схемы, принцип работы ✮ Расчет мощности понижающего ДС/ДС преобразователя
Ваш город: Москва
Ваш или ближайший к вам город: Москва
Часы работы 9:00-18:00
Главная страница
Статьи
Принцип работы понижающего DC/DC преобразователя, схемы подключения
08.10.2011
Мощный понижающий преобразователь напряжения DC/DC, схема которого включает высокочастотный транзистор, входной и выходной L-C фильтры, силовой трансформатор, микросхему управления, представляет собой импульсный конвертер, преобразующий постоянное напряжение большего значения в постоянное напряжение меньшего значения. Современные устройства дополнительно выполняют стабилизацию характеристик, снижают уровень пульсаций, обеспечивают гальваническую развязку входных и выходных электроцепей. Некоторые модели могут регулировать напряжение на нагрузке, выдавать отрицательное напряжение, что выгодно выделяет их на фоне обычных линейных регуляторов.
Понижающие преобразователи напряжения применяются в следующих сферах:
- батарейные зарядные устройства;
- мультимедийные проигрыватели, компьютерные игровые консоли;
- распределенные систем электропитания;
- мониторы и телевизоры.
Содержание
- Принцип работы понижающих конвертеров
- Как рассчитать характеристики преобразователя?
- Схема подключения преобразователя
- Критерии выбора преобразователя
- Итоги
Основным элементом устройств является силовой ключ, в роли которого выступает биполярный, MOSFET или IGBT транзистор. Он может находиться в двух положениях — открытом и закрытом. В первом состоянии ток протекает через ключ, во втором — нет. Таким образом, принцип работы понижающего DC/DC преобразователя заключается в следующем:
- Когда транзистор открыт, электроток от источника питания протекает по контуру ключ-индуктивность-нагрузка. При этом происходит нарастание тока от минимального до максимального значения.
Энергия от источника передается в нагрузку, параллельно накапливается в катушке индуктивности и конденсаторе. Происходит так называемая фаза накачки. - При закрытии ключа, катушка отдает накопленную энергию нагрузке — наступает фаза разряда. Ток через транзистор не протекает, а течет по контуру индуктивность-диод-нагрузка. Диод необходим для протекания обратного электротока. В некоторых схемах вместо него используется MOSFET транзистор. Это решение позволяет повысить КПД системы. Такая схема ДС/ДС понижающего преобразователя называется синхронной.
- Управление временем открытия и закрытия ключа осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции. Отношение времени импульса к общему времени цикла (импульс + пауза) называется коэффициентом заполнения. Изменяя его, можно регулировать величину выходного напряжения.
Энергия от источника передается в нагрузку, параллельно накапливается в катушке индуктивности и конденсаторе. Происходит так называемая фаза накачки.Рассмотрим пример расчета модуля конвертера с ШИМ-управлением, неизменной частотой коммутации и непрерывным током, протекающим через катушку.
L = (Uвх — Uвых)* Uвых/ Uвх (мах)*1/N*1/LIR*Iмах, где LIR — это коэффициент пульсации, который определяется соотношением размаха токовых пульсаций в катушке к выходному электротоку конвертера.
Если принять Uвх = 7…24 В, Uвых = 2 В, Iмах = 7 А, N = 300 кГц, размах пульсаций = 300 мА, то получим L = 2,91 мкГн.
Пиковый ток катушки индуктивности вычисляем по формуле:
Iпик = Iмах + (LIR* Iмах)/2 = 8,05 А.
Выбор выходного конденсатора выполняется таким образом, чтобы величина пульсаций напряжения на выходе преобразователя и амплитуда выбросов при резком изменении тока нагрузки находились в заданных пределах. При подборе диода необходимо ориентироваться на рассеиваемую им мощность. Максимальный прямой ток диода не должен достигать наибольшего выходного тока конвертера.
- нужно уменьшить длину общего и других проводников с большими токами. Длина проводников, который подключены к транзистору, диоду и катушке должна быть минимальной;
- проводники питающей цепи должны быть короткими и широкими;
- проводники в измеряющих цепях необходимо размещать подальше от коммутационных элементов.
Рассмотрим особенности подключения мощного понижающего преобразователя напряжения DC/DC, схема которого включает гальваническую развязку. Подобные устройства выполнены обычно в корпусах, рассчитанных на установку в 19-дюймовые стойки или шкафы. Подключение осуществляется в такой последовательности:
- Подсоединяем нагрузку к клеммнику с помощью медного кабеля подходящего сечения.
- Подключает к клеммнику сеть питания. Кабель должен быть обесточенным и иметь рекомендуемое производителем конвертера сечение. Важно соблюдать полярность соединения.
- При необходимости подсоединяем линию внешней сигнализации, сообщающей об аварийном состоянии преобразователя.
- Выполняем тест работы конвертера. Проверяем наличие и величину выходного напряжения.
Кабель должен быть обесточенным и иметь рекомендуемое производителем конвертера сечение. Важно соблюдать полярность соединения.При установке конвертера важно, чтобы не перекрывались вентиляционные отверстия на панелях устройства. Для эффективного охлаждения внутренних компонентов рекомендуется регулярно проводить замену вентиляторов. Следует учесть, что многие модели допускают параллельную работу нескольких преобразователей для питания общей нагрузки, а также рассчитаны на работу на холостом ходу.
При выборе импульсного понижающего преобразователя ключевыми параметрами являются:
- диапазон входного напряжения;
- выходное напряжение. Оно может быть фиксированным или регулируемым. Диапазон регулировки ограничен минимальной и максимальной длительностью импульса;
- максимальный выходной ток. Он зависит от наибольшей допустимой рассеиваемой мощности, сопротивления силовых ключей и других факторов;
- частота работы конвертера. Чем она выше, тем проще выполнять фильтрацию выходных параметров и бороться с помехами. В то же время, возрастание частоты приводит к увеличению потерь на переключение транзистора;
- коэффициент полезного действия.
Он зависит от наибольшей допустимой рассеиваемой мощности, сопротивления силовых ключей и других факторов;В статье были рассмотрены основные схемы ДС/ДС понижающего преобразователя, представлены рекомендации по выбору и подключению устройств.
Читайте также
27.07.2014
Проектирование распределительных сетей объектов с учетом особенностей однофазных нелинейных нагрузок
Расширяющиеся масштабы внедрения однофазных потребителей с нелинейным …
17.11.2011
Грозозащитные разрядники
Сравнение конструкций разрядников различных производителей.
21.08.2015
Сравнительный анализ DC-DC модулей питания (конверторов) на отечественной и импортной элементной базе
Приведены результаты сравнительного анализа блоков питания, производим.
..
27.04.2016
Питание компьютерного и телекоммуникационного оборудования постоянным током
В статье приведен отчет об опыте эксплуатации различного компьютерного…
21.08.2015
Google потерял часть данных пользователей из-за удара молнии
Удар молнии, попавший в один из центров обработки данных Google в Бель…
12.07.2012
Источники питания для светодиодного освещения
Рассмотрены основные требования к источникам питания для светодиодных …
12.07.2012
Как правильно выбрать бытовой стабилизатор напряжения
В статье рассмотрены основные конструкции бытовых стабилизаторов перем…
12.10.2011
ИБП: расчет мощности, времени работы
Многие пользователи электронной и компьютерной техники интересуют…
Ваш или ближайший к вам город
Москва
Да, все верно
Выбрать другой
Ваш или ближайший к вам город
600Вт Мощный 10А импульсный DC-DC повышающий преобразователь 12-80В
Технические характеристики
- Вид преобразователя: повышающий, импульсный, неизолированный, асинхронный
- Рабочее напряжение
- на входе: 12. 0 — 60 В DC
- на выходе: 12.0 — 80 В DC
- на входе: 12.
- Ток потребления
- без нагрузки: 20-50 мА
- рабочий, макс.: 15 А
- Ток нагрузки: до 10 А
- Мощность выхода, макс./входное напряжение: 120Вт/12В, 240Вт/24В, 600Вт/60В
- ШИМ-контроллер: UC3843A ON Semiconductor SOIC-8
- Частота ШИМ: 100 кГц
- Эффективность преобразования, КПД: до 95%
- Силовая часть: MOSFET-транзистор SUP85N10 + диод MBR20100CT
- Регулировка электрических параметров: выходное напряжение (CV-ADJ), выходной ток (CC-ADJ) 1.3А-10А
- Способ настройки: вращение подстроечного винта многооборотного потенциометра
- Количество оборотов потенциометра: 25 ± 3
- Съёмный входной плавкий предохранитель 20А
- Светодиодный индикатор рабочего состояния
- Защита от обратной полярности: нет
- Контактная группа: винтовые клеммы-терминалы
- Температура эксплуатации: 0°С ~ +70°C
- Размеры: 85 х 63 х 62 мм
- Вес: 175 гр
0 — 60 В DCЦелевой сегмент задач применения бескорпусного модуля импульсного неизолированного преобразователя напряжения DCDC600W не имеет каких-либо границ.
Плата ориентирована на эксплуатацию в мощных системах питания и предназначена для интеграции в бытовые и промышленные схемы распределения электроэнергии, включая области автомобилестроения и нового, активно развивающегося электрического транспорта. Широкий спектр нагрузок DCDC600W поддерживается выходной мощностью до 600Вт постоянного тока. Модуль повышающего преобразователя спроектирован для питания напряжением 12 — 80В всевозможной электроники и электроприборов от бортовых сетей легкового или грузового транспорта. Способен функционировать в режиме драйвера для мощного светодиодного оборудования (не менее 20Вт суммарного потребления). Регулируемым током до 10А позволяет восполнять заряд свинцово-кислотных аккумуляторных батарей или аккумуляторных сборок из литиевых элементов, обладающих выходным напряжением 12В, 24В, 36В, или 48В.
Преобразователь построен по схеме повышения напряжения. Без активной нагрузки, напряжение на выходе модуля всегда будет выше входного. Минимальная рекомендуемая разница между входом и выходом составляет 2В.
Асинхронный DC-DC преобразователь DCDC600W собран на ШИМ-контроллере UC3843A, управляющего включением и выключением силового MOSFET-транзистора SUP85N10 на частоте 100 кГц, работающего в связке с индукционным дросселем и диодом MBR20100CT. Специально для предотвращения сильного перегрева в режиме высоких нагрузок, оба силовых элемента, и транзистор, и диод, винтами закреплены на массивном алюминиевом радиаторе с повышенной площадью рассеивания тепла. В условиях пиковых нагрузок желательно дополнительное охлаждение. Плата укомплектована единственным светодиодным индикатором рабочего состояния схемы преобразователя DCDC600W.
Регулировка параметров DC-DC преобразователя DCDC600W
Модуль способен контролировать параметры вырабатываемой на выходе электроэнергии. DCDC600W оснащён интуитивно понятными органами управления — простыми в эксплуатации, многооборотным регулятором уровня выходного напряжения (V-ADJ), и таким же эквивалентным регулятором ограничения выходного тока (I-ADJ).
В процессе вращения винта соответствующего резистора по часовой или против часовой стрелке, настраиваемый параметр электроэнергии принимает большее или меньшее значение.
Регулировка выходного напряжения требует подключения к плюсовому OUT+ и минусовому OUT- контактам платы произвольного вольтметра на 100В и более (мультиметра). Напряжение выхода устанавливается по показаниям измерительного прибора. В режиме стабилизации напряжения, преобразователь автоматически повышает входное напряжение с меньшим вольтажом до заданного на выходе значения, компенсируя разницу увеличением потребления тока.
Регулировка силы тока подразумевает определение фиксированной величины тока, доступной для потребления нагрузкой, с запретом на превышение установленного порога. В режиме стабилизации тока, когда нагрузочный ток переходит пороговое значение, преобразователь DCDC600W Boost Module самостоятельно балансирует выходную мощность. Используемый чипом ШИМ-регулятора UC3843A метод снижения уровня вырабатываемого напряжения позволяет удерживать максимальную величину нагрузочного тока на выбранной отметке.
Регулировку параметра ограничения тока желательно проводить с помощью электронного эмулятора силовой нагрузки. Либо взамен воспользоваться амперметром, подключенным в разрыв с нагрузочной цепью со стабильными, чётко известными параметрами потребления. Измеряемое вольтметром напряжение на выходе преобразователя DCDC600W, в точке ограничения тока будет плавно понижаться.
Минимальный порог ограничения нагрузочного тока в схеме преобразователя DCDC600W настроен на 1.3А. Управление током нагрузки с меньшим показателем не предусмотрено.
|
Примечание |
Внешний вид и интерфейсы подключения повышающего преобразователя DCDC600W Boost Converter
КПД преобразования электроэнергии, эффективность DCDC600W StepUp Module
Модуль регулятора с ШИМ-контроллером UC3483A потребляет больше электроэнергии от первичного источника, подключенного ко входу, и вырабатывает на выходе мощность меньшего значения.
Коэффициент полезного действия DCDC600W может доходить до 95%. Характеристика КПД не постоянна, её величина напрямую зависит от параметров эксплуатации преобразователя, выражается в процентном отношении, и рассчитывается делением вырабатываемой (выходной) мощности на потребляемую (входную) мощность. Изменение любого из настраиваемых параметров настоящего импульсного регулятора повлияет на эффективность. «Потерянный» процент КПД расходуется в процессе преобразования.
Базовая формула преобразования электроэнергии выглядит следующим образом: Pвходная = Pвыходная * КПД. В тоже время, типовая формула ограничена допустимыми эксплуатационными характеристиками преобразователя DCDC600W, имеющего чётко лимитированные значения потребления и выработки напряжения и тока, с учётом ограничений выходной мощности.
Электрическая принципиальная схема повышающего DC-DC преобразователя 600Вт
Техническая документация
- Спецификация ШИМ-контроллера UC384хA OnSemi (англ. , PDF, Datasheet)
, PDF, Datasheet)Надежный регулируемый понижающий преобразователь постоянного/постоянного тока на 5 А, широкий диапазон входного напряжения (от 3,4 до 35 В постоянного тока), выходное напряжение 12 В, непрерывная мощность 75 Вт
| j23 августа 2020 г. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Эти регулируемые баки преобразователи представляют собой регулируемые импульсные преобразователи мощности (импульсные), предназначенные для эффективно снизить входное напряжение.  Они будут принимать широкий спектр входных данных
напряжения, но входное напряжение должно быть как минимум на 0,6 вольт выше, чем
выходное напряжение. Таким образом, вы можете выводить 12 В, но входное напряжение должно быть не менее
12,6 В. Регулировочный потенциометр на верхней поверхности используется для регулировки напряжения, но укажите, какое выходное напряжение вы хотите, и мы отрегулируем его перед отправкой. Цены:
Переменный понижающий преобразователь | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
США за штуку 
Выход должен быть на
минимум на 0,6 В ниже входного напряжения
Каркас изолирован. | |
| |||||||||
. Все права защищены. 10 лучших преобразователей постоянного тока в постоянный — Блог SnapEDA
Преобразователи постоянного тока в постоянный — это устройства, которые преобразуют источник постоянного тока с одного уровня напряжения на другой. Они являются общим элементом всего, от спутников, гибридных энергетических систем, портативных электронных устройств и многих других приложений, поскольку они обеспечивают стабильную работу, высокую эффективность, большую надежность, а также различные уровни напряжения и тока для одной и той же конструкции печатной платы.
Существует множество различных типов преобразователей постоянного тока в постоянный. Понижающие преобразователи используются для понижения напряжения. Повышающие преобразователи используются для повышения напряжения. Обратноходовой преобразователь представляет собой преобразователь Buck-Boost, который может повышать или понижать напряжение, используя трансформатор для накопления энергии вместо одной катушки индуктивности.
Эти преобразователи известны как импульсные стабилизаторы, которые имеют высокий КПД (более 80%) по сравнению с линейными стабилизаторами (40–60%), а также часто заключены в компактные корпуса ИС.
При выборе преобразователя постоянного тока разработчики должны учитывать соотношение входного и выходного напряжения, эффективность, изоляцию входа и выхода, диапазон входного напряжения, максимальный выходной ток, стабилизацию линии постоянного тока/нагрузки и другие факторы.
Среди самых популярных DC/DC преобразователей на SnapEDA большинство имеют высокий КПД (до 90%) на высоких частотах, широкий диапазон входного напряжения (от 2,2 до 40 В) и широкий диапазон рабочих температур. Некоторые из них имеют версии с регулируемым выходом, отключение при перегреве, защиту от ограничения тока и различные частоты переключения. Несколько конкретных компонентов обладают дополнительными функциями, например, сверхнизкие электромагнитные/электромагнитные помехи, сверхнизкий (2,5 мкА) ток покоя (например, с LT8640EUDC#PBF от Linear Technology), автоматические переходы между режимами и программируемый порог блокировки при пониженном напряжении (например, с TPS61200DRCT от Texas Instruments).
Давайте взглянем на 10 лучших DC/DC преобразователей на SnapEDA!
Примечание: эти данные были собраны с помощью аналитики SnapEDA путем просмотра загрузок из библиотеки моделей деталей (символов, посадочных мест и 3D-моделей). Миллионы деталей ежегодно оцениваются в SnapEDA, однако, если детали нет в нашей базе данных, она не будет отображаться в этом списке. Мы постоянно расширяем охват и будем периодически обновлять этот список!
# 10-LM2576D2TR4-5G от ON Semiconductor
Этот понижающий преобразователь обеспечивает выходной ток 3 А, рабочую температуру: от −40 °C до 125 °C, диапазон входного напряжения: от 7 В до 45 В, доступен с 5-контактным разъемом TO-220 и 5-контактным разъемом D2PAK для поверхностного монтажа.
Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 1,68 долл. США
Скачать Symbol & Footprint на SnapEDA (Eagle, Altium, OrCAD, Allegro, KiCad, PADS) Power
Этот изолированный DC/DC преобразователь обеспечивает выходной ток 200 мА, рабочая температура: от -40°C до 85°C, диапазон входного напряжения: от 4,5 В до 5,5 В, доступен в корпусе SMD.
Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 2,81 долл. США
Скачать Symbol & Footprint на SnapEDA (Eagle, Altium, OrCAD, Allegro, KiCad, PADS)
Power Traco Power Traco #8-TSRN3 1-2 TSRN3
Этот неизолированный DC/DC преобразователь обеспечивает выходной ток 1 А, рабочая температура: от -40°C до +85°C, диапазон входного напряжения: от 4,6 В до 42 В, корпус SIP-3 подходит для существующего корпуса TO-220. .
Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 11,13 долл. США
Скачать Symbol & Footprint на SnapEDA (Eagle, Altium, OrCAD, Allegro, KiCad, PADS)
#7-LM2678T-ADJ от Texas Instruments
, рабочая температура: от -40°C до +125°C, диапазон входного напряжения: от 8В до 40В, доступен в 7-контактном корпусе TO-220.
Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 4,00 доллара США
Скачать Symbol & Footprint на SnapEDA (Eagle, Altium, OrCAD, Allegro, KiCad, PADS)
#6-TPS61200DRCT от Texas Instruments
Этот повышающий преобразователь обеспечивает выходной ток 1,35 А, рабочая температура: от -40°C до +85°C, диапазон входного напряжения: от 0,3 В до 5,5 В, доступен в VSON -10 пакет.
Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 2,52 доллара США
Скачать Symbol & Footprint на SnapEDA (Eagle, Altium, OrCAD, Allegro, KiCad, PADS)
TexasBSD/by #5-LM5020 Инструменты
Этот DC/DC преобразователь обеспечивает выходной ток 10 А, рабочие температуры: от -40°C до +125°C, диапазон входного напряжения: от 13В до 100В, доступен в корпусах VSSOP-10 и WSON-10.
Средняя цена между дистрибьюторами во время публикации: $ 1,63 долл. США
Скачать символ и следы на Snapeda (Eagle, Altium, Orcad, Allegro, Kicad, Pads)
#4-SG3524NTMICRO
#4-SG3524N4NTICRO
#4-SG3524N4NTICRRO
#4-SG3524N4NTICRRO. Преобразователь постоянного тока в постоянный обеспечивает выходной ток 50 мА, рабочие температуры: от 0°C до 70°C, диапазон входного напряжения: от 8В до 40В, доступен в корпусе DIP-16. Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 0,87 долл. США
Скачать Symbol & Footprint на SnapEDA (Eagle, Altium, OrCAD, Allegro, KiCad, PADS)
СШАЭтот преобразователь постоянного тока обеспечивает выходной ток 5 А, рабочие температуры: от -40°C до 125°C, диапазон входного напряжения: от 3,4 В до 42 В, доступен в корпусе QFN-18.
Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 6,52 долл. США
Загрузить символ и посадочное место на SnapEDA (Eagle, Altium, OrCAD, Allegro, KiCad, PADS)
#2-LTC3114EFE-1#PBF от Linear Technology
/DC-преобразователь обеспечивает выходной ток 1 А, рабочие температуры: от -40°C до 125°C, диапазон входного напряжения: от 2,2 В до 40 В, доступен в корпусе 16-TSSOP.
Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 6,35 долл. США
Загрузка Symbol & Footprint на SnapEDA (Eagle, Altium, OrCAD, Allegro, KiCad, PADS)
И лучший DC/DC преобразователь на SnapEDA…
#1-LM2576-5.
