Схемы преобразователей напряжения: принципы работы и применение

Как работают преобразователи напряжения. Какие существуют типы преобразователей. Для чего используются преобразователи напряжения. Как выбрать подходящую схему преобразователя.

Принципы работы преобразователей напряжения

Преобразователи напряжения — это устройства, которые изменяют параметры электрической энергии, такие как напряжение и частота. Их основная задача — преобразовать входное напряжение одного уровня в выходное напряжение другого уровня.

Принцип работы большинства преобразователей напряжения основан на периодическом накоплении энергии в магнитном или электрическом поле и последующей передаче этой энергии в нагрузку. Это позволяет эффективно преобразовывать напряжение из одного уровня в другой.

Основные элементы преобразователей напряжения

• Силовые ключи (транзисторы)
• Индуктивные элементы (дроссели, трансформаторы)
• Конденсаторы
• Диоды
• Схема управления

Взаимодействие этих элементов обеспечивает периодическое накопление и передачу энергии, что позволяет осуществлять преобразование напряжения.

Виды преобразователей напряжения

Существует несколько основных типов преобразователей напряжения:

1. Понижающие преобразователи

Преобразуют входное напряжение в более низкое выходное напряжение. Часто используются для питания низковольтной электроники от более высоковольтных источников.

2. Повышающие преобразователи

Преобразуют низкое входное напряжение в более высокое выходное. Применяются, например, для питания высоковольтных схем от аккумуляторов.

3. Инверторы

Преобразуют постоянное напряжение в переменное. Широко используются в системах альтернативной энергетики и источниках бесперебойного питания.

4. Преобразователи AC-DC

Преобразуют переменное напряжение сети в стабилизированное постоянное. Являются основой большинства блоков питания электронных устройств.

Применение преобразователей напряжения

Преобразователи напряжения находят широкое применение в различных областях:

• Блоки питания электронных устройств
• Зарядные устройства для аккумуляторов
• Системы альтернативной энергетики (солнечные, ветряные)
• Источники бесперебойного питания
• Электропривод и системы управления двигателями
• Светодиодное освещение
• Автомобильная электроника

Преимущества современных преобразователей напряжения

Современные преобразователи напряжения обладают рядом важных преимуществ:

• Высокий КПД (до 95-98%)
• Малые габариты и вес
• Широкий диапазон входных напряжений
• Стабильность выходного напряжения
• Защита от перегрузки, короткого замыкания, перегрева
• Низкий уровень электромагнитных помех

Эти преимущества обеспечиваются за счет использования современной элементной базы и схемотехнических решений.

Выбор схемы преобразователя напряжения

При выборе схемы преобразователя напряжения необходимо учитывать следующие факторы:

• Диапазон входных и выходных напряжений
• Требуемая выходная мощность
• КПД преобразования
• Уровень пульсаций выходного напряжения
• Габариты и стоимость устройства
• Необходимость гальванической развязки

Правильный выбор схемы позволяет создать оптимальный преобразователь для конкретного применения.

Современные тенденции в разработке преобразователей напряжения

Основные направления развития современных преобразователей напряжения:

• Повышение рабочих частот для уменьшения габаритов
• Применение новых магнитных материалов
• Использование цифровых методов управления
• Интеграция силовой и управляющей части в одном корпусе
• Улучшение тепловых характеристик
• Снижение уровня электромагнитных помех

Эти тенденции позволяют создавать все более эффективные и компактные преобразователи напряжения.

Схемотехника современных преобразователей напряжения

Рассмотрим несколько распространенных схем преобразователей напряжения:

Понижающий преобразователь (Buck converter)

Простая и эффективная схема для преобразования высокого входного напряжения в более низкое выходное. Основные элементы:

• Силовой ключ (MOSFET транзистор)
• Диод
• Индуктивность
• Выходной конденсатор
• ШИМ-контроллер

КПД таких преобразователей может достигать 95% и выше.

Повышающий преобразователь (Boost converter)

Позволяет получить выходное напряжение выше входного. Основные элементы:

• Силовой ключ
• Диод
• Индуктивность
• Выходной конденсатор
• ШИМ-контроллер

Широко применяется в портативной электронике для питания от аккумуляторов.

Обратноходовой преобразователь (Flyback converter)

Обеспечивает гальваническую развязку между входом и выходом. Основные элементы:

• Импульсный трансформатор
• Силовой ключ
• Выходной диод
• Выходной конденсатор
• ШИМ-контроллер

Часто используется в маломощных источниках питания.

Проектирование преобразователей напряжения

При проектировании преобразователей напряжения необходимо учитывать следующие аспекты:

1. Выбор топологии схемы
2. Расчет силовых элементов (транзисторов, диодов)
3. Проектирование магнитных компонентов
4. Выбор и расчет конденсаторов
5. Разработка системы управления
6. Проектирование печатной платы
7. Тепловой расчет
8. Обеспечение электромагнитной совместимости

Правильный подход к проектированию позволяет создать надежный и эффективный преобразователь напряжения.

Заключение

Преобразователи напряжения играют важную роль в современной электронике, обеспечивая эффективное преобразование параметров электрической энергии. Понимание принципов их работы и особенностей различных схем позволяет создавать оптимальные решения для широкого спектра применений.

Схема мощного высоковольтного преобразователя напряжения с высоким КПД

Как сделать высоковольтный DC-DC преобразователь своими руками?
Посвящается тем, кто в высоком напряжении находит не только минусы, но и плюсы

Высоковольтный преобразователь напряжения предназначен для получения от низковольтного источника высокого напряжения (до десятков тысяч вольт) постоянного или переменного тока.
Основное требование, определяющее принцип работы таких преобразователей – это возможность эффективно передать на выход полезную мощность, обеспечив максимальное значение КПД.

Однотактные преобразователи позволяют с минимальными затратами получать высокие выходные напряжения, но при условии относительно небольшой мощности в нагрузке. Причина – довольно низкий КПД однотактных устройств. Для начала, в качестве примера приведу простейшую схему модуля высоковольтного преобразователя, выпускаемого нашими непритязательными китайскими друзьями.

Рис.1 Простейший высоковольтный преобразователь напряжения

Первичная обмотка находится под вторичной. Она намотана на ферритовом стержне с высокой магнитной проницаемостью и содержит несколько витков 0,8…1 мм провода. Количество витков вторичной обмотки – несколько тысяч. Без нагрузки схема потребляет от источника питания значительный ток (2…3А). Это является следствием затянутых фронтов на затворе транзистора (из-за его большой ёмкости в совокупности с высоким выходным сопротивлением NE555), а также низкой индуктивности первичной обмотки трансформатора. Конечно, при таком трансформаторе никаких 20 000 вольт схема не выдаст, максимум – 3…4 кВ при мощности в несколько ватт.
Вывод – в данном исполнении к покупке и повторению НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ! Однако в случае использования строчного трансформатора для ЭЛТ со встроенной схемой умножителя и резонансного конденсатора в его первичной обмотке всё ж таки удаётся получить искомые 20 кВ.

Именно такую схему мы рассмотрели на странице – Ссылка на страницу.

Несколько лучшими мощностными характеристиками будет обладать двухтактный преобразователь, выполненный по схеме симметричного индуктивного мультивибратора. Эта схема на удивление популярна среди шокеростроителей разных мастей и является основой знаменитого «злого шокера» от lamazoid-а, а также множества других разработок по схожим мотивам.
А теперь, давайте, взглянем на схему такого преобразователя с номиналами элементов и замерами потребления тока, проведённых участниками одного из HV форумов: Aleksandr_Sokolov и urez83.

Рис.2 Двухтактный высоковольтный преобразователь напряжения

Главным недостатком подобных схем являются:
1. Крайне высокое потребление тока (и соответственно низкий КПД) преобразователя, связанное с продолжительной работой ключевых транзисторов в линейном режиме, а также
2. Неполное использование напряжения источника питания.

Слегка модифицированная версия – драйвер Mazilli ZVS Flyback, подробно описанный нами на странице – ссылка на страницу , хоть и уменьшает указанные недостатки, но далеко не полностью.

Описанный ниже повышающий двухтактный преобразователь выполнен на распространённых цифровых элементах и имеет КПД, превышающий 90%. При этом он эффективно и в полном объёме использует напряжение источника питания, что по сравнению с драйвером Mazilli ZVS Flyback, даёт возможность ощутимо уменьшить количество витков вторичной обмотки трансформатора.

Рис.3 Мощный двухтактный высоковольтный преобразователь напряжения с высоким КПД

Задающий генератор выполнен на элементе DD1.1. Форма его выходного сигнала близка к меандру, а частота 30 кГц устанавливается подбором (при необходимости) номинала конденсатора С1.

Цепочки D1, R3, C3 и D2, R2, C2 – формируют задержку (Dead Time) переключения выходных транзисторов Т5, Т6 (около 4 мкс), гарантирующую, что транзистор одного плеча начнёт открываться только после того, как транзистор другого плеча будет полностью закрыт.

Противофазные сигналы, идущие с выходов DD1.3 и DD1.4, усиливаются по току каскадами Т1, Т2 и Т3, Т4 и далее поступают на затворы мощных выходных транзисторов, имеющих значительные входные ёмкости (около 3000 пФ). Данные каскады необходимы для получения управляющих импульсов с крутыми фронтами, что способствует быстрому переключению транзисторов и, в свою очередь, повышению КПД устройства.

Параметры преобразователя чувствительны к величинам индуктивностей первичных обмоток трансформатора. Оптимальные характеристики соответствуют индуктивностям 20…30 мкГн. При меньших значениях снижается КПД преобразователя, при больших – падает мощность.

При применении указанных на схеме элементов, частоте тактового генератора 30 кГц и индуктивности первичных обмоток 20 мкГн, выходная мощность преобразователя составляет около 300 Вт, а ток потребления без нагрузки – 500 мА. При 30 мкГн потребление снижается до 300 мА.
Мощность преобразователя можно увеличить путём выбора более мощных выходных транзисторов либо путём параллельного включения пар полевиков указанного типа. В этом случае во избежание ухудшения КПД необходимо удвоить номиналы конденсаторов С2, С3.

Конденсатор С8 предназначен для ограничения тока выходных транзисторов при кратковременном коротком замыкании на выходе. При номинале, указанном на схеме, ток транзисторов при КЗ не превысит 30А.

Элементы R5, C4, R7, R8 служат для исключения сквозных токов через выходные транзисторы в момент подачи напряжения.
Если преобразователь планируется использовать в качестве драйвера для получения напряжений в десятки киловольт, то параллельно R7, R8 следует подключить защитные стабилитроны на 15…18 В.

Трансформатор намотан на тороидальном ферритовом сердечнике EPCOS R 29,5×19,0×14,9 №87 с габаритной мощностью 297 Вт. Число витков указано на схеме. Поскольку данный преобразователь может использоваться для формирования широкого диапазона выходных напряжений: от десятков вольт до десятка киловольт, то уделять внимание подробному описанию конструкции трансформатора особого смысла не имеет.
Для высоковольтных целей прекрасно подойдёт и фабричный строчный трансформатор от электронно-лучевых трубок телевизоров, и трансформатор, выполненный на броневом сердечнике. Для меньших напряжений оптимальным выбором будет импульсный трансформатор на ферритовом кольце, методику расчёта которого мы подробно рассмотрели на странице – ссылка на страницу. Важно понимать, что наличие зазора в сердечниках для двухтактных преобразователей не только не приносит пользы, но и вредно из-за снижения его магнитной проницаемости, а соответственно, и индуктивности первичных обмоток, что неизбежно приводит к снижению параметра КПД.

Допустимые напряжения диодов выпрямителя и конденсатора С8 должны в 1,5 раза превышать максимальное выходное напряжение, С9 – как минимум, быть не ниже. Также необходимо следить за тем, чтобы частотный диапазон выпрямительных диодов укладывался в частоту тактового генератора. Если диоды могут работать только до 20 кГц, то и частоту генератора тоже необходимо понизить до этого значения, а индуктивность первичных обмоток рассчитывать исходя из значений 30. ..40 мкГн.

ВНИМАНИЕ!!! Работа с высоким напряжением крайне опасна для жизни и здоровья организма.
Поэтому Vpayaem.ru настоятельно не рекомендует практиковаться в этой области при отсутствии специальных знаний и соответствующего опыта. Вся информация, размещённая на этой странице, предназначена исключительно для ознакомительных целей – помните об этом, уважаемые господа и барышни, и не говорите, что вас не предупреждали!

 

Схемы низковольтных преобразователей напряжения

Устройство содержит задающий генератор на микросхеме , стабилизатор, разрядные полевые транзисторы VT1-VT4, мощные транзисторы VT5 и VT6, коммутирующие ток в первичной обмотке трансформатора Т1, узел защиты по току на реле К1, узел стабилизации. В основном, питание различных устройств и приборов осуществляется линейным стабилизатором. Это обусловлено привычкой и простотой схемы. Но при таком способе существует один серьезный недостаток нагрев и как следствие более высокое энергопотреблении.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы низковольтных преобразователей напряжения

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ
• Схема китайского преобразователя с 12 на 220
• Схема преобразователя напряжения своими руками
• Схема преобразователя напряжения своими руками
• Сверхнизковольтный преобразователь напряжения
• Преобразователи напряжения (инверторы) и фотореле
• Низковольтный преобразователь напряжения

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Обратноходовой преобразователь напряжения, принципы работы схемы и область применения!

НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ

Менеджмент качества. ISO УПП, плавные пускатели, мягкие пускатели,. По материалам softstarter. В последние годы многие фирмы большое внимание, которое диктуется потребностями рынка, уделяют разработке и созданию высоковольтных частотных преобразователей.

Требуемая величина выходного напряжения преобразователя частоты для высоковольтного электропривода достигает 10 кВ и выше при мощности до нескольких десятков мегаватт. Для таких напряжений и мощностей при прямом преобразовании частоты применяются весьма дорогие тиристорные силовые электронные ключи со сложными схемами управления.

Подключение преобразователя к сети осуществляется либо через входной токоограничивающий реактор, либо через согласующий трансформатор. Предельные напряжение и ток единичного электронного ключа ограничены, поэтому применяют специальные схемные решения дляповышения выходного напряжения преобразователя.

Кроме того, это позволяет уменьшить общую стоимость высоковольтных преобразователей частоты за счет использования низковольтных электронных ключей. В преобразователях частоты различных фирм производителей используются следующие схемные решения. Двухтрансформаторная схема высоковольтного преобразователя частоты. В схеме преобразователя рис. Двойная трансформация позволяет использовать для регулирования частоты относительно дешевый низковольтный преобразователь частоты, структура которого представлена на рис.

Преобразователи отличаютотносительная дешевизна и простота практической реализации. Вследствие этого они наиболее часто применяются для управления высоковольтными электродвигателями в диапазоне мощностей до 1 — 1,5 МВт. При большей мощности электропривода трансформатор Т2 вносит существенные искажения в процесс управления электродвигателем.

Преобразователи, выполненныепо этой схеме, имеют ограниченный диапазон регулирования частоты вращения двигателя как сверху, так и снизу от номинальной частоты. При снижении частоты на выходе преобразователя увеличивается насыщение сердечника и нарушается расчетный режим работы выходного трансформатора Т2.

Для расширения диапазона регулирования используют трансформаторы с увеличенным сечением магнитопровода, но это увеличивает стоимость, массу и габариты. При увеличении выходной частоты растут потери в сердечнике трансформатора Т2 на перемагничивание и вихревые токи.

В приводах мощностью более 1 МВт инапряжениинизковольтной части 0,4 — 0,6 кВ сечение кабеля между преобразователем частоты и низковольтной обмоткой трансформаторов должно быть рассчитано на токи до килоампер, что увеличивает массу преобразователя. Схема преобразователя с последовательным включением электронных ключей. Для повышения рабочего напряжения преобразователя частоты электронные ключи соединяют последовательно см.

Число элементов в каждом плече определяется величиной рабочего напряжения и типом элемента. Основная проблема для этой схемы состоит в строгом согласовании работы электронных ключей. Полупроводниковые элементы, изготовленные даже в одной партии, имеют разброс параметров, поэтому очень остро стоит задача согласования их работы по времени.

Если один из элементов откроется с задержкой или закроется раньше остальных, то к нему будет приложено полное напряжение плеча, и он выйдет из строя. Для снижения уровня высших гармоник и улучшения электромагнитной совместимостииспользуют многопульсные схемы преобразователей. Согласование преобразователя с питающей сетью осуществляется с помощью многообмоточных согласующих трансформаторов Т.

На рис. На практике существуют ти, ти, х пульсные схемы преобразователей. Число вторичных обмоток трансформаторов в этих схемах равно 2, 3, 4 соответственно. Схема является наиболее распространенной для высоковольтных преобразователей большой мощности.

Схема преобразователя с многообмоточным трансформатором. Силовая схемапреобразователя рис. Количество вторичных обмоток трансформаторовв известных схемах достигает Вторичные обмотки электрически сдвинуты относительно друг друга. Это позволяет использовать низковольтные инверторные ячейки. Ячейка выполняется по схеме: неуправляемый трехфазный выпрямитель, емкостной фильтр, однофазный инвертор на IGBT транзисторах.

Выходы ячеек соединяются последовательно. В приведенном примере каждая фаза питания электродвигателя содержит три ячейки. По своим характеристикам преобразователи находятся ближе к схеме с последовательным включением электронных ключей.

Менеджмент качества ISO сертифицировано.

Схема китайского преобразователя с 12 на 220

В мощных DC-DC преобразователях напряжения, работающих от низковольтных источников питания, с минимальным количеством последовательно включенных в цепь силового тока полупроводниковых приборов, одним из основных факторов, определяющих режим работы и параметры элементов устройства и его КПД, является избыточная энергия, которая накапливается в индуктивностях рассеивания согласующих силовых трансформаторов. В статье рассматриваются вопросы рациональной утилизации этой энергии, приводятся схемные решения, позволяющие существенно повысить КПД преобразователей напряжения и жестко ограничить напряжения на силовых элементах. Мощный DC-DC преобразователь напряжения, работающий от низковольтного В источника питания аккумуляторные батареи, водородные источники питания и т. Не трудно убедиться, что в таких случаях статические потери энергии в полупроводниковых элементах преобразователя напряжения существенно, часто на порядок, превышают динамические. Таким образом, силовая схема преобразователя напряжения должна содержать минимальное количество последовательно включенных в цепь потребляемого тока силовых полупроводниковых приборов. Как правило, это однотактные схемы либо двухтактная схема с выводом нулевой точки первичной обмотки силового трансформатора.

Удобнее всего применить преобразователь напряжения, схема которого изображена на рисунке. Преобразователь выдает напряжение 5 вольт при.

Схема преобразователя напряжения своими руками

Новые книги Шпионские штучки: Новое и лучшее схем для радиолюбителей: Шпионские штучки и не только 2-е издание Arduino для изобретателей. Обучение электронике на 10 занимательных проектах Конструируем роботов. Руководство для начинающих Компьютер в лаборатории радиолюбителя Радиоконструктор 3 и 4 Шпионские штучки и защита от них. Сборник 19 книг Занимательная электроника и электротехника для начинающих и не только Arduino для начинающих: самый простой пошаговый самоучитель Радиоконструктор 1 Обновления Подавитель сотовой связи большой мощности. Низковольтный преобразователь напряжения до 0,5 В , На дискретных элементах. Подписка на тему Сообщить другу Версия для печати.

Схема преобразователя напряжения своими руками

Преобразователи напряжения на транзисторах предназначены для получения высоких напряжений от низковольтных батарей и аккумуляторов. Они отличаются от умформеров и вибропреобразователей более высокой экономичностью, меньшим весом и небольшими габаритами. Отсутствие подвижных механических деталей; щеток, контактов, коллекторов — делает преобразователи на транзисторах исключительно надежными устройствами, практически не требующими ухода в процессе эксплуатации. Преобразователь напряжения, принципиальная схема которого приведена на рис.

Конструкция платы Автор: Klimenchyk87

Сверхнизковольтный преобразователь напряжения

Устройствами с батарейным питанием сейчас уже никого не удивишь, всевозможных игрушек и гаджетов питающихся от аккумулятора или батарейки найдется с десяток в каждом доме. Между тем, мало кто задумывался над количеством разнообразных преобразователей, которые используются для получения необходимых напряжений или токов от стандартных батарей. В большинстве случаев для построения таких конвертеров используются специализированные микросхемы, позволяющие с минимальным количеством обвязки построить преобразователь определенной топологии, благо микросхем питания на рынке сейчас великое множество. Рассматривать особенности применения данных микросхем можно бесконечно долго, особенно с учетом целой библиотеки даташитов и аппноутов от производителей, а также бесчисленного числа условно-рекламных обзоров от представителей конкурирующих фирм, каждая из которых старается представить свой продукт наиболее качественным и универсальным. Данные преобразователи напряжения можно смело считать проектом выходного дня и рекомендовать для сборки тем, кто делает свои первые шаги в удивительный мир электроники.

Преобразователи напряжения (инверторы) и фотореле

Ниже приведена схема сверхнизковольтного автогенераторного преобразователя напряжения всего на одном транзистор. Технические характеристики: Напряжение питания 1,5 вольт. Запускается автогенератор при напряжении не ниже милливольт и сохраняет свою работоспособность при напряжении милливольт и ниже! Может быть использован для генерации низкочастотных колебаний в жестких условиях напряжения питания например от одного модуля солнечной батареи! Остальные не подойдут! Если преобразователь откажется работать, то необходимо поменять концы вторичной обмотки! С1 главным образом влияет на КПД. Трансформатор преобразователя — это ферритовое колечко проницаемостью где-то HH внутренний диаметр 8мм, остальное 5мм.

Схема DC-DC преобразователя напряжения, построенного на базе известного . в мощных преобразователях напряжения с низковольтным питанием.

Низковольтный преобразователь напряжения

Схемы низковольтных преобразователей напряжения

Схемы источники питания. Схемы источников электропитания. Преобразователь напряжения для портативного фонаря.

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе.

Часто возникает необходимость в питании устройства от одного батарейного элемента 1. Для этих целей выпускаются повышающие преобразователи.

Светодиоды, как источники оптического излучения, имеют неоспоримые достоинства: малые габариты, высокую яркость свечения при минимальном единицы мА токе, экономичность. Но в силу технологических особенностей они не могут светиться при напряжении ниже 1, Это обстоятельство резко ограничивает возможность применения светодиодных излучателей в широком классе устройств, имеющих низковольтное питание, обычно от одного гальванического элемента. Несмотря на очевидную актуальность проблемы низковольтного питания светодиодных источников оптического излучения, известно весьма ограниченное число схемных решений, в которых авторы пытались решить эту задачу. В этой связи ниже приведен обзор схем питания светодиодов от источника низкого 0,

При питании устройств от сети переменного тока это достигается несложно — применением интегрального или транзисторного стабилизатора на 5 вольт. А как быть, если необходимо питать устройство автономно? Использовать шесть элементов питания и стабилизатор невыгодно как энергетически, так и экономически. Удобнее всего применить преобразователь напряжения, схема которого изображена на рисунке.

Импульсный преобразователь напряжения с топологией SEPIC

Введение

При разработке импульсных источников вторичного электропитания часто встречаются ситуации, когда при работе устройства напряжение на входе источника может быть как выше, так и ниже напряжения на выходе. Например, полностью заряженная литиевая батарея может на холостом ходу выдавать напряжение до 4,2 В, а по мере разряда ее напряжение может снижаться до 2,7 В, и требуется разработать источник для питания цифровых схем с напряжением 3,3 В. Другим примером может служить автомобильная стереосистема, на входе которой может быть напряжение от 10 до 40 В, а для питания схемы требуется напряжение 15 В [1].

В таких случаях часто используют двухступенчатую стабилизацию (сочетание повышающего и понижающего стабилизаторов) или обратноходовые преобразователи (Fly-Back). Но для маломощных схем существует более простое решение — применение преобразователя с топологией SEPIC (single-ended primary inductance converter, преобразователь с несимметрично нагруженной первичной индуктивностью).

У топологии SEPIC есть следующие преимущества:

• Не требуется расчет и изготовление трансформатора.
• По сравнению с обратноходовым преобразователем SEPIC создает гораздо меньший уровень импульсных помех за счет меньшего размаха и длительности переходных процессов [1].

Кроме того, топология SEPIC широко применяется в корректорах коэффициента мощности, где ее использование позволяет создавать компактные и эффективные источники, хорошо работающие при больших пиковых входных перегрузках. Источники SEPIC могут отдавать в нагрузку мощность, измеряемую киловаттами, при коэффициенте 0,96–0,99 и суммарных гармонических искажениях менее 5% [2].

Архитектура преобразователя SEPIC

Основой преобразователя SEPIC служит схема повышающего преобразователя (рис. 1)[3]. (В англоязычной литературе такие преобразователи называются boost или step-up.)

Рис. 1. Схема повышающего преобразователя

Рабочий цикл повышающего преобразователя состоит из двух частей. В первой части ключ Sw замкнут, и к катушке индуктивности L1 приложено входное напряжение Vin. Через катушку течет ток, нарастающий с течением времени. Во второй части цикла ключ Sw размыкается. В соответствии с фундаментальным свойством индуктивности ток через нее не может измениться мгновенно, поэтому он продолжает течь, но уже через диод D1. Выходное напряжение Vout в такой схеме может быть только выше входного напряжения Vin, так как ток, текущий через катушку при разомкнутом ключе Sw, создает на ней падение напряжения, положительное относительно Vin.

В схеме SEPIC, показанной на рис. 2, это ограничение устранено при помощи конденсатора Cp, устанавливаемого между L1 и D1. Очевидно, что он блокирует постоянную составляющую напряжения между входом и выходом. Однако анод D1 должен быть подключен к определенному потенциалу. Для этого служит вторая индуктивность L2, через которую D1 соединяется с «землей». В зависимости от конкретных требований приложения индуктивность L2 может быть выполнена отдельно от L1 или намотана на один сердечник с ней. При использовании двух отдельных катушек можно подбирать готовые изделия из каталогов фирм-производителей, что обеспечивает широкий выбор и снижение стоимости. Подобрать готовый трансформатор под конкретные требования сложнее, а применение заказного увеличивает стоимость изделия, но связь между катушками в трансформаторе обеспечивает снижение пульсаций входного напряжения [4].

Рис. 2. Схема преобразователя SEPIC

Отметим два преимущества топологии SEPIC перед топологией повышающего преобразователя. Во-первых, разделительный конденсатор защищает вход схемы от короткого замыкания на выходе. И, во вторых, SEPIC удобнее там, где требуется полное отключение нагрузки, так как в повышающем преобразователе при разомкнутом ключе Sw напряжение на выходе равно входному напряжению минус падение напряжения на диоде.

 

Анализ работы схемы и расчет параметров компонентов

Несмотря на то, что схема SEPIC состоит из небольшого числа элементов, ее аналитическое описание при помощи формул достаточно сложно. Рассмотрим методику расчета, предлагаемую в работе [3]. В этой работе при относительно небольшом объеме и доступной форме изложения дается подробное описание работы схемы, а также приводится расчет большого числа параметров используемых компонентов (по сравнению, например, с источниками [4] и [5]).

Для иллюстрации изложения будем использовать рис. 3. Паразитные сопротивления элементов L1, L2, Sw и Cp обозначены на нем соответственно как Rl1, Rl2, Rsw и Rcp.

Рис. 3. Схема преобразователя SEPIC с учетом паразитных параметров

Предположим, что значения пульсаций токов и напряжений намного меньше значения постоянной составляющей. Для начала заметим, что падения напряжений на катушках L1 и L2 в установившемся режиме не имеют постоянной составляющей (если пренебречь падениями напряжения на их паразитных сопротивлениях). Поэтому одна из обкладок конденсатора Cp находится под потенциалом Vin (через катушку L1), а другая — под потенциалом «земли» (через L2). Тогда выражение для среднего напряжения на конденсаторе Cp будет иметь вид

Пусть T — период одного цикла работы преобразователя. Обозначим через α часть периода T, во время которой ключ Sw замкнут, а через 1–α — оставшуюся часть периода. Так как среднее значение напряжения на катушке L1 в установившемся режиме равно нулю, напряжение на L1 за время Ton = αT, в течение которого ключ замкнут, полностью компенсируется напряжением за время Toff = (1–α)T, в течение которого ключ разомкнут:

где Vd — прямое падение напряжения на диоде D1 для суммы токов через индуктивности L1 и L2, а Vcp равно Vin:

Ai называется коэффициентом усиления (amplification factor), где буква «i» означает идеальный случай, когда паразитные сопротивления равны нулю. Если пренебречь в первом приближении падением напряжения на диоде Vd, мы увидим, что отношение Vout к Vin может быть как больше, так и меньше 1, в зависимости от величины (и они равны, когда α = 0,5). Это соотношение демонстрирует отличие топологии SEPIC от классической повышающей или понижающей (step-down) топологии. Более точное выражение для реального коэффициента усиления Aa учитывает паразитные сопротивления в схеме:

Эта формула позволяет вычислить минимальный, типовой и максимальный коэффициенты усиления Vin (Aa_min, Aa_typ и Aa_max). Формула рекурсивная («A» появляется как в левой, так и в правой части выражения), но несколько итеративных вычислений асимптотически приведут к результату. В выражении не учитываются потери в ключе Sw и обратный ток диода D1. Эти потери обычно пренебрежимо малы, особенно, если в качестве Sw используется быстрый полевой транзистор с изолированным затвором (MOSFET) и размах напряжения на его стоке (Vin + Vout + Vd) лежит в пределах 30 В (типичный предел для современных MOSFET с малыми потерями).

В некоторых случаях следует также учитывать обратный ток диода D1 и потери в сердечнике от большого градиента индукции. Можно экстраполировать соответствующие значения α из (2):

где xxx — минимальный, типовой или максимальный.

Постоянная составляющая тока через Cp равна нулю. Это означает, что выходной ток течет только через L2:

К рассеиваемой мощности L2 не предъявляется жестких требований, так как средний ток через L2 всегда равен выходному току и не зависит от изменений входного напряжения Vin. Чтобы вычислить ток через L1 (I_L1), вспомним, что через Cp не может протекать постоянный ток. Таким образом, заряд, протекающий в то время (интервал αT), когда ключ замкнут, полностью уравновешивается зарядом, который течет в то время, когда ключ разомкнут (интервал (1–α)T). Когда ключ замкнут, потенциал узла A зафиксирован на уровне 0 В. В соответствии с выражением (1), потенциал узла B равен –Vin, что соответствует обратному смещению диода D1. Ток через Cp есть ток через L2. Когда ключ разомкнут во время (1–α)T, ток L2 течет через D1, пока ток L1 течет через Cp:αT×I_L2 = (1–α)T×I_L1. Зная, что I_L2 = I_out, запишем:

Так как входная мощность равна выходной мощности, поделенной на КПД, I_L1 зависит только от Vin. Для заданной выходной мощности I_L1 увеличивается, если уменьшается Vin. Зная, что I_L2 (и, следовательно, Iout) течет через Cp во время αT, мы выберем Cp так, чтобы пульсации напряжения на нем ΔVcp были намного меньше Vcp (γ = 1…5%). Наихудший случай будет для минимального Vin.

Применение высокочастотного контроллера в сочетании с последними достижениями в области создания многослойных керамических конденсаторов (multilayer ceramic capacitor, MLC) позволяет использовать в качестве Cp небольшой неполярный конденсатор. При этом необходимо убедиться, что он может рассеивать мощность Pcp, выделяющуюся на его паразитном внутреннем сопротивлении Rcp:

Rsw, состоящее обычно из сопротивления «сток–исток» ключа MOSFET, включенного последовательно с шунтом для ограничения максимального тока, вносит следующие потери:

Потери Prl1 и Prl2 на внутренних сопротивлениях L1 и L2 рассчитываются легко:

При расчете потерь на диоде D1 вычислим Vd для суммы токов I_L1 + I_L2:

L1 выбирается так, чтобы доля (β) пульсаций тока в ней (ΔI_L1) составляла от 20% до 50% среднего тока I_L1. Наихудший случай для β — когда Vin максимально, потому что DI_L1 максимально, когда I_L1 минимален. Пусть β = 0,5:

Выберем катушку со стандартным номиналом индуктивности, ближайшим к рассчитанному значению, и убедимся, что ее ток насыщения удовлетворяет следующему условию:

Расчеты для L2 аналогичны расчетам для L1:

Если L1 и L2 намотаны на одном и том же сердечнике, надо выбрать наибольшее из двух значений индуктивности. На один сердечник можно намотать две обмотки с одинаковым числом витков и, следовательно, с одинаковой индуктивностью. Если же индуктивности будут разными, то напряжения на обмотках будут отличаться, и разница будет замыкаться через Cp. Этим полезным свойством пользуются в корректорах коэффициента мощности для уменьшения пульсаций сетевого тока за счет энергии в Ср, то есть при совместной намотке L1 мотают с большим рассеянием относительно сердечника, чем L2 (либо если есть готовый дроссель с одинаковыми обмотками, то L1 искусственно увеличивают) [2].

Если обмотки не отличаются друг от друга, то можно уменьшить стоимость изделия, намотав их вместе за одну операцию.

Выходной конденсатор Cout должен сглаживать импульсы тока большой величины, поступающие через диод D1 во время Toff. Поэтому Cout должен быть высококачественным компонентом, так же, как и в топологии Fly-Back. К счастью, современные керамические конденсаторы имеют очень низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Минимальная емкость Cout определяется из допустимого значения пульсаций выходного напряжения ΔVout:

В действительности может потребоваться выходной конденсатор существенно большей емкости, особенно, если ток нагрузки сильно пульсирует. Входной конденсатор может быть очень небольшим благодаря фильтрующим свойствам топологии SEPIC. Обычно Cin может быть в 10 раз меньше Cout:

Общий КПД η рассчитан, исходя из Vin и Aa. Результат, однако, может оказаться слишком оптимистичным, так как он не будет учитывать потери в ключе и в сердечнике:

И, наконец, ключ Sw и диод D1 должны выбираться так, чтобы их напряжение пробоя было больше соответственно Vds и Vr:

В качестве примера найдем номиналы компонентов для следующего маломощного приложения: Vin_min = 2,7 В, Vin_typ = 3,5 В и Vin_max = 5 В, Vout = 3,8 В, Iout = 0,38 A, T = 2 мкс и Vd = 0,4 В. Округлив полученные значения, получим: L1 = L2 = 47 мкГн, R_L1 = R_L2 = 120 мОм, Rcp = 50 мОм, Rsw = 170 мОм. На рис. 4 показаны графики токов I_L1 и I_L2 для разных значений Vin.

Рис. 4. Графики токов через L1 и L2

Используя выражение (2), мы сначала рассчитали идеальный коэффициент усиления Ai для минимального, типового и максимального входного напряжения Vin, получив соответственно 1,555, 1,2 и 0,84. Подставив эти числа в выражение (3), получим более точные коэффициенты Aa_xxx, равные 1,735, 1,292 и 0,88. И соответствующие коэффициенты заполнения получаются из выражения (4): 0,634, 0,563 и 0,468.

Ток через катушку L2 (I_L2) равен 0,38 А в соответствии с выражением (5), а I_L1 изменяется в зависимости от Vin. При помощи формулы (6) мы получили значения I_L1, равные 0,659, 0,491 и 0,334 А для заданных значений входного напряжения.

Из выражения (7) мы получили для заданной величины γ = 5% минимальную емкость Cp, равную 3,5 мкФ. Расчетное напряжение для Cp получается из (1). Современные многослойные керамические конденсаторы обеспечивают Rcp до 50 мОм, при этом потери мощности, рассчитанные по формуле (8), составят 12,5 мВт.

Следующие параметры рассчитаны для наихудшего случая, то есть минимального входного напряжения Vin:

• Ключ с сопротивлением 170 мОм должен рассеивать 116,5 мВт в соответствии с выражением (9), что позволяет использовать транзистор в корпусе SOT23 или даже в еще меньшем SC70.
• Выражения (10) и (11) дают потери 52,2 и 17,3 мВт в индуктивностях L1 и L2. При этом надо убедиться, что сечения провода обмотки L1 больше, чем у L2.
• Рассчитав по формуле (12) рассеиваемую мощность диода D1, равную 152 мВт, мы увидим, что этот диод является главным источником потерь. Поэтому очень важно выбрать диод с малым падением напряжения.
• Для L1 выражение (13) дает минимальную индуктивность 28 мкГн, которой с достаточным запасом соответствует стандартный номинал 47 мкГн. Для нормальной работы с таким значением индуктивности выражение (14) предлагает пиковый ток 0,69 А.
• Согласно выражению (15), имеем минимальную индуктивность L2, равную 24,6 мкГн. Здесь тоже можно использовать индуктивность с номиналом 47 мкГн. В соответствии с формулой (16), L2 должна выдерживать пиковый ток 0,43 А.
• Для пульсаций выходного напряжения 38 мВ, согласно выражению (17), емкость выходного конденсатора должна быть не менее 22 мкФ. Входной же конденсатор Cin, согласно (18), должен иметь емкость 2,2 мкФ.
• Несмотря на значительные величины паразитных параметров, выражение (19) предсказывает достаточно неплохой КПД 81% для наихудшего случая, когда входное напряжение минимально. Если учитывать потери на переключение, реальный КПД будет несколько меньше.

 

Двуполярный источник напряжения на основе преобразователя SEPIC

На основе импульсного преобразователя напряжения с топологией SEPIC путем добавления нескольких пассивных компонентов можно получить двуполярный симметричный источник напряжения.

Для получения отрицательного напряжения из положительного существует схема преобразователя Чука (рис. 5).

Рис. 5. Схема преобразователя Чука

Если сравнить эту схему со схемой преобразователя SEPIC, приведенной на рис. 2, то можно увидеть, что левые части этих схем одинаковы до разделительного конденсатора включительно. Выходное напряжение преобразователя SEPIC рассчитывается (если пренебречь малыми величинами) по формуле:

А формула для выходного напряжения преобразователя Чука имеет вид:

Таким образом, подключив компоненты D1, L2 и Cout с рис. 5 к стыку L1, L2, Sw и Cp схемы преобразователя SEPIC (рис. 2) через разделительный конденсатор Cp2, мы получим симметричный двуполярный источник напряжения (рис. 6), в котором используется только один ключ и, следовательно, только одна микросхема контроллера или конвертера.

Рис. 6. Двуполярный источник напряжения на основе преобразователя SEPIC

Эта схема была предложена в Интернете [2] участником форума rod.

Расчет элементов такой схемы проводится аналогично описанному выше расчету преобразователя SEPIC. Отличие состоит в том, что номиналы индуктивностей L2 и L3 должны быть удвоены по сравнению с расчетными, так как ток, поступающий через L1, распределяется на два выхода.

 

Пример разработки двуполярного источника

Рассмотрим пример практической реализации двуполярного источника напряжения, описанного в предыдущем разделе. Этот пример — часть реально разрабатывавшегося автором устройства, для питания которого потребовался маломощный малогабаритный вторичный источник. Конечно, у каждого разработчика не только свои требования к создаваемой схеме, но и свои пути поиска решений. Автор надеется на то, что кому-то может пригодиться его опыт, а также на то, что кто-нибудь из читателей поделится своим опытом решения подобных задач, например, участвуя в обсуждении [2].

Сформулируем требования к разрабатываемому изделию:

• Устройство должно работать с разнообразными стандартными постоянными напряжениями вторичного питания, принятыми в радиоэлектронной аппаратуре. Определим диапазон входных напряжений от +4,5 до +12,5 В. Таким образом, будущий источник питания сможет работать от стандартных напряжений +5, +9 и +12 В.
• На выходе источника должны быть напряжения +11 и –11 В.
• Ток нагрузки для обоих выходных напряжений 0,1 А.
• Диапазон рабочих температур — индустриальный, от –40 до +85 °C.
• Габариты устройства должны быть минимальными, вертикальный габарит не должен превышать 3 мм.
• Источник должен иметь возможность выключения при переводе всего устройства в режим пониженного потребления.
• Источник предназначен для питания точных аналоговых схем, поэтому уровень создаваемых помех должен быть минимальным. В частности, специфика работы этих схем требует внешней синхронизации преобразователя.
• Серийность изделия — малая, до нескольких десятков штук в год.

Будем продвигаться в следующем порядке:

1. Выберем микросхему преобразователя.
2. Определим параметры остальных компонентов схемы.
3. Проведем моделирование преобразователя для проверки правильности расчетов.

 

Выбор микросхемы преобразователя

Первое место выбора микросхемы преобразователя диктуется комплексом требований, предъявляемых к схеме. В задаче требуется получить минимально возможные габариты. При современном уровне миниатюризации полупроводниковых устройств наибольшее влияние на габариты устройства в целом окажут габариты индуктивностей. А они, в свою очередь, обратно пропорциональны частоте работы микросхемы преобразователя — конвертера или контроллера. Следовательно, прежде всего надо ознакомиться с номенклатурой доступных преобразователей, определить максимальные частоты, на которых они могут работать, и выбрать наиболее подходящий тип. При этом следует учитывать и другие параметры преобразователей, определяемые требованиями к устройству: диапазоны входных и выходных напряжений, диапазон рабочих температур, максимально допустимый ток ключа (для конвертера со встроенным ключом), доступность. Также надо учесть специальные требования: возможность внешней синхронизации и выключения.

Часто можно встретить утверждение, что для построения преобразователя с топологией SEPIC можно использовать любую микросхему, предназначенную для использования в повышающих преобразователях (boost). Однако это не так. Например, не подходит микросхема TPS61120 фирмы Texas Instruments из-за особенностей ее алгоритма запуска: открывают выходной ключ (в обычной, несинхронной схеме там стоит диод) и ждут, пока напряжение на выходе не поднимется до входного. В топологии SEPIC нет прямого пути прохождения постоянного тока со входа на выход, соответственно, выходной конденсатор таким способом никогда не зарядится [2]. Об этом есть специальное указание на сайте фирмы. Надежнее всего ориентироваться на микросхемы, для которых в справочных данных явно указана возможность работы в топологии SEPIC, или же уточнить в службе поддержки изготовителя. В противном случае необходимо очень тщательно изучить справочные данные. Под свою ответственность…

Наибольшее количество типов микросхем для построения импульсных источников питания выпускают фирмы Texas Instruments, National Semiconductor, Maxim-Dallas, Linear Technology, On Semiconductor. На сайтах этих фирм работают удобные поисковые системы, позволяющие отбирать и сортировать микросхемы по заданным параметрам.

Рассмотрев ассортимент микросхем, предлагаемый этими фирмами и рядом других, можно сделать вывод, что сейчас (время написания этой статьи — сентябрь 2006 года) наибольшие частоты работы импульсных преобразователей, в основном, лежат в диапазоне 500–1500 кГц. Будем ориентироваться на преобразователи, которые могут работать на таких частотах.

Множество микросхем будет отсеяно из-за повышенных требований к диапазону входных напряжений: для большинства высокочастотных преобразователей входное напряжение не должно превышать 10 В.

В связи с небольшой серийностью изделия возможно использование только тех комплектующих, которые можно приобрести в небольших количествах. Доступность микросхем будем определять по данным сайтов (www.efind.ru) и (www.chipfind.ru). Автор может с уверенностью утверждать, что если на этих сайтах размещено не менее трех-четырех розничных предложений какого-либо изделия, то это изделие можно приобрести в России в небольших количествах, пусть даже с доставкой по почте.

После проверки на доступность было отклонено много микросхем фирмы Linear Technology. Несмотря на то, что изделия этой фирмы имеют хорошие параметры и достаточно распространены в России, в продаже, в основном, имеются их версии с диапазоном температур под названием Extended Commercial. Для него указываются рабочие температуры от –40 до +85 °C, но при этом приводится оговорка: «Note 2: The XXXXXX is guaranteed to meet performance specifications from 0 °C to 70 °C. Specifications over the –40 °C to 85 °C operating temperature range are assured by design, characterization and correlation with statistical process controls». Это означает, что правильная работа изделия при отрицательных температурах не гарантируется. Версии с подлинным индустриальным диапазоном рабочих температур в небольших количествах купить затруднительно. Кроме того, изделия этой фирмы обычно предлагаются по довольно высокой цене.

В результате поисков определились три подходящие микросхемы: LM3488MM фирмы National Semiconductor и пара микросхемMAX668EUB и MAX669EUB—фирмы MaximDallas. У этих микросхем много общего: они выпускаются в малогабаритных 10-выводных корпусах одинакового размера, для них требуется один внешний транзистор, многие параметры похожи, цены различаются незначительно. Но максимальная частота преобразования у LM3488MM в два раза выше: 1 МГц против 500 кГц у MAX668EUB/ MAX669EUB. Таким образом, выбор пал на LM3488MM.

И еще одна деталь: бесплатные образцы микросхемы LM3488MM автор статьи получил в Санкт-Петербурге на проходной своего предприятия в течение недели после оформления заказа на сайте фирмы National Semiconductor.

 

Определение параметров остальных компонентов схемы

Поскольку выше уже приводился подробный расчет параметров схемы преобразователя SEPIC, предлагаемый в работе [3], нет необходимости повторять его в этом разделе. Воспользуемся более кратким способом расчета, основанным на методике, которая приведена в справочных данных на микросхему LM3488MM [4].

Определим частоту преобразования. Для этого сначала найдем минимальный коэффициент заполнения, соответствующий заданному максимальному входному напряжению, по следующей формуле:

Здесь D — коэффициент заполнения, Vout и Vin — соответственно выходное и входное напряжения преобразователя, Vdiode — падение напряжения на диоде, Vq — падение напряжения на открытом ключевом транзисторе. Так как наша схема рассчитана на относительно небольшой ток, падением напряжения на мощном полевом транзисторе в данном случае можно пренебречь. Подставив в формулу максимальное входное напряжение 12,5 В, выходное напряжение 11 В и падение напряжения на диоде Шоттки 0,4 В, получим минимальный коэффициент заполнения 0,48. Из справочных данных на микросхему LM3488MM известно, что минимальное время включения выходного транзистора для нее составляет 550 нс. Тогда минимальный период преобразования составит 550/0,48 = 1146 нс и, следовательно, частота преобразования не должна превышать 873 кГц. Ближайшая частота внешней синхронизации, которую можно получить в разрабатываемом устройстве, составляет 750 кГц. Следовательно, дальнейшие расчеты будем вести для частоты преобразования 750 кГц.

Теперь определим минимально допустимые значения индуктивностей катушек, при которых схема будет работать в режиме непрерывных токов. Для индуктивности L1 формула имеет вид:

Здесь Fs — частота преобразования. Очевидно, что максимальное значение индуктивности получается для минимального коэффициента заполнения. Снова пренебрежем Vq, подставим значения остальных параметров и получим минимально допустимую индуктивность 43 мкГн.

Затем рассчитаем индуктивность выходной катушки по формуле:

Здесь максимальное значение индуктивности получается при максимальном коэффициенте заполнения, равном 0,72. Оно равно 39 мкГн. Вспомним, что для нашего двухполярного источника это значение надо удвоить; получаем 78 мкГн.

Для выбора конкретных катушек индуктивности необходимо определить максимальный ток, который будет протекать через них в схеме. Он складывается из постоянной составляющей и амплитуды пульсаций. Для входной катушки постоянная составляющая тока будет равна:

Для выходной катушки она равна выходному току. Двойная амплитуда пульсаций тока в катушке равна:

Отсюда максимальный ток через входную катушку будет равен 0,563 А, а через выходную — 0,148 А.

С учетом диапазона рабочих температур, максимально допустимой высоты и доступности были выбраны индуктивности семейства B82462G4 фирмы EPCOS: B82462G4473M с номинальной индуктивностью 47 мкГн и активным сопротивлением до 0,34 Ом и B82462G4104M на 100 мкГн и 0,58 Ом.

Далее можно перейти к выбору полевого транзистора. Он должен выдерживать максимальное напряжение:

Для нашего случая оно равно примерно 24 В. Максимальный ток через этот транзистор равен:

Для нашей схемы это 0,25+0,1+0,1/2 = 0,4 А.

В примерах из [4] рекомендуется транзистор IRF7807. Но этот транзистор имеет довольно большие габариты (корпус SOIC-8) и рассчитан на ток до 6,6 А, что для нашей схемы явно избыточно. Хорошим выбором будет транзистор FDN5630 фирмы Fairchild Semiconductor. Он выпускается в корпусе, аналогичном SOT-23, рассчитан на ток до 1,7 А и максимальное напряжение «сток–исток» 60 В. При этом его быстродействие выше, чем у IRF7807, следовательно, потери на переключение будут меньше.

Применяемый в схеме диод должен выдерживать тот же ток, что и ключевой транзистор, а его предельное обратное напряжение должно превышать сумму входного и выходного напряжений. Кроме того, для снижения потерь это должен быть диод Шоттки. Из огромного разнообразия предлагаемых различными изготовителями диодов был выбран достаточно небольшой MBR140SFT фирмы On Semiconductor с максимальным током 1 А и обратным напряжением до 40 В.

Разделительный конденсатор рассчитывается по следующей формуле:

Расчет для нашей схемы дает емкость 23 нФ.

На этом расчет схемы можно закончить и перейти к моделированию. Расчет элементов схемы, специфичных для микросхемы LM3488MM, мы рассматривать не будем. Для определения их параметров можно использовать как методики из справочных данных, так и средство интерактивного проектирования Webench на сайте фирмы National Semiconductor.

 

Моделирование преобразователя

Моделирование будем проводить в программе Micro-Cap. Это широко известная программа, удобная, простая в освоении и быстро работающая.

Сначала создадим схему для моделирования (рис. 7).

Рис. 7. Схема для моделирования двуполярного преобразователя

На этой схеме резисторы R1, R2 и R9 отображают паразитные сопротивления катушек L1, L2 и L3, резисторы R4 и R7 — паразитные сопротивления многослойных керамических конденсаторов C2 и C4. Резисторы R6 и R8 имитируют нагрузку. Резистор R5 — это токоизмерительный резистор для схемы ограничения тока LM3488MM. Запись вида L(L2) возле L3 означает, что индуктивность L3 равна индуктивности L2.

Как принято в пакете Micro-Cap, при задании и отображении значений различных величин используются буквы, обозначающие доли единиц измерения: n — нано, u — микро, m — милли. Запись 10u рядом с конденсатором, например, означает 10 мкФ.

Элемент V2 — это импульсный генератор (библиотечный компонент Pulse Source). Он будет имитировать микросхему LM3488MM. Перед началом моделирования нам необходимо задать его параметры (рис. 8). Большинство параметров мы оставим такими, какими они были определены по умолчанию. Определим только уровни и временные параметры импульсов. Уровни задаются в полях VZERO (нижний уровень) и VONE (верхний уровень). Нижний уровень, очевидно, должен быть равен нулю. А верхний уровень сделаем равным 4 В, чтобы проконтролировать в ходе моделирования надежное открывание ключевого транзистора FDN5630 при напряжении питания 4,5 В. Поля P1–P4 задают временные параметры импульсов. На рис. 8 показаны эти параметры для наименьшего коэффициента заполнения. Назначение любого из полей ввода можно определить, наведя на него указатель мыши: при этом в нижней части окна установки параметров появится подсказка.

Рис. 8. Задание параметров генератора

Следующим шагом будет составление задания для моделирования. Будем использовать анализ переходных процессов (Transient Analysis). Вызовем окно управления этим видом анализа через пункт меню Analysis — Transient… или клавишами Alt+1 и составим задание так, как показано на рис. 9.

Рис. 9. Составление задания на моделирование

В результате выполнения этого задания мы получим графики изменения во времени выходных напряжений (верхний график, цифра 1 в столбце P) и токов через индуктивности (нижний график). Напряжение на отрицательном выходе и ток через его катушку удобно отобразить инвертированными, чтобы все графики лежали выше оси абсцисс и, следовательно, смотрелись крупнее. Запустим задание на выполнение, щелкнув по кнопке Run. Результат показан на рис. 10.

Рис. 10. Результат моделирования переходного процесса в схеме преобразователя

Очевидно, что бросок тока более 2 А после включения схемы будет в реальности сглажен схемами плавного старта и ограничения тока, встроенными в микросхему LM3488MM. На верхнем графике видно, что полученные выходные напряжения близки к расчетному значению 11 В.

Теперь увеличим масштаб изображения по осям времени, напряжений и токов в области установившегося режима (рис. 11).

Рис. 11. Подробное исследование результатов моделирования

На верхнем графике видно, что максимальный двойной размах пульсаций выходного напряжения (на выходе положительного напряжения) не превышает 7 мВ. Нижний график показывает, что схема работает в режиме непрерывных токов, так как ток через любую катушку в любой момент времени превышает 36 мА.

Далее можно экспериментировать с моделью, изменяя ее параметры и наблюдая изменения в работе схемы. Например, попробуем имитировать асимметричную нагрузку. Для этого уменьшим верхний нагрузочный резистор R6 вдвое, чтобы ток, отбираемый от верхнего плеча, был вдвое больше. Такая ситуация может иметь место, например, при питании от положительного источника некоторого количества цифровых микросхем. Результат показан на рис. 12.

Рис. 12. Моделирование двуполярного источника с несимметричной нагрузкой

На рис. 12 видно, что средняя разница между модулями положительного и отрицательного выходных напряжений не превышает 125 мВ, или около 1%. Такая асимметрия вполне приемлема для подавляющего большинства практических применений.

Заключение

В статье описано применение топологии SEPIC для разработки малогабаритного маломощного вторичного источника питания. Получен высококачественный источник питания, удовлетворяющий предъявляемым требованиям (рис. 13).

Рис. 13. Принципиальная электрическая схема рассчитанного источника питания

Литература

1. Betten J., Kollman R. Guess what: underutilized SEPIC outperforms the flyback topology. Planet Analog. www.planetanalog.com/showArticle.jhtml?articleID=165600702 /ссылка утрачена/
2. Дополнительный выход отрицательного напряжения с SEPIC. Тема на интернет-форуме. www.electronix.ru/forum/index.php?showtopic=19981&st=0&p=147092&#entry147092 /ссылка утрачена/
3. SEPIC Equations and Component Ratings. Application Note 1051. Maxim-Dallas.
4. High Efficiency Low-Side N-Channel Controller for Switching Regulators. LM3488. National Semiconductor.
5. Palczynski J. Versatile Low Power SEPIC Converter Accepts Wide Input Voltage Range. Texas Instruments.

Полупроводниковые преобразователи напряжения с независимым возбуждением

Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 17Следующая ⇒ Рисунок 14.6 — Структурная схема преобразователя напряжения с независимым возбуждением (усилителя мощности)   При мощностях свыше 30—50 Вт применяются преобра­зователи с независимым возбуждением, выполняемые по структурной схеме рисунок 14.6. Задающий генератор схемы, в качестве которого используется преобразователь напря­жения с самовозбуждением, управляет транзистора­ми усилителя мощности. Применение преобразователей с усилителем мощности целесообразно в тех случаях, когда необходимо обеспечить постоянство частоты и напряжен» на выходе, а также неизменность формы кривой переменного напряжения (на выходе инвертора) при изменении нагрузки преобразователя. Приводимые ниже схемы полупроводниковых преобразователей напряжения с независимым возбуждением отличаются друг от друга только схемами усилителя мощности, в соответствии с которыми они классифицируются. В двухтактной схеме усилителя мощности (рисунок 14.7,а) усилитель выполнен на транзисторах VT1 и VT2 и трансформаторе T2. Напряжение управления прямоугольной формы подается на базы транзисторов со вторичных обмоток трансформатора Т1 задающего генератора ЗГ. В течение первого полупериода под действием управляющего напряжения один из транзисторов, допустим VT1 открыт, а транзистор VT2 закрыт. В этот полупериод напряжение питания UВХ через открытыйi транзистор VT1 приложено к верхней половине первичной обмотки трансформатора Т2. Во второй полупериод открыт транзистор VT2 и напряжение UВХ прикладывается к ниж­ней половине первичной обмотки. Резисторы RБ (рисунок 14.7 и ниже) уменьшают влияние разброса параметров входной цепи транзисторов на режим их работы; значение RБ должно быть больше RВХ транзистора. В двухтактной схеме усилителя мощности так же, как; в схеме рисунок 14. 3, напряжение, приложенное к закрытому транзистору равно удвоенному напряжению питания, т. е. 2UВХ и на коллекторах транзистора возможны выбросы напряжения, превышающие 2UВХ; они обусловлены индуктивностью рассеяния трансформатора Т2. Рисунок 14.7 — Двухтактная (а) и мостовая {б) схемы усилителей мощности на транзисторах   В мостовой схеме усилителя мощности (рисунок 14.7,б) в каждый полупериод управляющего напряжения работают два транзистора, например, в один полупериод работают VT1 и VT3, а в другой полупериод VТ2 и VT4. Напряжение питания UВХ будет приложено к первичной обмотке трансформатора Т2 причем полярность этого напряжения меня­ется каждый полупериод управляющего напряжения. В данной схеме к закрытому транзистору прикладывается напряжение, равное напряжению источника питания UВХ. Преобразователи с мостовой схемой усилителя применя­ется на большие мощности при повышенном напряжении питания. В отличие от преобразователей с самовозбуждением выходной трансформатор усилителя мощности работает в ненасыщенном режиме. Отсутствие насыщения трансформатора позволяет исключить броски коллекторного тока в транзисторах, за счет чего уменьшается мощность, рассеиваемая на транзисторах и увеличивается КПД преобразователя. При перегрузках и коротком замыкании на транзисторах усилителя рассеивается большая мощность, что приводит к выходу их из строя. Поэтому в схемах преобразователей с независимым возбуждением необходимо предусмотреть специальную защиту от короткого замыкания и перегрузок. Регулируемые преобразователи напряжениянаходят широкое применение в устройствах автоматического управления и регулирования, например, для регулирования и стабилизации частоты вращения двигателей постоянного и переменного тока и др. На рисунке 14.8 приводится схема регулируемого преобразователя напряжения мостового типа. Транзисторы схемы управляются от задающих генераторов ЗГ1 и ЗГ2, работающих синхронно, причем работа ЗГ2 синхронизируется импульсами генератора ЗГ1, поступающими на вход ЗГ2 через фазосдвигающее устройство. При изменении сигнала управления на входе фазосдвигающего устройства изменяется фаза управляющих импульсов на выходе задающего генератора ЗГ2 относительно управляющих импульсов генератора ЗГ1. При угле сдвига между управляющими импульсами =0 схема работает как обычный нерегулируемый преобразователь мостового типа. Изменение угла приводит к изменению длительности импульсов на выходе, а следовательно, к изменению действующего и среднего значений выходного напряжения UВЫХ. Подобным образом осуществляется регулирование напряжения в преобразователях с независимым возбуждением [1]. Рисунок 14.8 — Принципиальная схема регулируемого преобразователя напряжения на транзисторах   ⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒ Читайте также:  Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Рынок недвижимости. Сущность недвижимости Решение задач с использованием генеалогического метода История происхождения и развития детской игры 

Последнее изменение этой страницы: 2016-09-19; просмотров: 808; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 161.97.168.212 (0.007 с.)

Dc Dc преобразователь. Устройство и принцип работы основных схем.

Питание схем с помощью трансформаторных блоков питания

В традиционных трансформаторных блоках питания напряжение питающей сети с помощью трансформатора преобразуется, чаще всего понижается, до нужного значения. Пониженное напряжение выпрямляется диодным мостом и сглаживается конденсаторным фильтром. В случае необходимости после выпрямителя ставится полупроводниковый стабилизатор.

Трансформаторные блоки питания, как правило, оснащаются линейными стабилизаторами. Достоинств у таких стабилизаторов не менее двух: это маленькая стоимость и незначительное количество деталей в обвязке. Но эти достоинства съедает низкий КПД, поскольку значительная часть входного напряжения используется на нагрев регулирующего транзистора, что совершенно неприемлемо для питания переносных электронных устройств.

Источник питания для питания портативных и карманных приемников

Бестрансформаторный источник питания (рис. 23) предназначен для питания портативных и карманных приемников от сети переменного тока напряжением 220 В. Следует учитывать, что этот источник электрически не изолирован от питающей сети. При выходном напряжении 9В и токе нагрузки 50 мА источник питания потребляет от сети около 8 мА.

Рис. 23. Схема бестрансформаторного источника питания на основе импульсного преобразователя напряжения.

Сетевое напряжение, выпрямленное диодным мостом VD1 — VD4 (рис. 23), заряжает конденсаторы С1 и С2. Время заряда конденсатора С2 определяется постоянной цепи R1, С2. В первый момент после включения устройства тиристор VS1 закрыт, но при некотором напряжении на конденсаторе С2 он откроется и подключит к этому конденсатору цепь L1, C3.

При этом от конденсатора С2 будет заряжаться конденсатор C3 большой емкости. Напряжение на конденсаторе С2 будет уменьшаться, а на C3 — увеличиваться.

Ток через дроссель L1, равный нулю в первый момент после открывания тиристора, постепенно увеличивается до тех пор, пока напряжения на конденсаторах С2 и C3 не уравняются. Как только это произойдет, тиристор VS1 закроется, но энергия, запасенная в дросселе L1, будет некоторое время поддерживать ток заряда конденсатора C3 через открывшийся диод VD5. Далее диод VD5 закрывается, и начинается относительно медленный разряд конденсатора C3 через нагрузку. Стабилитрон VD6 ограничивает напряжение на нагрузке.

Как только закрывается тиристор VS1 напряжение на конденсаторе С2 снова начинает увеличиваться. В некоторый момент тиристор снова открывается, и начинается новый цикл работы устройства. Частота открывания тиристора в несколько раз превышает частоту пульсации напряжения на конденсаторе С1 и зависит от номиналов элементов цепи R1, С2 и параметров тиристора VS1.

Конденсаторы С1 и С2 — типа МБМ на напряжение не ниже 250 В. Дроссель L1 имеет индуктивность 1…2 мГн и сопротивление не более 0,5 Ом. Он намотан на цилиндрическом каркасе диаметром 7 мм.

Ширина обмотки 10 мм, она состоит из пяти слоев провода ПЭВ-2 0,25 мм, намотанного плотно, виток к витку. В отверстие каркаса вставлен подстроечный сердечник СС2,8х12 из феррита М200НН-3. Индуктивность дросселя можно менять в широких пределах, а иногда и исключить его совсем.

Питание схем с помощью Dc Dc преобразователей

Если питание аппаратуры осуществляется от гальванических элементов или аккумуляторов, то преобразование напряжения до нужного уровня возможно лишь с помощью Dc Dc преобразователей.

Идея достаточно проста: постоянное напряжение преобразуется в переменное, как правило, с частотой несколько десятков и даже сотен килогерц, повышается (понижается), а затем выпрямляется и подается в нагрузку. Такие преобразователи часто называются импульсными.

В качестве примера можно привести повышающий преобразователь из 1,5 В до 5 В (выходное напряжение компьютерного USB).

Dc Dc преобразователь 1,5 В / 5 В

Импульсные преобразователи хороши тем, что имеют высокий КПД, в пределах 60..90%. Еще одно достоинство импульсных преобразователей широкий диапазон входных напряжений: входное напряжение может быть ниже выходного или намного выше.

Импульсные преобразователи и стабилизаторы

Для стабилизации выходного напряжения импульсных стабилизаторов любого типа могут быть использованы обычные «линейные» стабилизаторы, но они имеют низкий КПД, В этой связи гораздо логичнее для стабилизации выходного напряжения импульсных преобразователей использовать импульсные же стабилизаторы напряжения, тем более, что осуществить такую стабилизацию совсем несложно.

Импульсные стабилизаторы напряжения, в свою очередь, подразделяются на стабилизаторы с широтно-импульсной модуляцией и на стабилизаторы с частотно-импульсной модуляцией. В первых из них изменяется длительность управляющих импульсов при неизменной частоте их следования. Во вторых, напротив, изменяется частота управляющих импульсов при их неизменной длительности. Встречаются импульсные стабилизаторы и со смешанным регулированием.

Ниже будут рассмотрены радиолюбительские примеры эволюционного развития импульсных преобразователей и стабилизаторов напряжения.

Классификация Dc Dc преобразователей

Вообще Dc Dc преобразователи можно разделить на несколько групп.

Понижающий, по английской терминологии step-down или buck

Выходное напряжение этих преобразователей, как правило, ниже входного: без особых потерь на нагрев регулирующего транзистора можно получить напряжение всего несколько вольт при входном напряжении 12…50 В. Выходной ток таких преобразователей зависит от потребности нагрузки, что в свою очередь определяет схемотехнику преобразователя.

Еще одно англоязычное название понижающего преобразователя chopper. Один из вариантов перевода этого слова – прерыватель. В технической литературе понижающий преобразователь иногда так и называют «чоппер». Пока просто запомним этот термин.

Повышающий, по английской терминологии step-up или boost

Выходное напряжение этих преобразователей выше входного. Например, при входном напряжении 5 В на выходе можно получить напряжение до 30 В, причем, возможно его плавное регулирование и стабилизация. Достаточно часто повышающие преобразователи называют бустерами.

Универсальный Dc Dc преобразователь – SEPIC

Выходное напряжение этих преобразователей удерживается на заданном уровне при входном напряжении как выше входного, так и ниже. Рекомендуется в случаях, когда входное напряжение может изменяться в значительных пределах. Например, в автомобиле напряжение аккумулятора может изменяться в пределах 9…14 В, а требуется получить стабильное напряжение 12 В.

Инвертирующий Dc Dc преобразователь — inverting converter

Основной функцией этих преобразователей является получение на выходе напряжения обратной полярности относительно источника питания. Очень удобно в тех случаях, когда требуется двухполярное питание, например для питания ОУ (операционных усилителей).

Все упомянутые преобразователи могут быть стабилизированными или нестабилизированными, выходное напряжение может быть гальванически связано с входным или иметь гальваническую развязку напряжений. Все зависит от конкретного устройства, в котором будет использоваться преобразователь.

Чтобы перейти к дальнейшему рассказу о Dc Dc преобразователях следует хотя бы в общих чертах разобраться с теорией.

Преобразователь напряжения с индуктивным накопителем энергии

Преобразователь напряжения с индуктивным накопителем энергии, позволяющий поддерживать на выходе стабильное регулируемое напряжение, показан на рис. 13.

Рис. 13. Схема преобразователя напряжения со стабилизацией.

Схема содержит генератор импульсов, двухкаскадный усилитель мощности, индуктивный накопитель энергии, выпрямитель, фильтр, схему стабилизации выходного напряжения. Резистором R6 устанавливают необходимое выходное напряжение в пределах от 30 до 200 В.

Аналоги транзисторов: ВС237В — КТ342А, КТ3102; ВС307В — КТ3107И, BF459—КТ940А.

Понижающий Dc Dc преобразователь – преобразователь типа buck

Его функциональная схема показана на рисунке ниже. Стрелками на проводах показаны направления токов.

Функциональная схема чопперного стабилизатора

Входное напряжение U in подается на входной фильтр — конденсатор C in. В качестве ключевого элемента используется транзистор VT, он осуществляет высокочастотную коммутацию тока. Это может быть транзистор структуры MOSFET, IGBT либо обычный биполярный транзистор. Кроме указанных деталей в схеме содержится разрядный диод VD и выходной фильтр – LC out, с которого напряжение поступает в нагрузку R н.

Нетрудно видеть, что нагрузка включена последовательно с элементами VT и L. Поэтому схема является последовательной.

Как же происходит понижение напряжения?

Широтно-импульсная модуляция – ШИМ

Схема управления вырабатывает прямоугольные импульсы с постоянной частотой или постоянным периодом, что в сущности одно и то же. Эти импульсы показаны на рисунке ниже.

Импульсы управления

Здесь tи время импульса, транзистор открыт, tп – время паузы, — транзистор закрыт. Соотношение tи/T называется коэффициентом заполнения duty cycle, обозначается буквой D и выражается в %% или просто в числах. Например, при D равном 50% получается, что D=0,5.

Таким образом D может изменяться от 0 до 1. При значении D=1 ключевой транзистор находится в состоянии полной проводимости, а при D=0 в состоянии отсечки, попросту говоря, закрыт. Нетрудно догадаться, что при D=50% выходное напряжение будет равно половине входного.

Совершенно очевидно, что регулирование выходного напряжения происходит за счет изменения ширины управляющего импульса tи, по сути дела изменением коэффициента D. Такой принцип регулирования называется широтно-импульсной модуляцией ШИМ (PWM). Практически во всех импульсных блоках питания именно с помощью ШИМ производится стабилизация выходного напряжения.

Вообще конвертеры получили столь широкое применение, что фирмы производители электронных компонентов наладили выпуск ШИМ контроллеров на все случаи жизни. Ассортимент настолько велик, что просто для того чтобы их перечислить понадобится целая книга. Поэтому собирать конвертеры на дискретных элементах, или как часто говорят на «рассыпухе», никому не приходит в голову.

Более того готовые конвертеры небольшой мощности можно купить на Алиэкспрес или Ebay за незначительную цену. При этом для установки в любительскую конструкцию достаточно припаять к плате провода на вход и выход, и выставить требуемое выходное напряжение.

Сейчас вернемся к нашему понижающему конвертеру типа buck, полная схема приведена выше.

В данном случае коэффициент D определяет, сколько времени будет открыт (фаза 1) или закрыт (фаза 2) ключевой транзистор. Для этих двух фаз можно представить схему двумя рисунками. На рисунках НЕ ПОКАЗАНЫ те элементы, которые в данной фазе не используются.

Фаза 1

При открытом транзисторе ток от источника питания (гальванический элемент, аккумулятор, выпрямитель) проходит через индуктивный дроссель L, нагрузку Rн, и заряжающийся конденсатор Cout. При этом через нагрузку протекает ток, конденсатор Cout и дроссель L накапливают энергию. Ток iL ПОСТЕПЕННО ВОЗРАСТАЕТ, сказывается влияние индуктивности дросселя. Эта фаза называется накачкой.

После того, как напряжение на нагрузке достигнет заданного значения (определяется настройкой устройства управления), транзистор VT закрывается и устройство переходит ко второй фазе – фазе разряда. Закрытый транзистор на рисунке не показан вовсе, как будто его и нет. Но это означает лишь то, что транзистор закрыт.

Фаза 2

При закрытом транзисторе VT пополнения энергии в дросселе не происходит, поскольку источник питания отключен. Индуктивность L стремится воспрепятствовать изменению величины и направления тока (самоиндукция) протекающего через обмотку дросселя.

Поэтому ток мгновенно прекратиться не может и замыкается через цепь «диод-нагрузка». Из-за этого диод VD получил название разрядный. Как правило, это быстродействующий диод Шоттки. По истечении периода управления фаза 2 схема переключается на фазу 1, процесс повторяется снова. Максимальное напряжение на выходе рассмотренной схемы может быть равным входному, и никак не более. Чтобы получить выходное напряжение больше, чем входное, применяются повышающие преобразователи.

Следует заметить, что на самом деле не все так просто, как написано выше: предполагается, что все компоненты идеальные, т.е. включение и выключение происходит без задержек, а активное сопротивление нулевое. При практическом изготовлении подобных схем приходится учитывать многие нюансы, поскольку очень многое зависит от качества применяемых компонентов и паразитной емкости монтажа. Только про такую простую деталь как дроссель (ну, просто моток провода!) можно написать еще не одну статью.

Пока только следует напомнить собственно о величине индуктивности, которая определяет два режима работы чоппера. При недостаточной индуктивности преобразователь будет работать в режиме разрывных токов, что совершенно недопустимо для источников питания.

Если же индуктивность достаточно большая, то работа происходит в режиме неразрывных токов, что позволяет с помощью выходных фильтров получить постоянное напряжение с приемлемым уровнем пульсаций. В режиме неразрывных токов работают и повышающие преобразователи, о которых будет рассказано ниже.

Для некоторого повышения КПД разрядный диод VD заменяется транзистором MOSFET, который в нужный момент открывается схемой управления. Такие преобразователи называются синхронными. Их применение оправдано, если мощность преобразователя достаточно велика.

Преобразователь напряжения со стабильными 30В

Преобразователь напряжения (рис. 12) позволяет получить на выходе стабилизированное напряжение 30 В. Напряжение такой величины используется для питания варикапов, а также вакуумных люминесцентных индикаторов.

Рис. 12. Схема преобразователя напряжения с выходным стабилизированным напряжением 30 В.

На микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 по обычной схеме собран задающий генератор, вырабатывающий прямоугольные импульсы с частотой около 40 кГц.

К выходу генератора подключен транзисторный ключ VT1, коммутирующий катушку индуктивности L1. Амплитуда импульсов при коммутации катушки зависит от качества ее изготовления.

Во всяком случае напряжение на ней достигает десятков вольт. Выходное напряжение выпрямляется диодом VD1. К выходу выпрямителя подключен П-образный RC-фильтр и стабилитрон VD2. Напряжение на выходе стабилизатора целиком определяется типом используемого стабилитрона. В качестве «высоковольтного» стабилитрона можно использовать цепочку стабилитронов, имеющих более низкое напряжение стабилизации.

Повышающий Dc Dc преобразователь – преобразователь типа boost

Повышающие преобразователи применяются в основном при низковольтном питании, например, от двух-трех батареек, а некоторые узлы конструкции требуют напряжения 12…15 В с малым потреблением тока. Достаточно часто повышающий преобразователь кратко и понятно называют словом «бустер».

Функциональная схема повышающего преобразователя

Входное напряжение U in подается на входной фильтр C in и поступает на последовательно соединенные катушку индуктивности L и коммутирующий транзистор VT. В точку соединения катушки и стока транзистора подключен диод VD. К другому выводу диода подключены нагрузка R н и шунтирующий конденсатор C out.

Транзистор VT управляется схемой управления, которая вырабатывает сигнал управления стабильной частоты с регулируемым коэффициентом заполнения D, так же, как было рассказано чуть выше при описании чопперной схемы. Диод VD в нужные моменты времени блокирует нагрузку от ключевого транзистора.

Когда открыт ключевой транзистор правый по схеме вывод катушки L соединяется с отрицательным полюсом источника питания U in. Нарастающий ток (сказывается влияние индуктивности) от источника питания протекает через катушку и открытый транзистор, в катушке накапливается энергия.

В это время диод VD блокирует нагрузку и выходной конденсатор от ключевой схемы, тем самым предотвращая разряд выходного конденсатора через открытый транзистор. Нагрузка в этот момент питается энергией накопленной в конденсаторе C out. Естественно, что напряжение на выходном конденсаторе падает.

Как только напряжение на выходе станет несколько ниже заданного, (определяется настройками схемы управления), ключевой транзистор VT закрывается, и энергия, запасенная в дросселе, через диод VD подзаряжает конденсатор C out, который подпитывает нагрузку. При этом ЭДС самоиндукции катушки L складывается с входным напряжением и передается в нагрузку, следовательно, напряжение на выходе получается больше входного напряжения.

По достижении выходным напряжением установленного уровня стабилизации схема управления открывает транзистор VT, и процесс повторяется с фазы накопления энергии.

Преобразователь напряжения на основе КР1006ВИ1

Преобразователь напряжения, выполненный на основе генератора импульсов на микросхеме DA1 КР1006ВИ1, усилителя на основе полевого транзистора VT1 и индуктивного накопителя энергии с выпрямителем и фильтром, показан на рис. 10.

На выходе преобразователя при напряжении питания 9В и потребляемом токе 80…90 мА образуется напряжение 400…425 В. Следует отметить, что величина выходного напряжение не гарантирована — она существенно зависит от способа выполнения катушки индуктивности (дросселя) L1.

Рис. 10. Схема преобразователя напряжения с генератором импульсов на микросхеме КР1006ВИ1.

Для получения нужного напряжения проще всего экспериментально подобрать катушку индуктивности для достижения требуемого напряжения или использовать умножитель напряжения.

Универсальный Dc Dc преобразователь – SEPIC

SEPIC (single-ended primary-inductor converter) или преобразователь с несимметрично нагруженной первичной индуктивностью.

Подобные преобразователи применяются в основном, когда нагрузка имеет незначительную мощность, а входное напряжение изменяется относительно выходного в большую или меньшую сторону.

Функциональная схема преобразователя SEPIC

Очень похожа на схему повышающего преобразователя, показанного на предыдущем рисунке, но имеет дополнительные элементы: конденсатор C1 и катушку L2. Именно эти элементы и обеспечивают работу преобразователя в режиме понижения напряжения.

Преобразователи SEPIC применяются в тех случаях, когда входное напряжение изменяется в широких пределах. В качестве примера можно привести 4V-35V to 1. 23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down Converter Regulator. Именно под таким названием в китайских магазинах продается преобразователь, схема которого показана на рисунке ниже.

Принципиальная схема преобразователя SEPIC

Ниже показан внешний вид платы с обозначением основных элементов.

Внешний вид преобразователя SEPIC

Следует обратить внимание на наличие двух катушек L1 L2. По этому признаку можно определить, что это именно преобразователь SEPIC.

Входное напряжение платы может быть в пределах 4…35 В. При этом выходное напряжение может настраиваться в пределах 1,23…32 В. Рабочая частота преобразователя 500 КГц. При незначительных размерах 50 x 25 x 12 мм плата обеспечивает мощность до 25 Вт. Максимальный выходной ток до 3 А.

Но тут следует сделать замечание. Если выходное напряжение установить на уровне 10 В, то выходной ток не может быть выше 2,5 А (25 Вт). При выходном напряжении 5 В и максимальном токе 3 А мощность составит всего 15 Вт. Здесь главное не перестараться: либо не превысить максимально допустимую мощность, либо не выйти за пределы допустимого тока.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Инверторы на специализированных микросхемах

Наиболее удобно собирать высокоэффективные современные преобразователи напряжения, используя специально созданные для этих целей микросхемы.

Микросхема КР1156ЕУ5 (МС33063А, МС34063А фирмы Motorola) предназначена для работы в стабилизированных повышающих, понижающих, инвертирующих преобразователях мощностью в несколько ватт.

На рис. 17 приведена схема повышающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5. Преобразователь содержит входные и выходные фильтрующие конденсаторы С1, C3, С4, накопительный дроссель L1, выпрямительный диод VD1, конденсатор С2, задающий частоту работы преобразователя, дроссель фильтра L2 для сглаживания пульсаций. Резистор R1 служит датчиком тока. Делитель напряжения R2, R3 определяет величину выходного напряжения.

Рис. 17. Схема повышающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5.

Частота работы преобразователя близка к 15 кГц при входном напряжении 12 В и номинальной нагрузке. Размах пульсаций напряжения на конденсаторах C3 и С4 составлял соответственно 70 и 15 мВ.

Дроссель L1 индуктивностью 170 мкГн намотан на трех склеенных кольцах К12x8x3 М4000НМ проводом ПЭШО 0,5. Обмотка состоит из 59 витков. Каждое кольцо перед намоткой следует разломить на две части.

В один из зазоров вводят общую прокладку из текстолита толщиной 0,5 мм и склеивают пакет. Можно также применить кольца из феррита с магнитной проницаемостью свыше 1000.

Пример выполнения понижающего преобразователя на микросхеме КР1156ЕУ5 приведен на рис. 18. На вход такого преобразователя нельзя подавать напряжение более 40 В. Частота работы преобразователя — 30 кГц при UBX=15 В. Размах пульсаций напряжения на конденсаторах C3 и С4 — 50 мВ.

Рис. 18. Схема понижающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5.

Рис. 19. Схема инвертирующего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5.

Дроссель L1 индуктивностью 220 мкГч намотан аналогичным образом (см. выше) на трех кольцах, но зазор при склейке был установлен 0,25 мм, обмотка содержала 55 витков такого же провода.

На следующем рисунке (рис. 19) показана типовая схема инвертирующего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5, Микросхема DA1 питается суммой входного и выходного напряжений, которая не должна превышать 40 В.

Частота работы преобразователя — 30 кГц при UBX=5 S; размах пульсаций напряжения на конденсаторах C3 и С4 — 100 и 40 мВ.

Для дросселя L1 инвертирующего преобразователя индуктивностью 88 мкГн были использованы два кольца К12x8x3 М4000НМ с зазором 0,25 мм. Обмотка состоит из 35 витков провода ПЭВ-2 0,7. Дроссель L2 во всех преобразователях стандартный — ДМ-2,4 индуктивностью 3 мкГч. Диод VD1 во всех схемах (рис. 17 — 19) должен быть диодом Шотки.

Для получения двухполярного напряжения из однополярного фирмой MAXIM разработаны специализированные микросхемы. На рис. 20 показана возможность преобразования напряжения низкого уровня (4,5…5 6) в двухполярное выходное напряжение 12 (или 15 6) при токе нагрузки до 130 (или 100 мА).

Рис. 20. Схема преобразователя напряжения на микросхеме МАХ743.

По внутренней структуре микросхема не отличается от типового построения подобного рода преобразователей, выполненных на дискретных элементах, однако интегральное исполнение позволяет при минимальном количестве внешних элементов создавать высокоэффективные преобразователи напряжения.

Так, для микросхемы МАХ743 (рис. 20) частота преобразования может достигать 200 кГц (что намного превышает частоту преобразования подавляющего большинства преобразователей, выполненных на дискретных элементах). При напряжении питания 5 В КПД составляет 80…82% при нестабильности выходного напряжения не более 3%.

Микросхема снабжена защитой от аварийных ситуаций: при снижении питающего напряжения на 10% ниже нормы, а также при перегреве корпуса (выше 195°С).

Для снижения на выходе преобразователя пульсаций с частотой преобразования (200 кГц) на выходах устройства установлены П-образные LC-фильтры. Перемычка J1 на выводах 11 и 13 микросхемы предназначена для изменения величины выходных напряжений.

Для преобразования напряжения низкого уровня (2,0…4,5 6) в стабилизированное 3,3 или 5,0 В предназначена специальная микросхема, разработанная фирмой MAXIM, — МАХ765. Отечественные аналоги — КР1446ПН1А и КР1446ПН1Б. Микросхема близкого назначения — МАХ757 — позволяет получить на выходе плавно регулируемое напряжение в пределах 2,7…5,5 В.

Рис. 21. Схема низковольтного повышающего преобразователя напряжения до уровня 3,3 или 5,0 В.

Схема преобразователя, показанная на рис. 21, содержит незначительное количество внешних (навесных) деталей.

Работает это устройство по традиционному принципу, описанному ранее. Рабочая частота генератора зависит от величины входного напряжения и тока нагрузки и изменяется в широких пределах — от десятков Гц до 100 кГц.

Величина выходного напряжения определяется тем, куда подключен вывод 2 микросхемы DA1: если он соединен с общей шиной (см. рис. 21), выходное напряжение микросхемы КР1446ПН1А равно 5,0±0,25 В, если же этот вывод соединен с выводом 6, то выходное напряжение понизится до 3,3±0,15 В. Для микросхемы КР1446ПН1Б значения будут 5,2±0,45 В и 3,44±0,29 В. соответственно.

Максимальный выходной ток преобразователя — 100 мА. Микросхема МАХ765 обеспечивает выходной ток 200 мА при напряжении 5-6 и 300 мА при напряжении 3,3 В. КПД преобразователя — до 80%.

Назначение вывода 1 (SHDN) — временное отключение преобразователя путем замыкания этого вывода на общий провод. Напряжение на выходе в этом случае понизится до значения, несколько меньшего, чем входное напряжение.

Светодиод HL1 предназначен для индикации аварийного снижения питающего напряжения (ниже 2 В), хотя сам преобразователь способен работать и при более низких значениях входного напряжения (до 1,25 6 и ниже).

Дроссель L1 выполняют на кольце К10x6x4,5 из феррита М2000НМ1. Он содержит 28 витков провода ПЭШО 0,5 мм и имеет индуктивность 22 мкГч. Перед намоткой ферритовое кольцо разламывают пополам, предварительно надпилив алмазным надфилем. Затем кольцо склеивают эпоксидным клеем, установив в один из образовавшихся зазоров текстолитовую прокладку толщиной 0,5 мм.

Индуктивность полученного таким образом дросселя зависит в большей степени от толщины зазора и в меньшей — от магнитной проницаемости сердечника и числа витков катушки. Если смириться с увеличением уровня электромагнитных помех, то можно использовать дроссель типа ДМ-2,4 индуктивностью 20 мкГч.

Конденсаторы С2 и С5 типа К53 (К53-18), С1 и С4 — керамические (для снижения уровня высокочастотных помех), VD1 — диод Шотки (1 N5818, 1 N5819, SR106, SR160 и др.).

Схемы устройств для преобразования энергии

Схемы устройств для преобразования энергии показаны на рис. 24 и 25. Они представляют собой понижающие преобразователи энергии с питанием от выпрямителей с гасящим конденсатором. Напряжение на выходе устройств стабилизировано.

Рис. 24. Схема понижающего преобразователя напряжения с сетевым бестрансформаторным питанием.

Рис. 25. Вариант схемы понижающего преобразователя напряжения с сетевым бестрансформаторным питанием.

В качестве динисторов VD4 можно использовать отечественные низковольтные аналоги — КН102А, Б. Как и предыдущее устройство (рис. 23), источники питания (рис. 24 и 25) имеют гальваническую связь с питающей сетью.

Проектирование инвертирующего преобразователя

Рассмотрим типичные схемы повышающего преобразователя и подробно разберем процесс проектирования и расчета. В конце статьи будет форма, в которую можно забить необходимые параметры источника, провести расчет онлайн и получить номиналы всех элементов. Эта форма считает номиналы сразу для всех трех схем. Если в выбранной Вами схеме этих элементов нет, то их номиналы нужно игнорировать.

Схема 1

Схема 2

Схема 3

Повышающая топология — самая простая в реализации, так как эмиттер (исток) силового транзистора в не соединен с общим проводом. Нет необходимости в специальных ухищрениях при подаче управляющего напряжения на базу (затвор). Достаточно подать это напряжение напрямую. С формированием сигнала обратной связи тоже нет никаких проблем. Если ток нагрузки относительно небольшой, то и сигнал ограничения тока снять совсем просто. В эмиттерной (истоковой) цепи устанавливается резистор. Если ток через этот резистор превышает максимально допустимый, то напряжение на этом резисторе превышает напряжение срабатывания защиты контроллера, и ключ принудительно закрывается.

Если ток нагрузки большой, то потери энергии на резисторе R7 становятся недопустимой роскошью. Тогда применяется трансформатор тока.

Если применяется маломощный контроллер, не способный раскачать мощный биполярный транзистор, то нужно поставить дополнительный транзистор, как это показано на схеме. Применение составного транзистора нежелательно, так как потери энергии на транзисторе тем больше, чем больше напряжение насыщения коллектор — эмиттер, а у составного транзистора напряжение насыщения больше в разы, чем у обычного.

На схеме 3 показано применение трансформатора тока и дополнительного маломощного транзистора. Но это не означает, что их можно применять только вместе. Трансформатор тока можно применять в схемах с полевым транзистором и в схемах с мощным контроллером. А маломощный транзистор можно применять в схемах с резистором R7. Эти два решения показаны на одной схеме просто для примера

Обратите внимание! Если в схеме 3 для управления транзисторами используется ШИМ — контроллер с открытым эмиттером на выходе, то между базой и эмиттером транзистра VT7 нужно включить резистор сопротивлением 300 — 400 Ом для надежного запирания транзистора VT7. Если же на выходе контроллера стоит двухтактный каскад, как в той микросхеме, которую применяем мы, то в таком резисторе потребности нет

Как быть в случае, если входное напряжение больше, чем допустимое напряжение на затворе полевого транзистора или допустимое напряжение питания контроллера, описано в статье про понижающий преобразователь. Для повышающего решение совершенно аналогично.

Для примера в качестве ШИМ — контроллера мы используем микросхему 1156EU3.

В схемах в качестве силового ключа используются мощный биполярный транзистор или мощный полевой транзистор. Подробнее о работе биполярного транзистора и полевого транзистора в качестве силового ключа.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

:: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Еще статьи

Инвертирующий импульсный преобразователь напряжения, источник питания…. Как работает инвертирующий стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание…

Зарядное устройство. Импульсный автомобильный зарядник. Зарядка аккуму… Схема импульсного зарядного устройства. Расчет на разные напряжения и токи….

Импульсный источник питания. Своими руками. Самодельный. Сделать. Лабо… Схема импульсного блока питания. Расчет на разные напряжения и токи….

Мостовой импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, исто… Как работает мостовой стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание прин…

Силовой мощный импульсный трансформатор, дроссель. Намотка. Изготовить… Приемы намотки импульсного дросселя / трансформатора….

Понижающий импульсный преобразователь напряжения, источник питания. Ко… Как сконструировать понижающий импульсный преобразователь. Шаг 1. Как выбрать ча…

Питание светодиода. Драйвер. Светодиодный фонарь, фонарик. Своими рука… Включение светодиодов в светодиодном фонаре….

Бесперебойник своими руками. ИБП, UPS сделать самому. Синус, синусоида… Как сделать бесперебойник самому? Чисто синусоидальное напряжение на выходе, при…

Как сделать АС/АС конвертор

АС/АС и DC/DC конверторы, имеют идентичные схемы. Только в АС/АС конверторах необходимо исключить полярные элементы и использовать силовые ключи, которые «…способны находиться или в замкнутом (проводящем), или в разомкнутом (непроводящем) состоянии и обеспечивать протекание или блокировку протекания тока в любом направлении» . Если первое условие интуитивно понятно – нельзя использовать полярные элементы на переменном токе, то второе условие необходимо объяснить более подробно.

Сегодня в качестве силовых ключей из доступной элементной базы можно использовать механические контакты (например, контакты реле), полупроводниковые диоды, биполярные транзисторы, MOSFET и IGBT (Рисунок 1).

Рисунок 1.	Протекание тока в силовых элементах.

Диоды, биполярные транзисторы и IGBT пропускают ток только в одном направлении, причем диод – это неуправляемый элемент. Поэтому в качестве самостоятельных ключей АС/АС конверторов эти приборы использовать нельзя. Проводящий канал MOSFET пропускает ток в обоих направлениях, а его сопротивление определяется напряжением между затвором и истоком. Теоретически, MOSFET вполне подходит для преобразования переменного тока. Однако наличие в этих приборах паразитного диода приводит к тому, что для одного из направлений ток невозможно блокировать. Таким образом, единственными элементами, которые можно использовать для ключей АС/АС конвертора, остаются механические контакты. Они могут, как пропускать ток, так и блокировать его протекание в любом направлении. Но механические контакты физически не могут переключаться с высокой частотой, имеют низкую надежность, высокий уровень шума и много других недостатков, из-за которых в современных преобразователях они не применяются.

В результате, ни один из приборов, показанных на Рисунке 1, в качестве полноценного самостоятельного силового ключа АС/АС конвертора использовать нельзя, поэтому в преобразователях переменного напряжения силовые ключи представляет собой комбинацию из нескольких полупроводниковых приборов (Рисунок 2). Аналогичные схемы используются в матричных преобразователях и подробно описаны в .

Рисунок 2.	Силовые ключи АС/АС конверторов.

Сразу видно, что эти схемы имеют серьезный недостаток – ток протекает минимум через два силовых элемента: диод и транзистор, что негативно сказывается на КПД и стоимости преобразователя. Но, возможно, в будущем появятся более эффективные решения. Например, в упомянуты RB-IGBT и BD-IGBT, но эти приборы по своим характеристикам, доступности и стоимости пока не достигли уровня, достаточного для широкого применения.

Рисунок 3.	Понижающий (а), повышающий (б) и инвертирующий (в) АС/АС конверторы.

Из приведенных решений наибольший интерес представляет схема Рисунка 2в, поскольку в ней один драйвер может управлять двумя транзисторами, в качестве которых из-за меньших потерь на управление лучше использовать MOSFET или IGBT. При использовании MOSFET, если падение напряжения на открытом канале меньше прямого напряжения на диоде, ток будет проходить только через каналы транзисторов, а диод в процессе преобразования принимать участия не будет. Для ключей на основе IGBT можно использовать приборы со встроенным антипараллельным диодом. Это позволяет уменьшить количество корпусов и упростить разводку платы, хотя при этом ухудшается охлаждение кристаллов

При выборе IGBT со встроенным диодом необходимо обращать внимание также на тепловое сопротивление переход-корпус диода – оно должно быть соизмеримо с аналогичным сопротивлением транзистора, потому что в некоторых приборах диод может иметь в несколько раз большее тепловое сопротивление, чем транзистор

Для построения АС/АС конвертора можно взять любую схему DC/DC преобразователя, исключить полярные элементы, а в качестве традиционных транзисторов и диодов использовать управляемые двунаправленные силовые ключи, показанные на Рисунке 2. В качестве примера на Рисунке 3 приведены схемы классических (базовых) АС/АС конверторов понижающего, повышающего и инвертирующего типов. При преобразовании переменного тока они будут выполнять те же функции: понижать, повышать и инвертировать величину входного напряжения.

Советуем изучить Терморегуляторы с датчиком температуры

СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Самодельные инверторы    В походе, на даче или в машине может потребоваться маломощная розетка со стандартным напряжением 220 в – иногда нужно подключить лампочку в стандартном цоколе либо устройство с сетевой вилкой. И желательно с сетевой частотой и напряжением, близким к положенным 220 В +-20%. Для этого понадобится спаять специальный преобразователь. Как оказалось, такую схему легко собрать своими руками на обычной дешёвой цифровой микросхеме 74HC04. Схема преобразователя напряжения 12-220 вольт    На микросхеме собран генератор импульсов и их же преобразователь. Микросхема получает питание через линейный стабилизатор 5 вольт, которого вполне хватает для таких нужд – ток ее потребления порядка 10 мА.    Резистор управления частотой подобрал, так как с указанным на схеме – частота была порядка 10 Гц и транзисторы от такого режима просто кипели. При первом включении поставил 42 килоом, в конечном варианте частота порядка 60 Гц получилась. Подобрал, впаяв на проводах временно переменник на 100 кОм – одновременно следил за током потребления и частотой по частотометру.    При сборке устройства решил немного переделать печатную плату под планарные SMD детали, чуть уменьшив плату таким образом.    Полевые транзисторы не обязательно строго те, что по схеме. Подойдёт кроме указанных IRF530 любой мощный аналог, просто подберите предельные параметры по даташиту. Радиатор ставим алюминиевый, — он и лёгкий, и хорошо отводит тепло от транзисторов.    Трансформаторы в преобразователь пробовал разные, но остановился на сетевом от небольшого отечественного телевизора мощностью 50 Вт.    Сделал отвод от вторичной обмотки и подпаял куда нужно — получилось то что надо.    Преобразователь напряжения работает замечательно и с лампой накаливания 40 Вт выдает 210-230 вольт переменного напряжения, причём мощные транзисторы на радиаторе нагреваются после часа работы не более чем до 50 градусов.    Защитные стабилитроны взял мощные советские, закрепив гайками на плате. В схеме в идеале требуются импортные на 33 вольта, но такие найти не легко. На холостом режиме работы (без нагрузки) преобразователь потребляет приблизительно 0,5 А. Испытания проводились от аккумулятора для UPS. Так что делаем однозначный вывод, что по простоте сборки и надежности работы данная схема неплоха. Если вы не смогли достать такую микросхемы — делайте на отечественной. Устройство собрал и испытал redmoon. Поделитесь полезными схемами ЭЛЕКТРОМЕТРОНОМ    Очень часто на уроках физики при демонстрации опытов  необходимо замерять время наблюдаемого явления. Можно использовать секундомер, но когда его нет под рукой приходится как-то выходить из положения. Для этого используют прибор, который называется метрономом. Самый распространенный метроном – механический, частоту которого можно изменять специальным ползунком, который прикреплен к маятнику, но в некоторых школах нет даже и таких метрономов. Особенности зимней стройки Строительство обычно проводится в теплое время года. Однако кто сказал, что строить зимой нельзя? Игровые автоматы Плей Фортуна Для любителей азартных игр на просторах интернета представлены много игровых площадок, удовлетворяющих требования своих игроков. СХЕМА САМОДЕЛЬНОГО РАДИОЖУЧКА    Схема простого самодельного жучка, собранного на планарных радиодеталях. Отлично подходит в качестве миниатюрного радиомикрофона на концертах и других мероприятиях. ПРОБНИК ЭЛЕКТРИКА    Универсальный пробник детектор — простой многофункциональный прибор для радиотелемастера, позволяющий проверить конденсаторы, прозвонить провода и т.д. —> Как ленточные конвейеры облегчают работу шахты? Ленточные конвейеры — это профессиональные рабочие устройства, которые используются во многих отраслях промышленности и хозяйства.   Как самостоятельно сделать угольную маску? В период, когда пандемия коронавируса бушует по всему миру, каждый хочет защититься от опасных вирусов. Особенности зимней стройки Строительство обычно проводится в теплое время года. Однако кто сказал, что строить зимой нельзя? Что собой представляет сварочный инвертор Сегодня сварку активно используют не только для строительных и монтажных процедур, но и при выполнении различных бытовых работ. Игровые автоматы Плей Фортуна Для любителей азартных игр на просторах интернета представлены много игровых площадок, удовлетворяющих требования своих игроков. Что делать если зависает компьютер Постепенное снижение работоспособности и производительности компьютера — одна из наиболее частотных проблем, с которой сталкиваются пользователи любого ПК. Gaminator Slot — игровые автоматы бесплатно Несмотря на большой ассортимент игровых автоматов, наибольшей популярностью пользуются Гаминаторы. Для тех, кто любит и знает мир спорта — полная версия Вулкан ставка на спорт Отличные знания спортивных игр и событий могут значительно улучшить финансовое положение. Для этого существуют букмекерские конторы, где можно воспользоваться опытом прогнозирования в спорте и заработать. Игровые автоматы на деньги в 2020 году Очень много игроков уже давно просиживают вечера в казино-онлайн. Играть в онлайн автоматы без регистрации Еще с незапамятных времен некоторые люди предпочитали проводить время за игрой…

Схем преобразователя | Coursera

Об этом курсе

24 656 недавних просмотров

Этот курс также может быть принят для академического кредита как ECEA 5701, часть степени магистра наук CU Boulder в области электротехники.

Этот курс знакомит с более сложными концепциями схем импульсных преобразователей. Объясняется реализация силовых полупроводников в инверторах или в преобразователях с двунаправленным потоком мощности. Объясняются силовые диоды, силовые полевые МОП-транзисторы и IGBT, а также происхождение их времени переключения. Эквивалентные модели цепей усовершенствованы, чтобы включить эффекты коммутационных потерь. Описан и проанализирован прерывистый режим проводимости. Исследован ряд хорошо известных топологий преобразователей, в том числе с трансформаторной изоляцией. Домашние задания включают в себя повышающий преобразователь и инвертор H-моста, используемые в солнечной инверторной системе с сетевым интерфейсом, а также преобразователи прямого и обратного хода с трансформаторной изоляцией. После прохождения этого курса вы: ● Понимать, как реализовать силовые полупроводниковые приборы в импульсном преобразователе. ● Понимать происхождение режима прерывистой проводимости и уметь решать преобразователи, работающие в DCM. ● Понимать основные схемы преобразователя постоянного тока и инвертора постоянного тока в переменный. ● Понимать, как реализовать развязку трансформатора в преобразователе постоянного тока, включая популярные топологии прямоходового и обратноходового преобразователя. Завершение первого курса «Введение в силовую электронику» является предпосылкой для прохождения этого курса.

Гибкие сроки

Гибкие сроки

Сброс сроков в соответствии с вашим графиком.

Общий сертификат

Общий сертификат

Получите сертификат по завершении

100% онлайн

100% онлайн

Начните сразу и учитесь по собственному графику.

Специализация

Курс 2 из 4 в специализации

Силовая электроника

Часов, чтобы закончить

Прибл. 19 часов на прохождение

Доступные языки

Английский

Субтитры: арабский, французский, португальский (европейский), итальянский, вьетнамский, немецкий, русский, английский, испанский. Понимать происхождение режима прерывистой проводимости и уметь решать преобразователи, работающие в DCM

Понимать основные схемы преобразователя постоянного тока и инвертора постоянного тока в переменный

Понять, как реализовать развязку трансформатора в преобразователе постоянного тока, включая популярные топологии прямого и обратного преобразователя.

Общий сертификат

Общий сертификат

Получите сертификат по завершении

100% онлайн

100% онлайн

Начните сразу и учитесь по собственному графику.

Специализация

Курс 2 из 4 в

Специализация «Силовая электроника»

Количество часов на выполнение

Прибл. 19 часов

Доступные языки

Английский

Субтитры: арабский, французский, португальский (европейский), итальянский, вьетнамский, немецкий, русский, английский, испанский

Инструктор

Доктор Роберт Эриксон

Профессор электрики

90 , вычислительная техника и энергетика

114 507 Учащиеся

11 Курсы

Предложено

Университет Колорадо в Боулдере

CU-Boulder — это динамичное сообщество ученых и студентов в одном из самых живописных университетских городков страны. Являясь одним из 34 государственных учреждений США, входящих в престижную Ассоциацию американских университетов (AAU), мы гордимся традициями академического превосходства, в котором пять лауреатов Нобелевской премии и более 50 членов престижных академических академий.

Выпускной колпак

Начните работать над получением степени магистра

Этот курс является частью 100% онлайн-курса магистра наук в области электротехники Университета Колорадо в Боулдере. Если вы допущены к полной программе, ваши курсы засчитываются для получения степени.

Learn More

Reviews

4.8

Filled StarFilled StarFilled StarFilled StarFilled Star

198 reviews

• 5 stars

  86.44%

• 4 stars

  11.06%

• 3 Звезды

  1,29%

• 2 Звезды

  0,39%

• 1 Звезда

  0,79%

Верхние обзоры от конвертеров

.

Настоящий сложный курс для профессионалов. Если вы хороши в трассах, приходите, но если вы слабы… У вас могут быть ПРОБЛЕМЫ!!!!

Заполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звезда

от SA20 июня 2020 г.

Курс был очень полезным, особенно часть реализации Switch. Хорошо бы было рассказано, как найти площадь осциллограммы в LTspice.

Filled StarFilled StarFilled StarFilled StarFilled Star

от AGM 23 мая 2020 г.

Действительно хороший курс по схемам преобразователей. То, как доктор Эриксон синтезировал инверторы из понижающих преобразователей, было открытием. Многие лекции упускают из виду такие основные аспекты синтеза силовой электроники.

Заполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звезда

by FANov 26, 2016

Стремитесь пройти этот курс специализации. Мой интерес и работа идеально согласуются с этим курсом, и он очень помогает мне.

Посмотреть все отзывы

О специальности «Силовая электроника»

Разработка современных импульсных преобразователей мощности; создавать высокопроизводительные контуры управления силовыми преобразователями; понимать эффективность, удельную мощность и компромиссы затрат

К 2030 году 80% всей электроэнергии будет обрабатываться силовой электроникой. Профессиональные преимущества продолжают расти для технических инженеров, понимающих основные принципы и технические требования современных систем преобразования энергии. Эта специализация охватывает ориентированные на проектирование методы анализа, моделирования и симуляции, ведущие к практическому проектированию высокопроизводительных систем силовой электроники.

Часто задаваемые вопросы

• Когда я получу доступ к лекциям и заданиям?

• Что я получу, подписавшись на эту специализацию?

• Какова политика возврата?

• Доступна ли финансовая помощь?

Есть вопросы? Посетите Справочный центр для учащихся.

Технологии, лежащие в основе схем преобразователей постоянного тока｜Мир силовой электроники｜Журнал TDK Techno

Часть 3: Технологии, лежащие в основе схем преобразователя постоянного тока

• фейсбук
• твиттер
• Линкедин

Эта статья представляет собой переиздание переработанного/переписанного контента из прошлого. Он может содержать устаревшую техническую информацию и ссылки на продукты, которые в настоящее время не доступны в TDK.

Преобразователь постоянного тока предназначен для изменения напряжения источника питания постоянного тока. Импульсные преобразователи постоянного тока имеют превосходную эффективность преобразования, способствуя экономии энергии, уменьшению размеров и веса электронных устройств. Портативные устройства, такие как мобильные телефоны, становятся все более сложными и оснащены множеством небольших преобразователей постоянного тока для управления их цепями.

Блоки питания диверсифицируются вместе с развитием электронных устройств

Как упоминалось в предыдущей статье, преобразование постоянного напряжения возможно с использованием компонентов, основанных на линейных методах, таких как трехвыводная ИС, но среди преобразователей постоянного тока преобладает метод переключения. Линейный метод отбрасывает часть электроэнергии в виде тепла для получения желаемого напряжения. Между тем, метод переключения использует полупроводниковые элементы для разделения входного постоянного тока на импульсные токи и рекомбинации их для создания необходимого напряжения. Линейный метод аналогичен вырезанию доски из бревна, что неизбежно приводит к образованию большого количества ненужного древесного лома, в то время как метод переключения сродни соединению древесной стружки вместе, что обеспечивает более гибкие размеры при меньшем потреблении материала в целом. Это объясняет, почему эффективность преобразования линейного метода составляет в лучшем случае 70 %, а обычно около 30–50 %, в то время как метод переключения может легко достигать 80–9.0% или выше.

Мощный импульсный источник питания сочетает в себе выпрямитель переменного тока и преобразователь постоянного тока в одном блоке для обеспечения выходного постоянного напряжения с одним или несколькими напряжениями. По мере того, как электронные устройства становились все более многофункциональными и оцифрованными, в устройство устанавливалось несколько преобразователей постоянного тока для обеспечения большого набора напряжений постоянного тока (12 В, 5 В, 3,3 В, 2,5 В, 1,8 В, 1,3 В, 1,0 В, 0,8 В, и т. д.) к различным цепям по отдельности. Сегодня многие небольшие преобразователи постоянного тока размещаются рядом с ИС для повышения эффективности и снижения шума. Источники питания стали удивительно разнообразными вместе с развитием электронных устройств. В частности, преобразователи постоянного тока представляют собой обширный набор продуктов в области силовой электроники. Даже грубая классификация повлечет за собой множество типов, что быстро приведет к путанице, если не изучить ее надлежащим образом.

Мы начнем с обсуждения основных принципов работы понижающих и повышающих преобразователей постоянного тока. Как показано на рисунке ниже, если лампа, подключенная к батарее, быстро и многократно включается и выключается, она тускнеет. Это потому, что мы фактически воспринимаем среднюю яркость мигающей лампы, которая эквивалентна падению напряжения. Из этого следует, что напряжение можно контролировать, регулируя время цикла включения-выключения. Хотя и упрощенное объяснение, это принцип преобразования напряжения в DC-DC преобразователях. Полупроводниковые элементы, такие как транзисторы и МОП-транзисторы, используются для включения и выключения тока.

Дроссели играют важную роль в методе прерывателя

Простейший DC-DC преобразователь основан на методе прерывателя. Название происходит от действия «прерывания» тока с непрерывным переключением для преобразования напряжения. Катушки играют жизненно важную роль в методе прерывателя. Каждый раз, когда полупроводниковый элемент включается и выключается, ток резко меняется, но катушка создает электродвижущую силу (напряжение), которая препятствует изменению, индуцируя ток (это закон Ленца в действии). Катушка, в которой используется это свойство, называется дросселем из-за «запирающего» эффекта, который она оказывает на переменный ток. Преобразователь постоянного тока на основе прерывателя представляет собой простую схему, которая сочетает в себе переключающий элемент, дроссель, конденсатор и диод для понижения или повышения напряжения постоянного тока.

Ниже показаны принципиальные схемы базового понижающего преобразователя (также называемого понижающим преобразователем) и базового повышающего преобразователя (также называемого повышающим преобразователем) — оба преобразователя постоянного тока на основе прерывателя. Ключом к пониманию этих схем является соответствующее положение переключающего элемента (транзистор на этих схемах), дросселя и диода. Дроссель накапливает энергию, когда ток включается и течет в него, и высвобождает эту энергию, когда ток отключается, индуцируя ток, который действует против изменений тока. Хотя это явно не показано на рисунке, базовый вывод транзистора подключен к схеме управления, и генерируемый им прямоугольный сигнал регулирует действие переключения (запускаемое высоким и низким напряжениями прямоугольного сигнала). Чем дольше включается ток, тем выше выходное напряжение, и наоборот, поэтому, контролируя длительность включения-выключения (называемую рабочим циклом), можно получить произвольное выходное напряжение (этот метод известен как ширина импульса управление или ШИМ). Схема управления сложная, но не занимает много места, так как выполнена в виде ИС. Конденсаторы (особенно электролитические конденсаторы) и дроссели занимают большую часть физического пространства на печатной плате.

Что касается преобразователей постоянного тока на основе прерывателя, существует еще один тип, помимо двух упомянутых выше: тот, который может как понижать, так и повышать напряжение, называется повышающе-понижающим преобразователем. В этом типе ориентация диодов обратная по сравнению с понижающим преобразователем; он также известен как инвертирующий тип, потому что полярность выхода обратная.

Трансформаторные изолированные преобразователи постоянного тока в постоянный

Схема преобразователя постоянного тока на основе прерывателя проста, поэтому они широко используются в качестве небольших бортовых преобразователей постоянного тока. Преобразователи постоянного тока, подобные тем, которые основаны на методе прерывателя, называются неизолированными типами, тогда как преобразователи, использующие трансформаторы (также называемые переключающими трансформаторами и т. д.), известны как изолированные типы. Трансформатор состоит из сердечника (из железа, ферритового сердечника и т. д.) с намотанными на него первичными и вторичными проводами. Когда ток, протекающий по первичной обмотке, изменяется, согласно закону Ленца, возникает противодействующая электродвижущая сила (известная как обратная ЭДС). Это вызывает изменение магнитного потока через сердечник, что создает (индуцированную) электродвижущую силу во вторичном намотанном проводе, вызывая протекание тока. В основе явления лежит тот же принцип электромагнитной индукции, что и в дросселе. В дросселе это называется самоиндукцией; в трансформаторе это называется взаимной индукцией. Точно так же, как метод прерывателя сохраняет энергию в дросселе, изолированный преобразователь постоянного тока ловко использует энергию, хранящуюся в трансформаторе, для преобразования напряжения. Название «изолированное» относится к входной и выходной сторонам, электрически изолированным трансформатором. Это также помогает блокировать кондуктивные помехи и предотвращать поражение электрическим током.

Существуют различные типы изолированных преобразователей постоянного тока в постоянный, но самыми основными из них являются обратноходовой (отдельно возбуждаемый) преобразователь и прямоходовой (несимметричный) преобразователь. Их упрощенные принципиальные схемы показаны ниже (схема управления опущена). Ключом к пониманию этих схем является трансформатор. Точки ( ● ) на схеме обозначают начальные точки проволочных обмоток; другими словами, они указывают направление (полярность) электродвижущих сил (противо-ЭДС и ЭДС индукции), создаваемых первичными и вторичными намотанными проводами.

В изолированных преобразователях постоянного тока полярность имеет значение. Закон Ленца говорит нам, что направления электродвижущих сил первичных и вторичных намотанных проводов будут совмещены с точками ( ● ). Обратите внимание, что точки расположены по-разному с обратноходовыми и прямоходовыми преобразователями.

Существует множество изолированных преобразователей постоянного тока в постоянный, от базовых прямоходовых и обратноходовых преобразователей до двухтактных и полумостовых преобразователей. Эти типы будут рассмотрены более подробно в следующей статье, но, вообще говоря, неизолированные преобразователи постоянного тока (понижающе-повышающие) имеют небольшую емкость; изолированные однотактные обратноходовые (с раздельным возбуждением) преобразователи также малой мощности; прямоходовые преобразователи имеют малую и среднюю мощность. Схемы многоэлементных изолированных преобразователей постоянного тока средней и большой емкости гораздо сложнее. Преобразователи постоянного тока представляют собой мир технической глубины. В неустанной погоне за более высокой эффективностью, меньшими размерами, меньшим весом и меньшим уровнем шума в эту область продолжают внедряться передовые технологии схемотехники.

Схема преобразователя частоты в напряжение

Преобразователь частоты в напряжение преобразует частоты или импульсы в пропорциональный электрический выходной сигнал, такой как напряжение или ток. Это важный инструмент для электромеханических измерений, когда происходят повторяющиеся события. Таким образом, когда мы предоставляем частоту через в схему преобразователя напряжения , она обеспечит пропорциональный выход постоянного тока. Здесь мы используем KA331 IC для построения схемы преобразователя частоты в напряжение .

KA331 IC

KA331 представляет собой преобразователь напряжения в частоту, который используется для создания простого недорогого аналого-цифрового преобразователя, но его также можно использовать в качестве преобразователя частоты в напряжение. 8-контактная микросхема DIP может работать в широком диапазоне частот от 1 Гц до 100 кГц. Он также имеет широкий диапазон напряжения питания от 5В до 40В. KA331 является аналогом популярного LM331. LM331 также можно использовать в этой цепи F-V.

Ниже приведена схема контактов и внутренняя схема KA331 , взятая из технического описания,

 

Необходимый материал

31103
1. .01мкФ керамический конденсатор — 1шт
2. керамический конденсатор 470 пФ — 1 шт.
3. 1 мкФ Электролитический конденсатор на 16 В
4. Резистор 10 кОм с рейтингом стабильности 1% MFR — 2 шт.
5. Резистор 100к с рейтингом стабильности 1% MFR — 2шт
6. Резистор 68k с рейтингом стабильности 1% MFR — 1шт
7. Резистор 6,8 кОм с рейтингом стабильности 1 % MFR — 1 шт.
8. Макет
9. Блок питания 15 В
10. Одножильный провод
11. Генератор частоты или функциональный генератор для проверки всей цепи.

 

Принципиальная схема

 

Работа цепи преобразования частоты в напряжение

Основным компонентом схемы является КА331. Вход схемы подключен через конденсатор С1 емкостью 470 пФ, который далее подключен к пороговому выводу КА331 (вывод 6). Резисторы R3 и R4 образуют цепь делителя напряжения, которая подключена к выводу 7 компаратора KA331. Конденсатор C3 и резистор R5 представляют собой RC-таймер, который обеспечивает необходимые колебания на выводе 5. Резистор R2 обеспечивает опорный ток на выводе 2. Цепь питается напряжением 15 В, которое подключается к выводу 8 KA331.

 

Для расчета выходного напряжения схемы формула –

  Vout = f  вход  x опорное напряжение x (R  L  /R  S  ) x (R  t  x C  t  ) 
 

Где f _вход — частота, R _L — нагрузочный резистор, R _S — резистор источника тока, R _t и C _t — резистор и конденсатор RC-генератора.

 

Следовательно, для нашей схемы формула будет –

  Vout = F  Вход  x Спортивное напряжение x (R  6  /R  2 ) x (R  5  x C  3 )  

В соответствии с Datasheet, DataShiet, . составляет 1,89 В . Итак, если мы подадим входной сигнал 500 Гц по цепи, чтобы получить выходное напряжение —

  Vout = 500 x 1,89 x (100k/100k) x (6,8k x 0,001 мкФ) 
  Ввых = 500 х 1,89х 1 х (6800 тыс.  х 10  -8  ) 
  Vout = 0,064 В или 64 мВ  

Таким образом, при подаче на цепь частоты 500 Гц схема обеспечивает выходное напряжение 64 мВ.

 

Здесь мы построили схему на макетной плате .

 

Проверка цепи «частота-напряжение»

Для проверки цепи используются следующие инструменты –

1. Стендовый блок питания Scientific PSD3205.
2. Функциональный генератор Metravi FG3000.
3. Мультиметр UNI-T UT33D.

 

Схема построена с использованием 1% металлопленочных резисторов, и допуски конденсаторов не учитываются. Во время тестирования температура в помещении составляла 22 градуса Цельсия.

 

Для проверки схемы источник питания стенда устанавливается на выход 15 В.

 

Функциональный генератор выдает примерно 500 Гц в виде выходного сигнала прямоугольной формы.

 

Для тех, у кого нет доступа к генератору функций, схема таймера может быть построена с использованием классической ИС LM555 или Arduino также может быть использована для создания генератора функций. Однако приложение для Android также может работать там, где сигналы генерируются через выход для наушников.

 

Мультиметр подключен к выходу, диапазон выбран милливольт.

 

На выходе мультиметра отображается рассчитанное значение. 9Схема 0085 выдает на выходе 64 мВ, когда на вход подается прямоугольная волна 500 Гц.

 

Подробное рабочее видео приведено в конце, где даны несколько входов и выходное напряжение изменяется пропорционально входному напряжению.

 

Усовершенствования

Эта схема преобразователя частоты в напряжение может быть построена на печатной плате для повышения точности. Критической частью схемы является RC-генератор. RC-генератор должен быть размещен на близком расстоянии от микросхемы KA331. На большом расстоянии медная дорожка может дрейфовать колебание, так как она добавляет дополнительное сопротивление, а также вносит вклад в паразитную емкость. Также требуется правильная заземляющая плоскость.

 

Приложения

Преобразователь частоты в напряжение используется в измерениях и контрольно-измерительных приборах, например, тахометр использует преобразователь частоты в напряжение для расчета скорости двигателя. Различные виды измерительных приборов, спидометры также используют эту технику.

Как спроектировать схему преобразователя переменного тока в постоянный в Altium Designer

Схема преобразователя переменного тока в постоянный работает точно так, как следует из ее названия: она берет гармонический входной переменный ток и преобразует его в выходной постоянный ток. Эти схемы просто из высокого уровня и при работе с малой мощностью на макете, но реальная схема преобразователя переменного тока в постоянный более сложна, чем просто схема трансформатора и выпрямителя. Для поиска подходящих компонентов для этих схем и проведения точного моделирования питания требуется правильное программное обеспечение для проектирования печатных плат, которое включает в себя мощные инструменты проектирования схем.

Если вам нужно спроектировать источник питания, регулятор, преобразователь или другие системы питания, в Altium Designer есть необходимые утилиты для проектирования. Лучшей частью Altium Designer является его интегрированная среда проектирования, в которой все необходимое для проектирования печатных плат включено в единую программу. Прочтите наше руководство, чтобы узнать больше о разработке схем преобразователя переменного тока в постоянный и других вспомогательных цепях, необходимых для энергосистем.

ALTIUM DESIGNER

Унифицированный пакет для проектирования печатных плат, объединяющий функции проектирования схем с мощным редактором печатных плат и пакетом моделирования SPICE.

Почти каждое устройство, которое подключается к розетке, должно преобразовывать переменный ток, поступающий от стены, в постоянный ток, который может использоваться интегральными схемами. Это означает, что для многих продуктов требуется схема преобразователя переменного тока в постоянный, а также другие схемы, такие как регулятор мощности, схема коррекции коэффициента мощности и схема управления для высокоэффективного преобразования энергии. Чтобы настроить себя на успех, требуется правильная стратегия проектирования, а также интеграция этих различных частей системы в законченный продукт.

Энергетические системы промышленного уровня требуют безопасной и функциональной компоновки, а их конструкция также должна быть проверена с помощью моделирования, чтобы убедиться, что она работает должным образом. При использовании интегрированного пакета проектирования вы можете создавать схемы силовых преобразователей, высококачественную разводку печатных плат и моделировать схемы в одной программе.

Схема преобразователя переменного тока в постоянный основана на выпрямлении, при котором входная мощность переменного тока преобразуется в нестабильный выходной постоянный ток с некоторой остаточной пульсацией. Основные компоненты, задействованные в схеме преобразователя переменного тока в постоянный:

• Трансформатор: повышает или понижает мощность сети до значения, полезного для нагрузки в системе. Коэффициент трансформации трансформатора будет определять выходное напряжение и ток диодного моста и конденсатора.
• Диодный мостовой выпрямитель: Эта небольшая схема принимает абсолютное значение входного сигнала переменного тока, что дает изменяющийся во времени сигнал с одной полярностью. Требование к конструкции состоит в том, чтобы диоды в схеме мостового выпрямителя работали выше своего прямого тока.
• Конденсатор: Большой конденсатор используется в качестве фильтра для стабилизации выпрямленного сигнала переменного тока и создания постоянного напряжения с некоторой остаточной пульсацией. Конденсатор большего размера с меньшим эффективным последовательным сопротивлением является идеальным компонентом для обеспечения высокой зарядной емкости и быстрой скорости разряда.

Этот список компонентов является минимальным, необходимым для создания схемы преобразователя переменного тока в постоянный, и пример показан ниже. Разрабатываемый вами преобразователь переменного тока в постоянный должен быть создан в мощном редакторе схем с реальными данными компонентов и имитационными моделями, и для выполнения этой работы вам потребуется лучшее программное обеспечение для проектирования.

Создание схем с реальными компонентами для вашей схемы преобразователя переменного тока в постоянный

Обязательно используйте лучшие инструменты проектирования схем со встроенными библиотеками компонентов и соединениями с цепочкой поставок печатной платы для разработки схемы преобразователя переменного тока в постоянный. Редактор схем в Altium Designer включает в себя мощный механизм моделирования SPICE, который прост в использовании и получает электрические данные непосредственно из ваших моделей компонентов. Имея доступ ко всему в одной программе, вы можете спроектировать высококачественный силовой преобразователь и быстро и легко проверить проект.

• Altium Designer включает функции моделирования SPICE, необходимые для проверки конструкции преобразователя переменного тока в постоянный и обеспечения высокоэффективного преобразования энергии.

  Узнайте больше о моделировании SPICE с силовой электроникой в ​​Altium Designer.

• Если вам нужно спроектировать более сложные схемы преобразования энергии, используйте лучший иерархический редактор схем, который поможет вам оставаться организованным.

  Узнайте больше об иерархическом проектировании схем.

• Трансформатор всегда используется на входе преобразователя переменного тока в постоянный, но он также используется со схемами импульсного стабилизатора для создания изолированных источников питания.

  Узнайте больше об изолированных и неизолированных источниках питания.

Базовая схема преобразователя переменного тока в постоянный с трансформатором и диодным мостовым выпрямителем, созданная в Altium Designer.

Вся силовая электроника должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить высокую эффективность преобразования энергии, но для этого часто требуется нечто большее, чем просто схема двухполупериодного мостового выпрямителя. Дополнительные компоненты и схемы необходимы для обеспечения высокоэффективного преобразования энергии с низким уровнем шума, особенно при подаче питания на схему регулятора. Преобразование переменного тока в постоянный является лишь частью стратегии регулирования мощности, и необходимо учитывать всю систему, чтобы свести к минимуму потери и шум во время преобразования мощности.

Наиболее эффективная стратегия регулирования мощности для большинства систем заключается в использовании импульсного стабилизатора, особенно при разработке схемы преобразователя переменного тока в постоянный для получения энергии от стены. Некоторые дополнительные схемы, необходимые для преобразования мощности, включают:

• Схема коррекции коэффициента мощности, или схема PFC, для сглаживания тока, потребляемого каскадом регулятора выходного напряжения в преобразователе мощности.
• Фильтр электромагнитных помех, обычно синфазный дроссель, для удаления кондуктивных электромагнитных помех на входе и выходе системы.
• Драйвер ШИМ и контур обратной связи для настройки параметров регулятора и обеспечения стабильной выходной мощности на желаемом уровне.
• Импульсный регулятор мощности со стандартной топологией, обеспечивающий выходной ток с низким уровнем шума.

Каждая из этих дополнительных цепей и секция схемы преобразователя переменного тока в постоянный должны быть отражены в топологии вашей печатной платы. Нет никаких причин, по которым вы должны использовать разные программы для построения схем и создания макета печатной платы для вашей системы. Вместо того, чтобы связывать несколько программ проектирования вместе, используйте Altium Designer — единственную программу, которая включает в себя все необходимое для проектирования силовой электроники.

Создайте наилучшую компоновку печатной платы для вашей системы силового преобразователя

После того, как вы записали схемы силового преобразователя и регулятора напряжения на пустом макете печатной платы, вы можете приступить к компоновке компонентов и разводке дорожек. Лучшие функции компоновки печатных плат в Altium Designer упрощают эти задачи, и эти инструменты доступны в той же программе, что и ваши утилиты для проектирования схем и моделирования. Вы можете оставаться продуктивным и проектировать электронику высочайшего качества, используя Altium Designer.

• Фильтр электромагнитных помех на входе схемы преобразователя переменного тока в постоянный будет играть важную роль в снижении шума на выходе постоянного тока.

  Узнайте больше о разработке и моделировании фильтра электромагнитных помех для силового преобразователя.

• Если ваш преобразователь переменного тока в постоянный подает питание постоянного тока на импульсный стабилизатор, то вам, вероятно, понадобится схема коррекции коэффициента мощности для сглаживания пиков тока во входном сигнале.

  Узнайте больше о проектировании и анализе схем ККМ.

• Любой шум, генерируемый или принимаемый схемой регулятора, может усиливаться и распространяться на выход. Убедитесь, что этого не происходит с вашим силовым преобразователем.

  Узнайте больше об анализе запаса шума в вашем блоке питания.

Спроектируйте схему преобразователя переменного тока в постоянный, каскад регулятора и компоновку печатной платы в Altium Designer.

Завершите компоновку преобразователя переменного тока в постоянный и исходные компоненты

После создания схемы преобразователя переменного тока в постоянный и других цепей регулятора мощности на макете печатной платы пришло время подобрать компоненты и завершить проект с помощью набора файлов для изготовления. Ваше программное обеспечение для проектирования печатных плат должно включать полный набор функций для изготовления печатных плат, чтобы помочь вам подготовиться к производству. Altium Designer — лучший вариант программного обеспечения для проектирования печатных плат, поскольку он включает в себя эти функции изготовления печатных плат и другие производственные инструменты в одной программе.

Чтобы воплотить в жизнь конструкцию силового преобразователя, также необходимо изучить цепочку поставок и найти компоненты для вашей конструкции. Когда у вас есть доступ к данным цепочки поставок электроники непосредственно от производителей компонентов, вы можете быть уверены, что ваша система будет произведена вовремя и в рамках бюджета. Altium Designer включает в себя инструменты поиска, которые помогут вам найти нужные компоненты и импортировать данные о источниках непосредственно в спецификацию.

Завершите проектирование блока питания с помощью инструментов PCB Layout Tools в Altium Designer

Главное преимущество Altium Designer по сравнению с другими платформами для проектирования печатных плат заключается в его интегрированном интерфейсе проектирования, где все, что вам нужно для проектирования и компоновки схемы источника питания, включено в единую программу. Altium Designer — это больше, чем просто программное обеспечение для проектирования схем и моделирования, это самое мощное в отрасли приложение для проектирования печатных плат для разработки продуктов. В то время как другие программы проектирования заставляют вас использовать отдельные приложения для каждой задачи проектирования печатных плат, Altium Designer помогает вам оставаться продуктивным при разработке передовых технологий.

• Altium Designer — это единственное основанное на правилах решение, которое помогает быстро проектировать схемы силовых преобразователей и компоновку печатных плат в одном приложении.

  Узнайте больше об интегрированной среде проектирования в Altium Designer.

• Цепь преобразователя переменного тока в постоянный является лишь частью системы питания. Функции проектирования схем и моделирования в Altium Designer помогут вам разработать любую часть силовой электроники.

  См. пример проекта регулятора напряжения в Altium Designer.

• Altium 365 дает вам возможность делиться проектами и совместно работать над ними с удаленными членами команды, клиентами и производителями через Altium Designer или через Интернет.

  Узнайте больше об обмене данными проекта платы с Altium 365.

Спроектируйте свою силовую электронику, исходные компоненты и создайте топологию печатной платы в Altium Designer.

Вам не нужно использовать отдельные программы для компоновки печатных плат, моделирования и проектирования схем при создании силовых преобразователей. Вы можете создавать цепи питания с любой топологией и силовыми преобразователями, используя лучшие инструменты проектирования и компоновки печатных плат в Altium Designer. Сохраняйте продуктивность и создавайте передовые технологии с помощью Altium Designer.

Altium Designer на Altium 365 обеспечивает беспрецедентную степень интеграции в электронной промышленности, которая до сих пор относилась к миру разработки программного обеспечения, позволяя разработчикам работать из дома и достигать беспрецедентного уровня эффективности.

Мы лишь немного коснулись того, что можно сделать с помощью Altium Designer в Altium 365. Вы можете посетить страницу продукта, чтобы получить более подробное описание функций, или посетить один из вебинаров по запросу.

Пропорциональный преобразователь механических сигналов в электрические

Частотные сигналы с выхода большинства механических устройств, но их отображение может не иметь смысла для многих пользователей. Было бы лучше преобразовать импульсы в электрический сигнал, а затем использовать это значение для отображения вывода. Преобразователь частоты в напряжение делает именно это и преобразует импульсы в пропорциональный электрический выходной сигнал. Таким образом, он дает точное измерение. Если вам нужно такое устройство на вашей печатной плате для вашего проекта, вот подробный обзор преобразователя и того, как он работает.

Содержание

• Что такое преобразователь частоты в напряжение?
• Блок-схема преобразователя частоты в напряжение
• Схемы преобразователя частоты в напряжение
• Применение преобразователя частоты в напряжение
• Резюме

Что такое преобразователь частоты в напряжение?

Как следует из названия, преобразователь частоты в напряжение представляет собой электронное устройство, которое преобразует входной сигнал частоты в выходное напряжение. Компоненты, отвечающие за синусоидальное преобразование входной частоты, включают резисторно-конденсаторные цепи и операционные усилители. Операционные усилители выполняют обработку сигналов, в то время как емкостная сеть устраняет частоты пульсаций или частотно-зависимые пульсации.

Принципиальная схема сетей операционных усилителей и RC

В большинстве случаев частота входного сигнала находится в диапазоне от 0 до 10 кГц, а частота выходного сигнала составляет от 0 до -10 В.

Блок-схема преобразователя F-V

Самый простой способ объяснить устройство — использовать блок-схему.

Схема преобразователя частоты в напряжение

После того, как конденсатор заряжается до определенного уровня, он разряжается на подключенный интегратор или схему нижних частот. Этот процесс зарядки и разрядки происходит во всех частотных циклах входного сигнала. Одновибратор и прецизионный переключатель генерируют частотный импульс до определенной амплитуды и периода, который поступает в сеть усреднения. После этого на выходе этого фильтра появляется постоянное напряжение, что делает преобразование завершенным.

Цепи преобразователя частоты в напряжение

Ниже приведены четыре основные схемы преобразователя частоты в напряжение.

Схема преобразователя частоты в напряжение на основе ИС TC9400

Вы можете включить микросхему TC9400 в схему преобразователя напряжения в частоту или наоборот. Для изготовления преобразователя потребуются следующие компоненты:

• Девять резисторов
• Один подстроечный потенциометр
• Два диода
• Пять конденсаторов

Обо всем остальном позаботится микросхема, поскольку она содержит следующие функциональные блоки:

• Однотактная схема
• Блок управления зарядом-разрядом
• ОУ интегратора
• Цепь задержки 3 мкс
• Все необходимые драйвера

Схема зависимости частоты от напряжения на микросхеме TC9400

Преобразование частоты

Преобразование начинается с контакта 11 (неинвертирующий вход внутреннего компаратора), куда поступает входная частота сигнала. Минимальная частота, при которой компаратор отключается, должна составлять +/-200 мВ. Любая частота синусоидальной волны ниже этого значения не будет работать. Как только частотная волна становится отрицательной, внутренний компаратор переключается на низкий уровень. При низком уровне схема задержки 3 мкс активирует цепь заряда/разряда C4, подключая ее к опорному напряжению. Между тем, интегрирующий конденсатор C5 также заряжается до определенной величины напряжения. Разность потенциалов между контактами два и семь формирует опорное напряжение, когда происходит эта операция напряжения питания. С другой стороны, когда волна частотного сигнала переходит в положительную сторону, на выходе внутреннего компаратора появляется высокий уровень. Этот высокий выходной сигнал отключает цепь заряда/разряда C4, что приводит к короткому замыканию на выводах C4. Однако напряжение на C5 сохраняется, потому что единственный доступный путь разряда (R10) имеет очень высокое сопротивление (1 МОм). Следовательно, напряжение, хранящееся на C5, становится выходным напряжением, а R9устанавливает ток смещения в микросхеме. Сеть делителя состоит из резисторов R6 и R7 и отвечает за то, чтобы порог входного сигнала всегда соответствовал напряжению питания. Диод D2 является основным компонентом схемы ограничения, и он предотвращает слишком далекое отрицательное значение входного частотного сигнала, чтобы включить компаратор. Таким образом, он действует как переключатель уровня. Вы можете откалибровать схему, отрегулировав потенциометр R3, чтобы получить на выходе 0 В, когда нет входного сигнала.

Преобразователь частоты в напряжение с использованием LM331

LM331 — это высокоточный преобразователь частоты в напряжение, который также может функционировать как преобразователь напряжения в частоту. Он обеспечивает превосходную линейность и широкий динамический диапазон, идеальные характеристики для нескольких приложений. Схема довольно проста, так как вам понадобятся только следующие компоненты:

• Шесть резисторов
• Один подстроечный потенциометр
• Три конденсатора

Преобразователь частоты в напряжение на микросхеме LM331

Преобразование начинается с дифференцирования входной частоты с помощью C3 и R7, затем импульс подается в микросхему через вывод 6. В отрицательном периоде синусоиды частоты встроенный компаратор активирует схему таймера (R1 и C1). В любое время ток, вытекающий из ИС, всегда пропорционален входному сигналу и значению схемы синхронизации. Точно так же выходное напряжение будет пропорционально сигналу частоты на R4 (нагрузочный резистор).

Использование конфигурации VFC32

При использовании конфигурации VFC32 конденсатор 500 пФ и резисторы 12 кОм и 2,2 кОм образуют емкостную цепь входного сигнала. Эти компоненты делают вход компаратора совместимым с логическими триггерами 5 В. Затем компаратор переключается на соответствующий однократный каскад на каждом заднем фронте волны входной частоты.

Преобразователь частоты в напряжение на базе микросхемы VFC32

В этой схеме опорный пороговый вход, установленный для компаратора, составляет около -0,7 В. Поэтому, если входной сигнал ниже 5 В, вы можете соответствующим образом настроить сеть делителя. Конденсатор C2 отвечает за сглаживание и фильтрацию формы волны выходного напряжения. Большие значения C2 приводят к лучшему контролю над пульсациями напряжения на выходе, хотя отклик может быть медленным на сигналы различной входной частоты. С другой стороны, низкие значения C2 приводят к плохой фильтрации пульсаций, но быстро реагируют на быстро меняющиеся частоты. Система работает с использованием теории заряда и баланса, используя линейное изменение выходного сигнала для запуска однократной стадии перед изменением направления.

Использование микросхемы LM2917

LM2907 и LM2917 во многом похожи, и их электрические характеристики включают следующее:

• Может удваивать низкие частоты пульсаций.
• Встроенный гистерезис входа тахометра.
• Штифт тахометра, привязанный к земле, может быть напрямую совместим со всеми магнитными датчиками с различным сопротивлением.
• Заземление эталонного тахометра защищено от изменений частоты входного сигнала, превышающих напряжение питания микросхемы или -ве потенциала ниже нуля.
• Выходной контакт, связанный с внутренним транзистором с общим коллектором, может потреблять до 50 мА. Таким образом, он может напрямую управлять соленоидами, интегрироваться с выходом или действовать как входы CMOS.

Имея это в виду, внутренняя структура и схема выводов микросхемы выглядит следующим образом:

Схема расположения выводов микросхемы LM2917

Максимальные оценки чипа:

• Напряжение питания 28 В
• Ток питания 25 мА
• Напряжение коллектора внутреннего транзистора 28 В
• Входное напряжение дифференциального тахометра 28 В
• Диапазон входного напряжения +/-28 В
• Рассеиваемая мощность 1200–1500 мВт

Другие параметры включают ток на выходе 40-50 мА и коэффициент усиления по напряжению 200 В/мВ. Типичная принципиальная схема преобразователя выглядит следующим образом.

Типовая принципиальная схема преобразователя частоты в напряжение LM2917

Применение преобразователя частоты в напряжение

Применения схемы преобразователя частоты в напряжение включают следующее:

• Преобразователь частоты в напряжение в тахометрах (цифровых тахометрах)
• Измерение разности частот
• Датчики касания на основе вибрации
• Приборы для измерения двигателей транспортных средств
• Регуляторы скорости и регуляторы
• Управление дверным замком автомобиля
• Звуковой сигнал, сцепление и круиз-контроль

Сводка

Как видите, преобразователь частоты в напряжение является важным устройством, особенно в автомобильной промышленности для измерения скорости. Однако существуют разные способы построения схемы для различных приложений. Если все становится немного запутанным, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о лучшей микросхеме и схеме для вашего проекта. Мы также соберем схему на печатной плате по разумной цене, чтобы вы могли запустить свой проект в кратчайшие сроки.

Как работают преобразователи постоянного тока. Основы схем

Преобразователь постоянного тока в постоянный представляет собой схему силовой электроники, которая эффективно преобразует постоянный ток из одного напряжения в другое напряжение. Без сомнения, преобразователи постоянного тока играют важную роль в современной электронике. Это связано с тем, что они предлагают несколько преимуществ по сравнению с линейными регуляторами напряжения. В частности, линейные стабилизаторы напряжения рассеивают много тепла и имеют очень низкий КПД по сравнению с импульсными регуляторами, используемыми в преобразователях постоянного тока.

В этом уроке мы поговорим о преобразователях постоянного тока, о том, как они работают и как создавать схемы для них. Существует много типов преобразователей постоянного тока, но мы ограничим объем этого руководства повышающими и понижающими преобразователями.

Введение в преобразователи постоянного тока

Прежде чем мы углубимся в принципы работы преобразователей постоянного тока, давайте рассмотрим пример, показывающий, почему они так полезны. Предположим, мы хотим построить схему со следующими требованиями:

• Сопротивление нагрузки 2 Ом
• Источник питания постоянного тока 12 В
• Напряжение нагрузки 5 В

Нам нужно понизить напряжение батареи 12 В, чтобы питать нагрузку 5 В. Таким образом, мы можем включить последовательно с нагрузкой резистор на 2,8 Ом, чтобы обеспечить необходимое напряжение.

Расчет эффективности преобразователя постоянного тока

Эффективность схемы можно рассчитать следующим образом:

Из этих расчетов видно, что нагрузка потребляет только 12,5 Вт входной мощности. Оставшаяся часть (30 – 12,5 = 17,5 Вт) превращается в тепло.

Это слишком расточительно. Если вы прикоснетесь к последовательному резистору, он будет горячим, и вам, возможно, придется включить механизмы для охлаждения вашей схемы. В качестве попытки получить более эффективное решение взгляните на схему, показанную на схеме ниже:

Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ, входное напряжение равно 0 В, а когда переключатель находится в положении ВКЛ, входное напряжение равно 12В. На приведенной ниже схеме показаны эквивалентные схемы для положений переключателя ON и OFF соответственно.

Если мы будем управлять переключателем, как показано на диаграмме (а) ниже, мы получим график напряжения, как показано на диаграмме (б) ниже. T — период переключения, измеряемый в миллисекундах или микросекундах.

В этом случае среднее выходное напряжение при таком режиме переключения составляет 5 В, поскольку:

Среднее выходное напряжение этой схемы составляет 5 В, но мы можем улучшить форму выходного сигнала, используя схемы RC-фильтра, чтобы избавиться от гармоник.

Если предположить, что коммутатор является идеальным (идеальный коммутатор — это коммутатор, который не потребляет и не рассеивает энергию от источника), мы можем рассчитать эффективность этой схемы как 100%. Когда переключатель находится в положении ON, ток, протекающий через цепь, составляет 6 А. Так как у нас есть идеальный ключ, рассеиваемая мощность P_diss = RI ² = 0 * 9 ² = 0 Вт. Когда переключатель находится в положении OFF, ток через него не протекает, поэтому в этом случае рассеиваемая мощность также равна 0.

Однако в реальных условиях найти идеальный переключатель может быть непросто. Это означает, что в действительности будет рассеиваться некоторая мощность, но эффективность преобразования высока, несмотря на эти рассеивания.

Повышающие преобразователи

Повышающие преобразователи повышают напряжение источника питания. Например, повышающий преобразователь может взять источник питания 5 В и повысить его до 25 В. Как правило, повышающие преобразователи постоянного тока можно найти в зарядных устройствах или солнечных панелях. Их также можно использовать для питания компонентов с разным рабочим напряжением от одной и той же батареи.

Эта конфигурация повышает напряжение постоянного тока до уровня, определяемого выбором компонентов в вашей цепи. Вот общая схема повышающего преобразователя.

Boost switch Состояние ONBoost switch OFF-State

Базовая конфигурация состоит из источника питания постоянного тока (Vin), катушки индуктивности (L), диода (D), переключающего устройства (SW), сглаживающего конденсатора (C) и сопротивление нагрузки (Load). Vвых – выходное напряжение.

Переключатель обычно представляет собой устройство силовой электроники, такое как полевой МОП-транзистор или биполярный транзистор, управляемый ШИМ-сигналом. Этот ШИМ-сигнал работает, переключая транзистор очень быстро, обычно тысячи раз в секунду.

Как работают повышающие преобразователи

Чтобы понять, как работает повышающий преобразователь, давайте сначала разберемся, как работает дроссель.

Напомним, что катушка индуктивности представляет собой пассивный электронный компонент, который может накапливать электрическую энергию в виде магнитной энергии. Мы можем использовать это свойство для управления выходным напряжением нашей схемы. Вот как это работает:

1. Если мы РАЗОМКНУТ переключатель, как показано на диаграмме «Выключенное состояние форсированного переключателя» выше, меньший ток будет течь от батареи, через индуктор, через диод и заряжая конденсатор.
2. Когда мы ЗАМКНУТ переключатель, как показано на диаграмме «Включенное состояние форсированного переключателя» выше, больший ток будет течь от батареи, через катушку индуктивности и через переключатель, потому что теперь у нас есть путь наименьшего сопротивления. Теперь индуктор ведет себя интересно. Поскольку теперь мы имеем большее значение тока, протекающего по цепи, магнитное поле индуктора будет расширяться. Это означает, что индуктор накапливает энергию, и во время этого процесса потенциал на индукторе будет положительным слева и отрицательным справа.
3. Когда мы снова разомкнем переключатель, ток, протекающий через цепь, уже не будет большим из-за высокого импеданса. Когда ток, протекающий через цепь, уменьшается, магнитное поле на катушке индуктивности разрушается. В процессе электрическая энергия, которая была сохранена, теперь высвобождается. Это приводит к изменению полярности катушки индуктивности. Теперь у нас есть отрицательная полярность на левой стороне и положительная на правой стороне катушки индуктивности. Если приглядеться, катушка индуктивности теперь последовательно с батареей.

Ток через индуктор не может измениться мгновенно. Следовательно, индуктор будет пытаться поддерживать это изменение, генерируя большое напряжение. Это означает, что теперь у нас есть напряжение, генерируемое катушкой индуктивности, и напряжение от батареи на конденсаторе. Предположим, мы продолжаем включать и выключать переключатель. У нас будет выходное напряжение, которое выше, чем напряжение батареи.

Как собрать повышающий преобразователь

В этом проекте мы собираем повышающий преобразователь постоянного тока с 1,5 В на 5 В. Вот компоненты, которые вам понадобятся, если вы хотите построить эту схему:

• 1,5 В.5 В. может генерировать 50 кГц, 5 В, рабочий цикл 75%

Вот схема:

Понижающие преобразователи

Понижающие преобразователи уменьшают напряжение источника питания. Это схема силовой электроники, которая понижает напряжение постоянного тока до уровня, определяемого выбором компонентов в вашей схеме.

В отличие от линейных стабилизаторов, которые снижают напряжение за счет рассеивания мощности в виде тепла, понижающие преобразователи снижают напряжение за счет увеличения тока.

Вот общая схема понижающего преобразователя.

Обратите внимание, что это те же компоненты, что и в повышающем преобразователе, но их расположение отличается.

Как работают понижающие преобразователи

Чтобы получить выходное напряжение ниже напряжения батареи, мы подключаем переключатель перед катушкой индуктивности. Когда мы включаем и выключаем переключатель в этой конфигурации, среднее выходное напряжение будет ниже, чем напряжение батареи.

Вот что происходит:

1. Если переключатель (SW) замкнут, ток будет течь через переключатель в цепь. По мере увеличения тока магнитное поле индуктора будет расширяться. Пока это происходит, индуктор накапливает энергию в своем магнитном поле. Как и прежде, полярность катушки индуктивности будет положительной слева и отрицательной справа. Это противоположное напряжение противодействует напряжению источника и, следовательно, снижает чистое напряжение на нагрузке.
2. Когда мы разомкнем переключатель, магнитное поле индуктора разрушится, и ток потечет от индуктора через диод. Этот ток добавит к току, который течет во время первого шага, состояния ВЫКЛ. Вот почему средний ток увеличивается на этом типе преобразователя. Это также компенсирует пониженное напряжение, следовательно, сохраняет мощность, подаваемую на нагрузку.

Как собрать понижающий преобразователь

В этом проекте мы собираем понижающий преобразователь 12 В в 5 В постоянного тока.