки постоянного тока представляет собой изменение выходного напряжения при статическом изменении выходного тока (нагрузки).

Параметр эффективности

Эффективность мощности определяется как процент входной мощности, которая передается на выход, и выражается как:

Эффективность идеального импульсного преобразователя может приближаться к 100%.Соотношение между средним входным током и средним выходным током противоположно соотношению между входным напряжением и выходным напряжением. Это поддерживает равенство между входной мощностью и выходной мощностью. Настоящая, практичная схема преобразователя потребляет энергию, как статическую, так и динамическую. В результате POUT меньше, чем PIN. Чтобы максимизировать эффективность DCDC, внутренние потери преобразователя (статические и динамические) должны быть минимизированы.

Диапазон входного напряжения (VIN) Параметр

Диапазон входного напряжения определяет максимальное и минимальное допустимое входное напряжение для преобразователя.Входные напряжения, превышающие максимально допустимый вход, могут повредить преобразователь.

Максимальный выходной ток (IOUT) Параметр

Этот параметр представляет собой максимальный выходной ток, который может обеспечить преобразователь при соответствии параметрам, указанным в техническом описании.

Функция работы без тока нагрузки

Для некоторых приложений требуется, чтобы преобразователь поддерживал стабильное выходное напряжение и обеспечивал хорошую производительность в условиях отсутствия текущей нагрузки (например, приложения проверки активности CMOS RAM).Некоторые преобразователи могут страдать от снижения производительности или нестабильности без нагрузки.

Параметр шума выходного напряжения

Характер переключения импульсных преобразователей приводит к появлению на выходе тона с гармониками. Этот тон соответствует частоте переключения силовых транзисторов. Помимо этого тона, параметр шума выходного напряжения представляет собой среднеквадратичное выходное шумовое напряжение, генерируемое только преобразователем (включая шум опорного напряжения, поскольку предполагается, что преобразователь имеет встроенное опорное напряжение) в заданном диапазоне частот (обычно от 10 Гц до 100 кГц) при постоянном выходном токе и чистом входном напряжении.

Параметр точности выходного напряжения (VOUT)

Точность выходного напряжения описывает типичное и наихудшее отклонение среднего выходного напряжения по отношению к номинальному выходному напряжению преобразователя. Общая точность выходного напряжения также включает в себя влияние регулирования сети и регулирования нагрузки.

Диапазон выходного напряжения Параметр

Выходное напряжение преобразователя может быть фиксированным или регулируемым. Если выходное напряжение регулируется, важно знать максимальное и минимальное допустимое выходное напряжение, а также необходимые шаги программирования.

Функция защиты от перегрузки по току

Эта функция ограничивает максимальное значение тока, которое может обеспечить преобразователь. Этот предел установлен для защиты преобразователя и системы в условиях короткого замыкания или сильного тока.

Функция защиты от перегрева

Эта функция отключает преобразователь, когда температура кристалла превышает указанный уровень высокой температуры. Преобразователь снова включается, когда температура падает до безопасного значения.

Коэффициент ослабления источника питания (PSRR) Параметр

Коэффициент подавления помех источника питания показывает, насколько хорошо преобразователь подавляет электрические помехи на входе источника питания путем измерения изменения выходного напряжения.

Ток покоя (IQ) Параметр

Ток покоя, также называемый током заземления, — это ток, используемый для работы преобразователя и не подаваемый на нагрузку. IQ измеряется, когда преобразователь включен, а выходной ток/ток нагрузки равен нулю (0).Небольшой ток покоя необходим для максимизации выходной эффективности преобразователя, снижения нагрева и продления срока службы батареи в приложениях с батарейным питанием.

Функция плавного пуска

Функция плавного пуска гарантирует, что выходное напряжение будет медленно возрастать от нуля до требуемого выходного напряжения. Плавный пуск полезен для предотвращения пускового тока во время пуска, который может привести к повреждению блока преобразователя или нагрузки. Он поддерживает монотонный разгон для безопасного пуска нагрузки.Кроме того, это позволяет избежать ложного срабатывания клещей активного источника питания ESD.

Работа с плавным остановом Особенность

Плавный останов гарантирует медленное управляемое снижение выходного напряжения, когда преобразователь отключен.

Ток отключения (ISD) Параметр

Ток отключения — это ток утечки через преобразователь, когда преобразователь отключен или питание отключено.

Параметр времени запуска или включения

Время запуска — это время между передним фронтом разрешающего сигнала и достижением выходным напряжением 90 % или 95 % своего номинального значения.

Параметр регулирования переходных процессов в линии

Параметр регулирования переходных процессов в линии обеспечивает меру способности преобразователя поддерживать постоянное выходное напряжение с переходным скачком на входе.

Параметр регулирования переходного режима нагрузки

Регулирование переходного режима нагрузки определяется как изменение выходного напряжения в результате заданного динамического (ступенчатого) изменения выходного тока. Регулирование переходного режима нагрузки включает выброс (разница между максимальным Vвых. и начальным Vвых. тест регулирования, когда выходной ток изменяется на большее значение).

Функция протокола интерфейса

Указывает тип цифрового интерфейса, используемого для управления параметрами программирования и режимом работы преобразователя. Этот интерфейс может быть I2C (межинтегральная схема), VID (идентификация напряжения) или SPI (последовательный периферийный интерфейс).

Температурный коэффициент Параметр

Температурный коэффициент описывает изменение выходного напряжения в зависимости от изменения температуры.Обычно он измеряется в «частях на миллион» (ppm). Параметр Амплитуда пульсаций выходного напряжения Амплитуда пульсаций выходного напряжения определяет максимальную размах амплитуды пульсаций выходного напряжения.

Функция контроля выходного тока

Эта функция позволяет преобразователю выдавать сигнал, пропорциональный среднему выходному току.

ВЫБОР ВАШЕГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

При таком большом количестве параметров преобразователя разработчикам системы обычно трудно выбрать подходящий или лучший преобразователь для определенного применения.Какие параметры являются критическими? Есть ли какие-либо параметры, которые могут быть скомпрометированы для снижения общей стоимости? Есть ли какая-то скрытая информация, которую мы должны искать для успешного продукта?

Чтобы упростить процесс выбора преобразователя, мы рекомендуем разделить параметры преобразователя на три группы:

Основные параметры постоянного тока

Преобразователь постоянного тока должен работать в диапазоне требуемых параметров постоянного тока, чтобы обеспечить требуемую функциональность для конкретное приложение.Типичными основными параметрами постоянного тока являются диапазон входного напряжения, диапазон выходного напряжения и максимальный требуемый выходной ток.

Требуемые функции и рабочие параметры переменного тока

Преобразователь постоянного тока должен обеспечивать требуемые функции, а производительность должна соответствовать требуемым параметрам переменного тока, чтобы обеспечить надлежащую производительность для конкретного приложения. Типичными рабочими параметрами переменного тока являются КПД, пульсации выходного напряжения и стабилизация переходных процессов нагрузки.

Дополнительные дополнительные функции

Они могут потребоваться или не потребоваться для конкретного приложения.Например, если преобразователь является частью большой SoC, которая уже включает в себя датчик температуры, датчик температуры внутри преобразователя может оказаться бесполезным.

В таблице 1 показаны функции и параметры, разделенные на каждую из этих трех групп.

Таблица 1. Коммутационный преобразователь параметров разделен на три группы

2 2 Начать работу 2
Basic DC Дополнительные дополнительные функции
диапазон входного напряжения эффективность Интерфейсный протокол
Максимальный выходной ток Выходное напряжение Выходное напряжение 0 Перегрузочная защита
Изоляция ввода Температурный коэффициент Защита от входного напряжения Ограждение
Точность выходного напряжения DC Regulation Плавный останов
Диапазон выходного напряжения Регулирование нагрузки постоянным током
Защита от перегрузки по току Работа без нагрузки
выходных SHOUM
отказ от электропитания
отключение тока
запуск или поворот Time
линия переходные регулировки
нагрузка преходящего регулирования

При рассмотрении параметров и функций преобразователей постоянного тока важно понимать различные компромиссы между показателями производительности.Это помогает определить реалистичные ожидания от преобразователя постоянного тока, который лучше всего подходит для вашего приложения.

  • Небольшие пульсации выходного напряжения: требуются более крупные L- и C-компоненты вне микросхемы и, следовательно, большая площадь и стоимость печатной платы.
  • Высокая эффективность: требуются переключатели большего размера и, следовательно, большая площадь кристалла.
  • Меньшие внешние компоненты: требуются более высокие частоты переключения и, следовательно, более высокие динамические потери и снижение эффективности.
  • Высокая выходная мощность: требует большей площади кристалла для более крупных коммутаторов, а также высокопроизводительной корпусной технологии и, следовательно, более высокой стоимости.

Практические аспекты

Помимо вышеупомянутых параметров, необходимо учитывать множество практических аспектов. Некоторые из этих аспектов упомянуты ниже:

Внешние схемы снижения электромагнитных помех

Для некоторых устройств требуются внешние компоненты схемы, чтобы справляться с экстремальными электромагнитными помехами и поддерживать надежность устройства (например, внешние фильтры).

Площадь печатной платы

Проверьте значения, стоимость и размеры всех внешних компонентов на предмет минимальной площади печатной платы.Кроме того, проверьте тип и размер корпуса и ограничения конструкции печатной платы, предоставленные поставщиком, для обеспечения оптимальной производительности, а также снижения электромагнитных помех.

Пульсации входного напряжения

Импульсные преобразователи отводят импульсный ток от источника входного напряжения. Этот импульсный ток вызывает большие пульсации входного напряжения. Они всегда подавляются входным конденсатором до минимального значения. Подходит ли это минимальное значение для вашего приложения? Другие блоки, использующие один и тот же вход напряжения питания, могут испытывать понижение напряжения, вызывая многократные сбросы или нестабильность системы.

Рабочая температура

Разработчик системы должен знать температуру окружающей среды, тип корпуса и его тепловое сопротивление, корпус системы и его тепловое сопротивление, а также максимальную рабочую температуру импульсного преобразователя. Используя эту информацию, можно решить, требуется ли механизм отвода тепла (например, радиаторы). Это напрямую влияет на стоимость системы.

Интенсивность отказов

Каково среднее время безотказной работы (MTTF) этого преобразователя? Соответствует ли он вашим требованиям к надежности? Или это будет узким местом продукта с коротким жизненным циклом?

Частота пульсаций на выходе

Большие пульсации на выходе не имеют значения, если их частота выходит за пределы вашего приложения.Важно проверить частоту переключения преобразователя и решить, как она влияет на ваше приложение. Примечание: необходимо изучить подробный анализ интермодуляции и распределения гармоник для многотональной среды.

Другие функции защиты

Существуют ли какие-либо связанные с приложением риски, которые необходимо устранить? Например, возможен ли перерегулирование входного питания из-за совместного использования питания с другими преобразователями? В некоторых случаях для надежной работы необходима защита от перенапряжения.

Количество импульсных преобразователей на приложение

Высокопроизводительные импульсные преобразователи могут быть громоздкими и дорогостоящими. Если не существует ограничений по производительности, рекомендуется использовать один импульсный преобразователь для питания как можно большего числа блоков.

Изолированные и неизолированные преобразователи

Для изолированных преобразователей требуется трансформатор, мощность которого пропорциональна максимальному требуемому току. Изолированный преобразователь следует использовать только в случае необходимости.

Процедура выбора преобразователя

Чтобы выбрать лучший преобразователь для вашего приложения, мы рекомендуем следующий пятиэтапный процесс:

  1. Выберите группу преобразователей, которые соответствуют основным параметрам для вашего приложения. Например, каков требуемый диапазон входного и выходного напряжения? Вам нужна изоляция ввода-вывода? Какова максимальная потребляемая мощность?
  2. Расположите параметры столбца производительности в Таблице 1 в порядке приоритета в зависимости от их важности для вашего приложения.Затем из группы преобразователей, выбранных на шаге №1, выберите преобразователи, соответствующие этим упорядоченным параметрам, в указанном порядке.
  3. На этом шаге сузьте выбор до одного параметра производительности, наиболее важного для вашего приложения.
  4. Подробно изучите упомянутые выше практические аспекты, чтобы помочь в выборе преобразователя.
  5. Теперь, когда вы выбрали преобразователь, узнайте, какие дополнительные параметры преобразователь предлагает для вашего приложения.

ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Ниже перечислены несколько примеров применения переключающего преобразователя и рабочие параметры, важные для каждого из них. Пожалуйста, свяжитесь с Vidatronic по адресу [email protected], если ваше конкретное приложение не обсуждается в этом техническом документе. Мы будем рады помочь вам с вашим конкретным приложением.

Дисплеи AMOLED (Active Matrix OLED) в носимых устройствах

Поскольку для носимых устройств требуется ограниченная площадь печатной платы и, как правило, длительное время работы от батареи, эффективность системы чрезвычайно важна при разработке этих продуктов.Для питания AMOLED-дисплеев в носимых устройствах требуются импульсные преобразователи постоянного тока, которые обеспечивают высокую энергоэффективность и высокую точность выходного напряжения.

Память DDR-SDRAM

Для памяти DDR-SDRAM требуются импульсные преобразователи постоянного тока с жесткими требованиями к точности и способностью поддерживать быстрые переходные процессы нагрузки.

Зарядное устройство/USB-порты для зарядки портативных устройств

Каждый хочет, чтобы его смартфон, планшет или портативный аккумулятор заряжались быстро, не нагревая портативные устройства.Для этого приложения можно использовать синхронный преобразователь BUCK. Обычно зарядным портом для мобильного устройства является порт micro USB. Он принимает регулируемое напряжение 5 В. Цепи зарядки находятся внутри мобильного устройства, которое часто представляет собой преобразователь BUCK.

DVFS (динамическое масштабирование напряжения и частоты)

Компромисс между производительностью и мощностью в микропроцессорах и схемах цифровой обработки сигналов осуществляется с помощью переключающих преобразователей. Увеличение питания цифровой схемы приводит к увеличению производительности (скорости) за счет динамического энергопотребления и наоборот.

Системы сбора энергии

Высокоэффективные импульсные преобразователи являются жизненно важным блоком в системах сбора энергии. Это наиболее адекватный метод регулирования напряжения в таких маломощных системах. Повышающие преобразователи с синхронизируемым входным импедансом используются для работы MPPT (отслеживание точки максимальной мощности).

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА VIDATRONIC

Импульсные преобразователи Vidatronic обладают непревзойденной производительностью, что делает их идеальными для множества энергетических приложений.Наша технология преобразования имеет несколько особенностей, которые существенно повышают ценность системного решения в целом:

  • Наименьшее общее решение благодаря встроенной компенсации и точным встроенным источникам опорного напряжения и тока (нет необходимости в дополнительных внешних компонентах смещения)
  • Энергоэффективность 95 % при средней нагрузке и выше
  • Энергоэффективность 85 % при малых нагрузках
  • Пульсации выходного напряжения менее ±10 мВ
  • Недорогие корпуса с проволочным соединением
  • Точность выходного напряжения лучше ±1 %, без подстройки
  • Максимальный выходной ток (IOUT) от 1 мА до 5 А
  • Выброс/недостаток менее ±50 мВ
  • Управляемый плавный пуск и плавный останов
  • Защита от перегрузки по току и перегреву
  • Маленькая площадь кремния и уменьшенное количество контактов
  • Дополнительный интерфейс I2C
  • Надежное управление температурным режимом, подходящее для небольших корпусов
  • Различные методы обратной связи для легких l Нагрузка для обеспечения высокой эффективности

ОБЗОР

Современные сложные системы добавляют все больше и больше функций, требующих нескольких уровней напряжения питания.Импульсные преобразователи постоянного тока в постоянный являются ключевым компонентом, используемым в различных приложениях. С помощью этой простой процедуры и справочника по параметрам/приложениям разработчики систем могут выбрать наилучший импульсный преобразователь для любого применения.

Для получения дополнительной информации о DC-DC преобразователях и других IP-ядрах Vidatronic перейдите по адресу: http://www.vidatronic.com/ipsolutions/ или свяжитесь с Vidatronic, чтобы узнать, как мы можем предоставить лучшее IP-ядро DC-DC преобразователя для вашего заявление.

Далее Чтение

Список сокращений

1 EMI 2 2 2 2 PCB 2 2 2 2
AMOLED Active Matrix Органические светодиодные диод
DDR-SDRAM Двойные данные Скорость синхронной динамической случайной доступной памяти
DVFS
DVFS
EMI Electro-Magnetic Interference
I2C Интернет интегрированной схемы I2C
iQ
ISD
isd Закрытый ток
LDO
LDO
LED
Светодиод Светодиод
MPPT Максимальная отслеживание мощности
MTTF Среднее время к ошибкам
PCB
PPM PPM частей на миллион
PSRR Refection электропитания
RAM RAMAMET
RMS Средний квадрат
SOC
SOC
SPI
SPI
USB Универсальный серийный автобус
VID Идентификация напряжения

Если вы хотите загрузить копию этого документа, нажмите здесь

Что такое преобразователь постоянного тока в постоянный? – х-инженер.org

A Преобразователь постоянного тока в постоянный представляет собой электрическую систему (устройство), которая преобразует источники постоянного тока (DC) с одного уровня напряжения на другой. Другими словами, преобразователь постоянного тока принимает в качестве входного сигнала входное напряжение постоянного тока и выдает другое напряжение постоянного тока. Выходное напряжение постоянного тока может быть на выше или на ниже , чем входное напряжение постоянного тока. Как следует из названия, преобразователь постоянного тока работает только с источниками постоянного тока (DC), а не с источниками переменного тока (AC).

Преобразователь постоянного тока также называется силовым преобразователем постоянного тока или регулятором напряжения .

Изображение: принцип работы преобразователя постоянного тока

Если у нас есть две электрические системы, работающие при разных уровнях напряжения, один высокий уровень (140 В), а другой низкий уровень (14 В), DC-DC преобразователь может преобразовывать напряжение между ними из высокого в низкое или из низкого в высокое. Переход от одного уровня напряжения к другому рычагу напряжения выполняется с некоторыми потерями мощности . В зависимости от рабочей точки преобразователя постоянного тока (напряжение и ток) и типа преобразователя КПД может составлять от 75 % до 95 % и более.

Преобразователь постоянного тока в электромобиль с аккумуляторной батареей (BEV) используется для преобразования высокого напряжения батареи (например, 400 В) в низкое напряжение постоянного тока (например, 12 В) для обычных нагрузок 12 В (освещение, мультимедиа, электропитание). окна и др.).

Преобразователь постоянного тока — это силовой преобразователь, который преобразует источник постоянного тока (DC) с одного уровня напряжения на другой, временно сохраняя входную энергию, а затем высвобождая эту энергию на выходе с другим напряжением. Аккумулирование электрической энергии может осуществляться либо в компонентах хранения магнитного поля (катушки индуктивности, трансформаторы), либо в компонентах хранения электрического поля (конденсаторы).

КПД преобразователей постоянного тока

Электрическая мощность P [Вт] является произведением напряжения U [В] на электрический ток I [A] .

\[P = U \cdot I \tag{1}\]

Если, например, входное напряжение U в = 120 В и максимальный ток I в = 5 А , это будет дайте входную мощность:

\[ P_{in} = 120 \cdot 5 = 600 \text{W} \]

Поскольку электроэнергия сохраняется ( P из = P из ), и мы предполагаем что DC-DC преобразователь не имеет потерь (100 % эффективность), для выходного напряжения U out = 14 V , мы можем рассчитать выходной ток как:

\[ I_{out} = \frac{P_{ out}}{U_{out}} = \frac{600}{14} = 42.86  \text{ A} \]

В реальности будут некоторые потери, связанные с преобразованием, а максимальный выходной ток будет меньше расчетного для 100 % КПД.

Эффективность преобразователя постоянного тока рассчитывается как:

\[\eta \text{ [%]} = \frac{P_{out}}{P_{in}} \cdot 100 \]

Здесь есть несколько типов DC-DC преобразователей. Наиболее распространенная классификация основана на соотношении между входным и выходным напряжением:

  • повышающие преобразователи постоянного тока
  • понижающие преобразователи постоянного тока

В повышающем преобразователе постоянного тока , выходное напряжение выше входного.Из-за сохранения мощности (если пренебречь потерями) выходной ток будет меньше входного тока.

Изображение: Принцип работы повышающего преобразователя постоянного тока

Для этого примера эффективность повышающего преобразователя постоянного тока составляет:

\[\eta = \frac{780}{840} \cdot 100 = 92,86 \text{ [%]}\]

В понижающем DC-DC преобразователе выходное напряжение ниже входного. Из-за сохранения мощности (если пренебречь потерями) выходной ток будет выше входного тока.

Изображение: Принцип действия понижающего преобразователя постоянного тока

Для этого примера эффективность понижающего преобразователя постоянного тока составляет:

\[\eta = \frac{770}{840} \cdot 100 = 91,67 \text{ [%]}\]

Классификация преобразователей постоянного тока

Существует несколько типов преобразователей постоянного тока. Простейшей формой преобразователя постоянного тока является линейный преобразователь, также называемый линейным регулятором напряжения .

Линейный стабилизатор напряжения может работать только как понижающий преобразователь постоянного тока, что означает, что он будет только снижать более высокий уровень напряжения.Будучи регулятором, он также гарантирует, что выходное напряжение поддерживается на определенном уровне, даже если выходная нагрузка является переменной.

Более эффективным типом преобразователей постоянного тока является импульсный преобразователь постоянного тока . Существует несколько топологий переключения DC-DC преобразователей, наиболее распространенная из которых представлена ​​на изображении ниже.

Изображение: Классификация преобразователей постоянного тока

До импульсных преобразователей постоянного тока широко использовались линейные преобразователи. Линейный регулятор напряжения (преобразователь постоянного тока) выпускается в двух основных топологиях: шунтирующий стабилизатор напряжения и регулятор напряжения серии .В стабилизаторах напряжения этого типа транзисторы работают в активной области как зависимые источники тока с относительно большими перепадами напряжения при больших токах, рассеивая большое количество мощности. Из-за высокой рассеиваемой мощности КПД линейного регулятора напряжения обычно низок. Линейные регуляторы, как правило, тяжелые и большие, но имеют преимущество в виде низкого уровня шума и подходят для аудиоприложений.

Изображение: простое регулятор напряжения шунта

Изображение: простой серии Ragulator

V S — Напряжение питания (вход)
R 1 — резистор
R 2 – нагрузочный резистор (напряжение на его выводе является выходным напряжением)
DZ – стабилитрон
Q – транзистор

земля.Шунтовой регулятор работает, поддерживая постоянное напряжение на своих клеммах, и потребляет дополнительный ток для поддержания напряжения на электрической нагрузке. Один из наиболее распространенных элементов шунтирующего регулятора содержит простую схему стабилитрона, в которой стабилитрон играет роль шунтирующего элемента.

Простой последовательный регулятор напряжения , также называемый последовательно-пропускным регулятором, является наиболее распространенным подходом для окончательной стабилизации напряжения в линейном регулируемом источнике питания.Серийный линейный регулятор характеризуется высоким уровнем производительности по выходному напряжению с точки зрения низких пульсаций и шума.

Изображение: Линейный преобразователь постоянного тока
Кредит: Microchip

Линейный преобразователь постоянного тока преобразует только более высокие напряжения в более низкие напряжения. Что касается рассеиваемой мощности, давайте рассмотрим пример. При входном напряжении 42 В, выходном напряжении 12 В и выходном токе 5 А рассеиваемая мощность P [Вт] рассчитывается как:

\[P = I_{out} \cdot (V_{in} – V_ {out}) = 150 Вт\]

Вся рассеиваемая мощность будет преобразована в тепло.Без надлежащего охлаждения линейный преобразователь постоянного тока может перегреться и выйти из строя. По этой причине линейные преобразователи постоянного тока обычно используются для маломощных приложений.

В переключающих DC-DC преобразователях транзисторы работают как переключатели, что означает, что они рассеивают гораздо меньшую мощность, чем транзисторы, работающие как зависимые источники тока. Падение напряжения на транзисторах очень низкое, когда они проводят большой ток, и транзисторы проводят почти нулевой ток, когда падение напряжения на них высокое.Следовательно, потери проводимости малы, а эффективность импульсных преобразователей высока, обычно выше 80% или 90%. Однако коммутационные потери снижают КПД на высоких частотах, чем выше частота коммутации, тем выше потери мощности.

Преобразователи постоянного тока переключаемого типа имеют более высокий КПД по сравнению с линейными преобразователями, поскольку они не рассеивают мощность непрерывно.

 

Изображение: схема понижающего преобразователя постоянного тока в постоянный Текущий.Он состоит как минимум из четырех компонентов:

  • силовой транзистор, используемый в качестве переключающего элемента (S)
  • выпрямительный диод (D)
  • дроссель (L) в качестве элемента накопления энергии
  • фильтрующий конденсатор (C)

Отношения между входом и выходным напряжением, током и силой следующие:

  • U в
  • I из > I в
  • p out = p – P потеря

В электромобилях понижающие преобразователи постоянного тока используются для снижения высокого напряжения основного аккумулятора (например,грамм. 400 В) до более низких значений (12-14 В), требуемых вспомогательными системами автомобиля (мультимедиа, навигация, радио, освещение, датчики и др.).

Изображение: Схема повышающего преобразователя постоянного тока

Повышающий преобразователь постоянного тока , также называемый повышающим преобразователем постоянного тока, представляет собой силовой преобразователь постоянного тока, который увеличивает выходное напряжение при уменьшении выходного тока. Он содержит те же компоненты, что и понижающий DC-DC преобразователь, но имеет другую топологию.

Отношения между входом и выходным напряжением, током и силой следующие:

  • U OUT > U в
  • I в
  • P из = P – P потеря

В некоторых гибридных электромобилях (HEV) используются повышающие преобразователи постоянного тока для повышения напряжения от аккумулятора с 202 В до 500 В.Напряжение батареи в гибридном электромобиле (HEV) ограничено количеством последовательно соединенных элементов батареи. Из-за ограниченного пространства количество ячеек в батареях ограничено, поэтому выходное напряжение также ограничено. Используя повышающие преобразователи постоянного тока, напряжение батареи можно увеличить до более высокого напряжения, необходимого для электрической машины.

Изображение: Схема DC-DC преобразователя Buck-Boost (инвертирующая топология)

В понижающих DC-DC преобразователях выходное напряжение всегда меньше входного.С другой стороны, в преобразователях DC-DC Boost выходное напряжение всегда больше, чем входное напряжение. Преобразователь постоянного тока в постоянный Buck-Boost сочетает в себе эти два и может иметь выходное напряжение как выше, так и ниже по сравнению с входным напряжением, в зависимости от коэффициента заполнения, применяемого к переключателю.

Понижающе-повышающий преобразователь постоянного тока с инвертирующей топологией выдает напряжение с противоположной полярностью по сравнению с входным напряжением. Выходное напряжение регулируется функцией скважности переключающего элемента (транзистора).

Изображение: схема преобразователя постоянного тока Ćuk

Преобразователь постоянного тока Ćuk представляет собой еще один тип повышающе-понижающего преобразователя, который выдает ток с нулевой пульсацией. Преобразователь Ćuk можно рассматривать как комбинацию повышающего преобразователя и понижающего преобразователя, имеющую одно коммутационное устройство и общий конденсатор для объединения энергии. Подобно повышающе-понижающему преобразователю с инвертирующей топологией, выходное напряжение неизолированного преобразователя Ćuk обычно инвертируется с более низкими или более высокими значениями по отношению к входному напряжению.Обычно в преобразователях постоянного тока в качестве основного элемента накопления энергии используется индуктор, а в преобразователе Чука основным элементом накопления энергии является конденсатор [8].

Изображение: схема преобразователя постоянного тока SEPIC

Преобразователь постоянного тока с односторонним первичным индуктором (SEPIC) позволяет электрическому потенциалу (напряжению) на его выходе (U из ) быть больше или меньше чем входное напряжение (U в ). Выход преобразователя постоянного тока SEPIC управляется рабочим циклом переключателя управления (S).

SEPIC состоит из повышающего преобразователя, за которым следует инвертированный повышающе-понижающий преобразователь, поэтому он аналогичен традиционному повышающе-понижающему преобразователю, но имеет преимущества, заключающиеся в неинвертированном выходе (выход имеет ту же полярность напряжения, что и вход). ), использование последовательного конденсатора для передачи энергии от входа к выходу (и, таким образом, может более изящно реагировать на короткое замыкание на выходе) и возможность полного отключения: когда переключатель S достаточно выключен, выход (U из ) падает до 0 В после довольно сильного кратковременного сброса заряда [9].

Изображение: схема преобразователя постоянного тока Zeta

Подобно топологии преобразователя постоянного тока SEPIC, топология преобразователя постоянного тока Zeta обеспечивает положительное выходное напряжение из входного напряжения, которое изменяется выше и ниже выходного напряжения. Преобразователь Zeta также нуждается в двух катушках индуктивности и последовательном конденсаторе, который иногда называют летающим конденсатором. В отличие от преобразователя SEPIC, который сконфигурирован со стандартным повышающим преобразователем, преобразователь Zeta сконфигурирован из понижающего контроллера, который управляет полевым транзистором на основе PMOS высокого плеча.Преобразователь Zeta — еще один вариант регулирования нерегулируемого источника входного питания [10].

В преобразователе постоянного тока переключающие устройства (S) должны размыкать и замыкать электрическую цепь. Следовательно, они выполняют две роли: как электрический проводник для замыкания цепи, а также как электрический изолятор для разрыва/размыкания цепи. Эта двойная функция определяет, что такое полупроводник: устройство, способное эффективно проводить ток, а также блокировать его.

Полупроводники оцениваются по максимальному напряжению, которое они могут выдержать, продолжая вести себя как изолятор, и максимальному току, который может проходить через них, не повреждая устройство.Максимально допустимый ток зависит не только от номинала модуля, но и от тепловых свойств полупроводника. Таким образом, в зависимости от упаковки силового модуля, а также используемого радиатора, максимально допустимый ток может различаться для одного и того же устройства.

Для автомобильного применения преобразователь постоянного тока должен соответствовать нескольким конструктивным требованиям, таким как:

  • малый вес
  • высокая эффективность
  • небольшой объем
  • подавление электромагнитных помех
  • низкая пульсация выходного тока
900 мы собираемся обсудить режимы работы преобразователей постоянного тока, вывести их математические модели и выполнить моделирование с использованием Scilab/Xcos.

Ссылки :

[1] Али Эмади, Advanced Electric Drive Vehicles, CRC Press Taylor & Francis Group, 2015.
[2] Сереф ​​Сойлу, Моделирование и моделирование электромобилей, IntechOpen, 2011.
[3] Бранко Л. Докич, Бранко Блануша, Преобразователи и регуляторы силовой электроники, 3-е издание, Springer, 2015.
[4] Мариан К. Казимерчук, Преобразователи постоянного тока в постоянный с широтно-импульсной модуляцией, 2-е издание, Wiley, 2016.
[5] Нараянасвами П. Р. Айер, Силовые электронные преобразователи — интерактивное моделирование с использованием Simulink, CRC Press, 2018.
[6] Седдик Бача и др., Моделирование и управление силовыми электронными преобразователями с помощью тематических исследований, Springer, 2014.
[7] Эрик Шальц, Проектирование и моделирование электромобилей, IntechOpen, 2011.
[8] https://en .wikipedia.org/wiki/%C4%86uk_converter
[9] https://en.wikipedia.org/wiki/Single-ended_primary-inductor_converter
[10] Джефф Фалин, Проектирование преобразователей постоянного тока на основе топологии ZETA, Техас Инструменты, 2010.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.