Преобразователь напряжения википедия. Повышающий преобразователь постоянного тока: принцип работы, схема и применение

Что такое повышающий преобразователь постоянного тока. Как работает повышающий преобразователь. Каковы основные компоненты схемы повышающего преобразователя. Где применяются повышающие преобразователи постоянного тока. Какие преимущества и недостатки у повышающих преобразователей.

Принцип работы повышающего преобразователя постоянного тока

Повышающий преобразователь постоянного тока (DC-DC boost converter) — это устройство, которое преобразует низкое входное напряжение постоянного тока в более высокое выходное напряжение. Основной принцип его работы заключается в накоплении энергии в индуктивности и последующей ее передаче в нагрузку.

Рассмотрим подробнее, как работает повышающий преобразователь:

1. Когда ключ замкнут, ток через индуктивность начинает линейно возрастать, накапливая в ней энергию магнитного поля.
2. При размыкании ключа индуктивность стремится сохранить ток, создавая на своих выводах ЭДС самоиндукции.
3. ЭДС индуктивности суммируется с входным напряжением, создавая на выходе напряжение выше входного.
4. Диод пропускает ток только в одном направлении — от индуктивности к конденсатору и нагрузке.
5. Конденсатор сглаживает пульсации выходного напряжения.

Таким образом, за счет периодического накопления энергии в индуктивности и ее передачи в нагрузку, выходное напряжение оказывается выше входного.

Основные компоненты схемы повышающего преобразователя

В состав типичной схемы повышающего преобразователя входят следующие основные элементы:

• Индуктивность (дроссель) — накапливает энергию магнитного поля
• Силовой ключ (транзистор) — управляет процессом накопления и передачи энергии
• Диод — обеспечивает однонаправленную передачу энергии в нагрузку
• Конденсатор — сглаживает пульсации выходного напряжения
• Система управления — формирует сигналы управления ключом

Правильный выбор и расчет параметров этих компонентов определяет эффективность и характеристики преобразователя.

Применение повышающих преобразователей постоянного тока

Повышающие преобразователи находят широкое применение в различных областях электроники и энергетики:

• Портативная электроника (смартфоны, ноутбуки) — повышение напряжения аккумулятора
• Светодиодное освещение — получение нужного напряжения питания для светодиодов
• Солнечная энергетика — согласование напряжения солнечных панелей с сетью
• Автомобильная электроника — получение напряжений выше бортовой сети
• Аудиотехника — повышение напряжения питания усилителей мощности

Везде, где требуется получить напряжение выше имеющегося источника питания, могут применяться повышающие преобразователи.

Преимущества и недостатки повышающих преобразователей

Повышающие преобразователи обладают рядом достоинств, но имеют и некоторые недостатки:

Преимущества:

• Высокий КПД (до 95% и выше)
• Простота схемы
• Малые габариты и вес
• Возможность получения высоких выходных напряжений

Недостатки:

• Пульсации выходного напряжения
• Электромагнитные помехи
• Ограничение по максимальной мощности
• Необходимость специальных компонентов

Несмотря на некоторые недостатки, преимущества повышающих преобразователей обеспечивают их широкое распространение в современной электронике.

Расчет основных параметров повышающего преобразователя

Для проектирования эффективного повышающего преобразователя необходимо правильно рассчитать его основные параметры. Рассмотрим ключевые формулы и соотношения:

1. Коэффициент заполнения D (скважность):
   D = (Vout — Vin) / Vout
2. Минимальная индуктивность дросселя:
   L = (Vin * D) / (f * ΔIL)
3. Максимальный ток дросселя:
   ILmax = Iout / (1 — D) + ΔIL/2
4. Минимальная емкость выходного конденсатора:
   
   C = (Iout * D) / (f * ΔVout)

Где: Vin, Vout — входное и выходное напряжения Iout — выходной ток f — частота переключения ΔIL — пульсации тока дросселя ΔVout — пульсации выходного напряжения

Правильный расчет этих параметров позволяет оптимизировать работу преобразователя и добиться высокой эффективности.

Методы улучшения характеристик повышающих преобразователей

Существует ряд способов улучшить характеристики и эффективность повышающих преобразователей:

• Использование синхронного выпрямления вместо диода
• Применение многофазных схем для снижения пульсаций
• Оптимизация топологии печатной платы
• Использование высокочастотных магнитных материалов для дросселей
• Применение цифровых методов управления

Эти методы позволяют повысить КПД, снизить уровень помех и улучшить массогабаритные показатели преобразователей.

Сравнение повышающих преобразователей с другими типами DC-DC преобразователей

Помимо повышающих, существуют и другие типы DC-DC преобразователей. Сравним их основные характеристики:

Тип преобразователя	Соотношение Vout/Vin	КПД	Сложность
Повышающий (Boost)	> 1	Высокий	Средняя
Понижающий (Buck)	< 1	Высокий	Низкая
Инвертирующий (Buck-Boost)	Любое	Средний	Высокая

Выбор типа преобразователя зависит от конкретной задачи и требуемых характеристик.

Преобразователи частоты википедия в Таганроге: 1277-товаров: бесплатная доставка [перейти]

Партнерская программаПомощь

Таганрог

Каталог

Каталог Товаров

Одежда и обувь

Одежда и обувь

Стройматериалы

Стройматериалы

Текстиль и кожа

Текстиль и кожа

Здоровье и красота

Здоровье и красота

Детские товары

Детские товары

Продукты и напитки

Продукты и напитки

Электротехника

Электротехника

Дом и сад

Дом и сад

Вода, газ и тепло

Вода, газ и тепло

Промышленность

Промышленность

Сельское хозяйство

Сельское хозяйство

Все категории

ВходИзбранное

Преобразователи частоты википедия

16 000

Преобразователь частоты для вентиляторов двигателя 2,2 кВт 380 В Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

26 800

Частотный преобразователь 5,5 кВт для насосов и вентиляторов серии B601 Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

60 000

Преобразователь частоты серия B601 18,5 kW Мощность, кВт: 18,5

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

14 000

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя B601 1,5 кВт 380 В Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

14 000

Частотный преобразователь Лидер серии B61 (mini), 1,5 кВт, 220В Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

16 000

Частотный преобразователь Лидер серии B60 (mini), 2,2 кВт, 220 В однофазный Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

33 100

Частотный преобразователь 7,5 кВт для насосов и вентиляторов серии B601 Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

39 900

Частотный преобразователь серии B601 11 кВт, 380 В, 25А Мощность, кВт: 11

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

108 000

Преобразователь частоты для электродвигателя 37 кВт, 380 В серии «B601» Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

53 371

Преобразователь частоты Веспер ЕI-7011-001H Мощность, кВт: 0,75

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

129 600

Преобразователь частоты для электродвигателя 45 кВт, 380 В серии B601 Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

85 200

Преобразователь частоты насосной серии B601 30 кВт, 380 В Мощность, кВт: 30

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

49 000

Частотный преобразователь насосной серии B601 15 кВт, 380 В Мощность, кВт: 15

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

72 950

Преобразователь частоты насосной серии B601 22 кВт, 380 В Мощность, кВт: 22

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

11 200

Частотный преобразователь «Лидер» серии B61 (mini), 0,75 кВт, 220В Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

380 700

Преобразователь частоты ADV 110. 0 M420-M, 110 кВт (для асинхронного двигателя) Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

43 830

Преобразователь частоты для группы насосов E5-P7500-010Н Мощность, кВт: 7,5

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

57 090

Преобразователь частоты для группы насосов E5-P7500-015Н Мощность, кВт: 11

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

35 100

Преобразователь частоты для группы насосов E5-P7500-007Н Мощность, кВт: 5,5

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

36 150

Преобразователь частоты для группы насосов E5-P7500-005Н Мощность, кВт: 3,7

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

151 200

Преобразователь частоты для насоса 55 кВт, 380 В серии B601 Мощность, кВт: 55

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

11 890

Преобразователь частоты EMD-MINI – 007 T, 0,75 кВт, 2,7А, 380В Есть на складе:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

76 260

Преобразователь частоты 18. 5 кВт, 380 В серия ADV M420-M Есть на складе: Да

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

14 000

Преобразователь частоты EMD-MINI – 022T, 2.2 кВт, 380 В Есть на складе: Да

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

19 140

Преобразователь частоты ACS150-03E-02A4-4, 0.75 кВт, 380 В Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

108 468

Преобразователь частоты Веспер ЕI-7011-015H Мощность, кВт: 11

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

75 000

Преобразователь частоты B223T4BP/B303T4BG-VECTOR Мощность, кВт: 22

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

12 316

Преобразователь частоты Веспер Е2-MINI-SP5L Мощность, кВт: 0,37 (0,4)

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

2 страница из 30

Преобразователи частоты википедия в Волгодонске: 657-товаров: бесплатная доставка [перейти]

Партнерская программаПомощь

Волгодонск

Каталог

Каталог Товаров

Одежда и обувь

Одежда и обувь

Стройматериалы

Стройматериалы

Текстиль и кожа

Текстиль и кожа

Здоровье и красота

Здоровье и красота

Детские товары

Детские товары

Продукты и напитки

Продукты и напитки

Электротехника

Электротехника

Дом и сад

Дом и сад

Промышленность

Промышленность

Мебель и интерьер

Мебель и интерьер

Вода, газ и тепло

Вода, газ и тепло

Все категории

ВходИзбранное

Преобразователи частоты википедия

16 000

Преобразователь частоты для вентиляторов двигателя 2,2 кВт 380 В Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

26 800

Частотный преобразователь 5,5 кВт для насосов и вентиляторов серии B601 Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

98 700

Преобразователь частоты INOVERT PUMP IHD223P43B насосная серия Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

14 000

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя B601 1,5 кВт 380 В Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

14 000

Частотный преобразователь Лидер серии B61 (mini), 1,5 кВт, 220В Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

16 000

Частотный преобразователь Лидер серии B60 (mini), 2,2 кВт, 220 В однофазный Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

33 100

Частотный преобразователь 7,5 кВт для насосов и вентиляторов серии B601 Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

39 900

Частотный преобразователь серии B601 11 кВт, 380 В, 25А Мощность, кВт: 11

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

60 000

Преобразователь частоты серия B601 18,5 kW Мощность, кВт: 18,5

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

151 200

Преобразователь частоты для насоса 55 кВт, 380 В серии B601 Мощность, кВт: 55

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

129 600

Преобразователь частоты для электродвигателя 45 кВт, 380 В серии B601 Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

85 200

Преобразователь частоты насосной серии B601 30 кВт, 380 В Мощность, кВт: 30

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

49 000

Частотный преобразователь насосной серии B601 15 кВт, 380 В Мощность, кВт: 15

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

72 950

Преобразователь частоты насосной серии B601 22 кВт, 380 В Мощность, кВт: 22

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

11 200

Частотный преобразователь «Лидер» серии B61 (mini), 0,75 кВт, 220В Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

380 700

Преобразователь частоты ADV 110. 0 M420-M, 110 кВт (для асинхронного двигателя) Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

43 830

Преобразователь частоты для группы насосов E5-P7500-010Н Мощность, кВт: 7,5

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

57 090

Преобразователь частоты для группы насосов E5-P7500-015Н Мощность, кВт: 11

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

35 100

Преобразователь частоты для группы насосов E5-P7500-007Н Мощность, кВт: 5,5

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

36 150

Преобразователь частоты для группы насосов E5-P7500-005Н Мощность, кВт: 3,7

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

19 630

Частотный преобразователь E5-8200-F-001H с ЭМИ фильтром Мощность, кВт: 0,75

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

37 340

Преобразователь частоты ACS355-03E-15A6-4, 7. 5 кВт, 380 В, 3 фазы, IP20, без панели управления

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

241 560

Преобразователь частоты ATV212 55кВт 3-ф/380 ( ATV212HD55N4 ) Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

56 900

Преобразователь частоты 18,5 кВт Advanced Control ADV 18.5 M430-M Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

29 681

Преобразователь частоты Веспер Е3-8100-003H Мощность, кВт: 2,2

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

22 908

Преобразователь частоты Веспер Е2-8300-S2L Мощность, кВт: 1,5

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

42 062

Преобразователь частоты Е4-8400-007H, 5,5 кВт, 380 Мощность, кВт: 5,5

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

165 950

Частотный преобразователь N700E-370HF/450HFP 37/45кВт 380-480В Мощность, кВт:

ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары

2 страница из 18

Activity: DC-DC Boost Converter — ADALM1000 [Analog Devices Wiki]

Эта версия (05 ноября 2021 г. , 14:59) была одобрена Дугом Мерсером. Доступна ранее одобренная версия (05 ноября 2021 г., 14:43).

Содержание

• Действие: Повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный — ADALM1000

  • Цель:

  • Примечания:

  • Основы фона:

    • Задание 1: Моделирование идеального* разомкнутого повышающего преобразователя

    • Материалы:

  • Простая катушка индуктивности и переключатель Преобразователь постоянного тока в постоянный:

    • Проезд:

    • Процедура:

    • Измерение тока:

  • Приложение:

    • Улучшенные источники 1,5 В

Цель:

Целью этого задания является исследование схемы на основе катушки индуктивности, которая может создавать выходное напряжение, превышающее подаваемое напряжение. Схемы этого класса называются преобразователями постоянного тока в постоянный или повышающими регуляторами. В этой деятельности напряжение от 1,5 9Напряжение питания 0069 В (аккумулятор) будет повышено до напряжения, достаточного для питания двух светодиодов последовательно.

Примечания:

Как и во всех лабораториях ALM, мы используем следующую терминологию при описании подключений к разъему M1000 и настройке оборудования. Заштрихованные зеленым прямоугольники обозначают подключения к разъему аналогового ввода-вывода M1000. Выводы канала аналогового ввода/вывода обозначаются как CA и CB. При настройке на форсирование напряжения/измерения тока добавляется –V, как в CA-.V или при настройке на форсирование тока/измерение напряжения –I добавляется как в CA-I. Когда канал сконфигурирован в режиме высокого импеданса только для измерения напряжения –H добавляется как CA-H.

Следы осциллографа аналогичным образом обозначаются по каналу и напряжению/току. Например, CA- V , CB- V для сигналов напряжения и CA-I, CB-I для сигналов тока.

Схемы, используемые в этой лабораторной работе, несмотря на то, что они обычно имеют низкий ток, потенциально могут создавать напряжения, превышающие диапазон от 0 до 5 9 .0069 В Диапазон аналогового входа ALM1000. Потребуются методы делителя входного напряжения, описанные в документе по аналоговым входам ALM1000. Обратитесь к документу, сконструируйте и при необходимости используйте делители входного напряжения при выполнении этих экспериментов с ALM1000.

Основные сведения:

Когда ток, протекающий в катушке индуктивности, быстро прерывается, на катушке индуктивности наблюдается большой всплеск напряжения. Этот большой скачок напряжения действительно может быть полезен в некоторых случаях. Одним из примеров является повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный, представляющий собой схему, которая может создавать большее постоянное напряжение из меньшего с очень высокой эффективностью. Основная идея заключается в объединении индуктивного генератора всплесков со схемой выпрямителя, как показано на рис. 2. Всякий раз, когда транзистор резко закрывается, напряжение на стоке резко возрастает, диод D0091 1 смещен в прямом направлении, и ток будет течь от катушки индуктивности для зарядки накопительных конденсаторов C ₃ и C ₄ . Когда напряжение стока впоследствии падает ниже напряжения на конденсаторе, диод смещается в обратном направлении, и выходное напряжение остается постоянным. Как и в главе об источниках питания переменного тока, размер выходного конденсатора должен быть соответствующим, чтобы свести к минимуму пульсации, связанные с током, протекающим в нагрузке. Здесь мы просто используем небольшой конденсатор, и, следовательно, схема не сможет обеспечить большой выходной ток.

В этом упражнении мы расширим эти концепции, создав преобразователь, который «повышает» низкое напряжение до высокого напряжения. Последующие действия закроют петлю вокруг этих цепей и изучат стабильность петли и отклик во временной области.

Задание 1: Моделирование идеального* разомкнутого повышающего преобразователя

* (В этом упражнении широко используется термин «идеальный». Более точным термином будет «почти идеальный» — LTspice требует конечных чисел в определенных местах — сопротивления включения и выключения не могут быть нулевыми или бесконечными, поэтому мы используем значения достаточно малы и достаточно велики, чтобы оказать незначительное влияние на результаты.)

Откройте файл OL_Boost_concept_ideal_sw.asc LTSpice. Обратите внимание на различия между этой схемой и понижающим преобразователем:

• Одна сторона катушки индуктивности подключается непосредственно к источнику питания.

• Переключатели переставлены так, что S1 позволяет подключать входной источник питания непосредственно через индуктор, а S2 позволяет подключать или отключать индуктор от выхода.

Как и в случае с лабораторией по основам доллара, давайте всегда помнить о двух вещах:

• Ток через индуктор не может измениться мгновенно

• Напряжение постоянного тока на катушке индуктивности равно нулю

На рисунке ниже показано «зарядное» состояние работы схемы, где S1 замкнут, а S2 разомкнут.

Рис. 2. Зарядка повышающего преобразователя

Когда S1 замыкается, левая сторона катушки индуктивности подключается к источнику питания 5 В, а правая сторона подключается к земле. Это означает, что напряжение на катушке индуктивности представляет собой просто источник питания 5 В. Это «заряжает» катушку индуктивности током, который нарастает с положительным наклоном:

Примечание. Полярность напряжения на катушке индуктивности произвольна, мы используем соглашение о том, что положительное напряжение вызывает увеличение энергии, хранящейся в катушке индуктивности.

На следующем рисунке показано другое состояние, когда S1 открыт, а S2 закрыт.

Рис. 3. Разрядка повышающего преобразователя

Когда S2 закрывается, левая сторона индуктора L1 по-прежнему подключена к Vin, а правая сторона теперь подключена к Vout. Ток через L1 теперь течет к выходу и уменьшается с отрицательным наклоном:

Подобно основному действию понижающего преобразователя 1, параметры «freq» и ​​«duty» устанавливают частоту переключения на 25 кГц и рабочий цикл напряжений, наложенных на этот узел переключения (sw_node), на 50%. То есть правая часть индуктора половину времени подключена к земле (фаза зарядки) и половину времени подключена к выходу (фаза разрядки). Запустите симуляцию и проверьте sw_node, Vout и ток через дроссель L1. Увеличьте изображение ближе к концу цикла после того, как затухает переходный процесс при запуске (через 8 мс). (Вы можете щелкнуть правой кнопкой мыши по оси Y с автоматическим диапазоном, чтобы выровнять две осциллограммы.)

Рисунок 4. Узел переключателя повышающего преобразователя, ток дросселя и выход

Наблюдайте за пиком и впадиной кривой I(L1) (зеленая кривая), отмечая текущую пульсацию. Используя курсоры от пика к пику, мы можем наблюдать, что индуктор заряжается и разряжается линейно (с периодом 1/25 кГц или 40 мкс, с рабочим циклом 50%, что делает ts1 и ts2 20 мкс каждый).

Выходное напряжение почти точно равно 10 В — вдвое больше входного напряжения — с небольшими пульсациями. Убедитесь, что ранее решенные уравнения верны, используя курсоры для измерения форм тока катушки индуктивности.

Для фазы «зарядки»:
И для фазы «разрядка»:

Возвращаясь к концепции нулевого постоянного тока на катушке индуктивности, как мы можем найти выходное напряжение повышающего преобразователя, зная входное напряжение, частоту и рабочий цикл? «Нулевой постоянный ток на катушке индуктивности» означает, что в течение длительного периода времени среднее произведение вольт-секунд равно нулю. Таким образом:

Где tS1 — время закрытия S1, tS2 — время закрытия S2. Переставляя, мы видим, что:
Обратите внимание, что
— рабочий цикл коммутационного узла, мы можем переписать выражение для В _OUT как функцию рабочего цикла:

Поскольку наш рабочий цикл основан на ts1 и ts2, а рабочий цикл всегда находится в диапазоне от 0% до 100%, приведенное выше уравнение демонстрирует, что среднее выходное напряжение всегда равно или превышает входное напряжение, что является основным свойством повышающего преобразователя. , а при рабочем цикле 50 % выходное напряжение в два раза превышает входное напряжение.

Теперь измените рабочий цикл в симуляции и повторите запуск. На следующих снимках экрана показано выходное напряжение при рабочем цикле 20% (ожидаемое выходное напряжение 6,25 В) и рабочем цикле 80% (ожидаемое выходное напряжение 25 В).

Рис. 5. Выходной сигнал повышающего преобразователя с коэффициентом заполнения 20 %.

Рис. 6. Выходной сигнал повышающего преобразователя с коэффициентом заполнения 80 %.

Можно ли повышать до сколь угодно высокого напряжения? См. Приложение: «Экстремальное повышение», чтобы узнать.

Регулирование нагрузки

До сих пор мы использовали схему наддува без нагрузки. В этом случае рабочий цикл для повышения отношений коэффициентов остается верным, но что произойдет, если вы начнете потреблять ток от выхода (как и в практической схеме — в конце концов, для питания устройств существует источник питания!) Кроме того, рассмотрите выходной переключатель повышающего преобразователя (S2). Если мы посмотрим на форму волны тока и форму волны напряжения ненагруженной цепи, мы увидим, что в течение части цикла ток дросселя становится отрицательным, и когда это происходит, выходное напряжение снижается! Это кажется контрпродуктивным для повышающего преобразователя, не так ли? Этот режим работы имеет название – «Режим принудительной непрерывной проводимости». Это принудительно, потому что переключатели всегда налагают напряжение на индуктор, поэтому его ток всегда либо увеличивается, либо уменьшается.

Затем подключите нагрузочный резистор 25 Ом к выходному узлу (получив средний ток 0,4 ампера от выхода 10 В). Обратите внимание, что влияние на выходное напряжение минимально, а ток индуктивности по-прежнему линейно увеличивается и уменьшается с одинаковыми пульсациями от пика до пика, однако ток теперь всегда положительный (течет от входа к выходу, согласно нашему соглашению). )

Рис. 7. Идеальный повышающий преобразователь с нагрузкой 25 Ом

Но мы все еще ЗАСТАВЛЯЕМ, чтобы эта цепь работала непрерывно? Скоро узнаем…

08 мар 2020 01:20 · Марк Торен

Материалы:

Аппаратный модуль ADALM1000
Макетная плата без пайки и комплект перемычек
1 — 2N3904 NPN-транзистор с малым сигналом
1 – ZVN3310 NMOS FET (ZVN2110A, 2N7000 или мощный полевой транзистор, такой как IRF510)
1 – Резистор 1 кОм Резистор
1 – 100 Ом
1 – резистор 47 Ом
1 – потенциометр 1 кОм
2 – конденсаторы 47 мкФ
2 – конденсаторы 0,1 мкФ
1 – HPh2-1400L (индуктор Coilcraft Hexapath или другое значение от 1 мГн до 4,7 мГн)
2 – диоды выпрямительные (1N4001, 1N3064)
2 – светодиоды (один красный один желтый)

Дополнительное оборудование:

1. 5 V Батарейка AA и держатель
Малый портативный цифровой мультиметр

Простой индуктор и переключатель Преобразователь постоянного тока в постоянный:

Направления:

Первым шагом является создание источника питания 1,5 В (для имитации одноячеечной батареи), как показано на рисунке 1. Соберите схему на одном конце макетной платы без пайки, обязательно оставив место для остальных схем этой лаборатории. Обратите внимание: если у вас есть батарея на 1,5 В (AA) и держатель батареи с подключенными проводами, вы можете заменить ее на 1,5 В питание.

Рисунок 1, блок питания 1,5 Вольт

После того, как вы создали источник питания 1,5 В , вам нужно будет отрегулировать потенциометр R ₁ так, чтобы выход был установлен на 1,5 В . Используйте один или другой вход ALM1000 в режиме Hi-Z для измерения напряжения. (отображение среднего напряжения для выбранного вами канала). Дополнительный цифровой мультиметр также можно использовать для измерения напряжения постоянного тока. Обратите внимание на пунктирную зеленую рамку на рис. 1, окружающую заземляющие соединения. Позже вы будете измерять ток в земле для различных участков цепи. Заземляющие соединения на рисунке 1 всегда будут подключаться непосредственно к земле ALM1000. Другие участки заземления в разное время могут быть подключены либо к основному заземлению, либо к контакту разъема CH-B на ALM1000. Поэтому, когда вы строите схему, держите эти «земляные» соединения раздельно, т. е. не используйте одну из общих шин питания для всех «землей».

Временно подключите один из ваших светодиодов от выхода 1.5 V к земле. Обратите внимание на полярность диода, чтобы он был смещен в прямом направлении. Он светится? Наверное нет, т.к. 1,5 В вообще не хватает для включения светодиода. Нам нужен способ повысить напряжение 1,5 В до более высокого напряжения, чтобы зажечь один светодиод, не говоря уже о двух светодиодах, соединенных последовательно. Отсоедините 2,5 V установите и снимите светодиод, прежде чем переходить к следующему этапу сборки.

Затем на макетной плате без пайки соберите секцию повышающей схемы DC-DC, как показано на рисунке 2.

6-обмоточный индуктор HPh2-1400L может быть настроен на 6 различных значений индуктивности в зависимости от того, сколько обмоток соединено последовательно. Последовательное соединение всех 6 обмоток даст в 36 раз (N ² ) индуктивность одной обмотки (0,2 мГн) или около 7 мГн. 5 витков = 25 х 0,2 или около 5 мГн, 4 витка = 16 х 0,2 или около 3,6 мГн. Любая или все эти конфигурации должны работать для L 9.0091 1 .

Вы можете использовать 1N4001 или 1N3064 для выпрямительного диода D ₁ и снабберного диода D ₂ . Не забудьте подключить левый конец L ₁ к источнику питания 1,5 В из секции на рисунке 1. Затвор переключающего транзистора NMOS M ₁ подключен к выходу CH-A ALM1000.

Заземляющие соединения на рис. 2, показанные в зеленых пунктирных прямоугольниках, иногда подключаются непосредственно к земле ALM1000. В других случаях они будут либо подключены к основному заземлению, либо к контакту разъема CH-B на ALM1000, в зависимости от того, ток какой ответвления измеряется. Таким образом, при построении цепи держите соединения «земли № 2» отдельно от соединений «земли № 3» (и соединений «земли № 1» на рис. 1), т. е. не используйте одну из общих шин питания для всех «землей».

Рисунок 2. Секция повышающего преобразователя постоянного тока в постоянный.

Процедура:

Начните с трех участков заземления (№1, №2 и №3), подключенных к основному заземлению ALM1000. С CH-B в режиме Hi-Z вы будете использовать его для наблюдения за различными формами напряжения в цепи.

Начните с частоты коммутации 2 90 302 кГц 90 070, которая предоставляется AWG A, CA-9.0069 В . Установите минимальное значение на 0 и максимальное значение на 3,5 (достаточно, чтобы включить M ₁ ). Установите режим SVMI и квадратную форму.

Используя CH-B в режиме Hi-Z, наблюдайте и сохраняйте формы сигналов напряжения, наблюдаемые в следующих узлах цепи. Во-первых, источник входного сигнала 1,5 В . Второй сток М ₁ . Третий «усиленный» выход, V _OUT вверху светодиода ₁ . Также следует измерить ток в светодиодах, сняв напряжение на переходе R ₃ и светодиод ₂ разделить на значение R ₃ , 100 Ом.

Каково среднее постоянное напряжение «усиленного» выхода? Какая пульсация размаха наблюдается на осциллограмме? Каков средний постоянный ток в светодиодах и какова пульсация тока? Запишите значения в свой лабораторный отчет.

Возможно, вы захотите сохранить моментальные снимки кривых напряжения или сохранить массив VBuffB в другой временный массив данных, который будет построен позже, когда вы будете проводить текущие измерения.

Измерение токов:

Теперь, когда мы измерили все интересные формы сигналов напряжения, связанные со схемой, нам необходимо также измерить соответствующие формы сигналов тока.

Если мы установим напряжение канала B на значение постоянного тока, мы можем думать о нем как об амперметре переменного (и постоянного) тока, один конец которого подключен к установленному напряжению постоянного тока. Напряжение постоянного тока, которое мы устанавливаем, может быть напряжением питания или может быть 0 В, и тогда мы будем измерять ток, протекающий в землю или из нее.

Первый ток, который мы будем измерять, это ток в катушке индуктивности L ₁ . Убедитесь, что частота часов CH-A по-прежнему установлена ​​на 2 кГц. Установите AWG CH-B в режим SVMI и Shape в DC с максимальным значением 1,5 В , чтобы соответствовать 1,5 В от источника питания 1,5 В с рисунка 1 (или батареи AA, если вы ее используете). Поскольку для формы установлено значение DC, значения Min и Frequency игнорируются. Отсоедините левый конец L ₁ от источника питания 1,5 В и подключите L ₁ к CH-B. В меню кривых обязательно выберите кривую CB-I для отображения.

Нажмите кнопку запуска, и вы должны увидеть прямоугольную волну (привод переключения) на трассе CA- V , постоянное напряжение 1,5 В постоянного тока на трассе CB- V и ток дросселя на трассе CB-I. При необходимости отрегулируйте вертикальную шкалу CB-I, чтобы она соответствовала пиковой амплитуде тока на экране.

Отметьте время, когда переключатель M ₁ включен и когда M ₁ выключен, и ток в L ₁ . Сделайте снимок текущей трассы CB-I для дальнейшего использования (или сохраните массив IBuffB в другом массиве, чтобы его можно было построить позже).

Отсоедините L ₁ от CH-B и снова подключите его к источнику питания 1,5 В.

Теперь мы хотим измерить токи в двух участках «земли», которые вы выделили при сборке макетной платы. Сначала отсоедините секцию заземления №2 от главной шины заземления и подключите ее к CH-B. Установите максимальное значение CH-B на 0 (то же напряжение, что и земля). Ток в земле № 2 — это ток в M ₁ , переключателе.

Нажмите кнопку запуска, и вы должны увидеть прямоугольную волну (переключатель привода) на CA-9.0069 В , постоянное напряжение 0 В постоянного тока на трассе CB- V и ток источника M ₁ на трассе CB-I. При необходимости отрегулируйте вертикальную шкалу CB-I, чтобы она соответствовала пиковой амплитуде тока на экране. Обратите внимание на полярность (направление) тока. Отобразите сохраненную текущую кривую L ₁ и сравните их. Какая часть тока L ₁ течет в M ₁ и где во времени она течет? Сохраните трассу CB-I наземного участка №2. (сохраните массив IBuffB в другой массив).

Теперь измерим ток в светодиодной нагрузке, включая конденсаторы обходного фильтра С ₃ и С ₄ . Отсоедините секцию заземления №2 от канала CH-B и снова подключите ее к главной шине заземления. Отсоедините секцию заземления №3 от главной шины заземления и подключите ее к CH-B. Ток в земле № 3 объединяет ток светодиода и ток в конденсаторах C ₃ и C ₄ , который также является током в диоде D ₁ .

Нажмите кнопку запуска, и вы должны увидеть прямоугольную волну (переключатель привода) на CA-9.0069 В , постоянное напряжение 0 В постоянного тока на трассе CB- V и ток нагрузки светодиода на трассе CB-I. При необходимости отрегулируйте вертикальную шкалу CB-I, чтобы она соответствовала пиковой амплитуде тока на экране. Обратите внимание на полярность (направление) тока. Отобразите сохраненную текущую кривую L ₁ и сравните их. Какая часть тока L ₁ протекает в нагрузке и где во времени? Сохраните трассу CB-I наземного участка №3. (сохраните массив IBuffB в другой массив).

Сохранение тока говорит о том, что сумма тока в M ₁ и D ₁ должна быть такой же, как ток в L ₁ . Используйте функцию математического построения для построения графика суммы сохраненных буферов данных земли № 2 и земли № 3. Сравните это с измеренной формой кривой тока L ₁ .

В качестве дополнительного расследования.

Теперь увеличьте частоту до 4, 6 и 8 кГц. Измерьте и запишите форму кривой выходного напряжения и тока. Объясните, что изменилось и почему?

При тактовой частоте 2 кГц уменьшите рабочий цикл прямоугольного сигнала привода переключателя CH-A с 50% до 45%, 35% и 25%. Как рабочий цикл изменяет формы сигналов напряжения и тока?

Приложение:

Улучшенные источники 1,5 В

Выходное сопротивление (регулирование нагрузки) простого эмиттерного повторителя на рисунке 1 можно улучшить за счет добавления обратной связи. На рисунке A1 показана схема повторителя, в которой одиночный NPN ( Q ₁ представляет собой 2N3904) транзистор заменен составным транзистором NPN/PNP (Q ₂ — это 2N3906). Регулировка нагрузки одиночного транзисторного повторителя зависит от того, насколько V _BE изменяется при изменении тока эмиттера. В случае конфигурации составного транзистора небольшое увеличение тока Q ₁ усиливается и вызывает протекание значительно большего тока через PNP-транзистор Q ₂ .

Существует также дополнительное преимущество, заключающееся в том, что базовый ток транзистора Q ₁ теперь намного меньше, и его влияние на делитель напряжения R ₁ и R ₂ намного меньше.

Рисунок A1, Улучшенный повторитель

Еще лучшего регулирования нагрузки можно добиться, используя операционный усилитель, обеспечивающий высокий коэффициент усиления. Как показано на рисунке A2, выход операционного усилителя управляет базой транзистора Q ₁ до любого напряжения смещения, необходимого для поддержания напряжения эмиттера (отрицательный вход операционного усилителя) равным напряжению, установленному на положительном вход ОУ делителем напряжения. Схема может по существу выдавать ток до максимального предела тока транзистора или источника питания +5 В с очень небольшим изменением выходного напряжения +1,5 В.

Рисунок A2, Прецизионный повторитель

Ресурсы:

• Файлы LTSpice: dc-dc_boost_converters_ltspice

• Файлы Fritzing: dc-dc_boost_converters-bb

Для дальнейшего чтения:

Boost_converter
составной транзистор

Вернуться к оглавлению лабораторной работы ALM

университет/курсы/alm1k/circuits1/alm-cir-15a. txt · Последнее изменение: 05 ноября 2021 г., 14:58, автор: Doug Mercer

ABB Power Conversion | Преобразование мощности АББ

Архитектура питания пограничного распределенного центра обработки данных

В центре обработки данных удельная мощность, эффективность и надежность имеют решающее значение. Представьте себе возможность значительно увеличить вычислительную мощность современных серверов высокой плотности всего за небольшое увеличение энергопотребления. Влияние может быть значительным с точки зрения эффективности и…

Узнать больше

DLynx II

Усовершенствованное цифровое семейство неизолированных модулей питания постоянного/постоянного тока DLynx II ^TM , монтируемых на плате, обеспечивает расширенный набор стандартных отраслевых команд PMBus, а также увеличенные диапазоны производительности и мощности для цифровой точки нагрузки (PoL). ) мир. Благодаря высокоточной цифровой телеметрии. ..

Узнать больше

MPE2000 Медицинский выпрямитель

MPE2000 — это медицинский источник питания с несколькими выходами, охлаждаемый вентилятором и предназначенный для автономного использования. Блок питания имеет специальные конструктивные решения для медицинских нужд, а также три варианта выходного напряжения и возможность зарядки постоянным током на выпрямителе…

Узнать больше

ABB продает подразделение Power Conversion компании AcBel Polytech Inc. за 505 миллионов долларов

20.01.2023 | пресс-релизы

АББ достигла соглашения о продаже своего подразделения Power Conversion компании AcBel Polytech Inc. за 505 миллионов долларов наличными. Сделка подлежит одобрению регулирующими органами и, как ожидается, будет завершена во второй половине 2023 года. После закрытия ABB ожидает, что будет зарегистрирован небольшой неоперационный…

Подробнее

ABB помогает активизировать развертывание 5G с помощью решения для питания повторителей малых сот

09. 11.2022 | пресс-релизы

Система питания RP450 представляет собой комплексное решение, помогающее расширить зону покрытия малых сот 5G с помощью повторителей. Его интегрированная конструкция включает в себя выпрямитель, распределительное оборудование, устройство защиты от перенапряжения и входной выключатель переменного тока с номинальным входом для обслуживания в одном корпусе. Как 5G…

Узнать больше

Четвертькирпичный преобразователь мощностью 1500 Вт компании ABB Power Conversion обеспечивает высокую удельную мощность для критически важных приложений

15.06.2022 | пресс-релизы

Новый 1500-ваттный преобразователь среди самых мощных модулей на четверть кирпича, доступных на сегодняшний день. Опции мощностью 1300 Вт и 1000 Вт также добавлены в проверенное семейство преобразователей постоянного тока серии Barracuda. Компания ABB Power Conversion расширяет свою и без того надежную линейку преобразователей постоянного тока несколькими новыми модулями, включая. ..

Узнать больше

АББ расширяет предложения, чтобы обеспечить надежное и качественное питание для глобальной телекоммуникационной инфраструктуры

05.10.2021 | пресс-релизы

Маломощные системы питания GPS4830 и выпрямители GP100 являются строительными блоками для высокоэффективных телекоммуникационных сетей, сетей и центров обработки данных. Новые версии проверенных временем выпрямителей и систем питания АББ составляют комплексный портфель решений для поддержки клиентов, независимо от их…

Узнать больше

83% опрошенных ИТ-директоров и технических директоров из списка Fortune 1000 перешли на 5G или планируют сделать это в течение двух лет

01.12.2021 | пресс-релизы

Исследование АББ раскрывает основные приоритеты и проблемы для более широкого развертывания сетей 5G. Безопасность и надежность выходят на первый план. Потребители уже начинают пользоваться скоростями сети 5G на своих мобильных устройствах, а на уровне бизнеса может пройти всего два года, прежде чем предприятия.