Simpleng walang pagbabago na boltahe na nag-convert ng boltahe

Maraming mga hams ng nagsisimula ang nahihirapang matukoy ang uri ng power supply, ngunit hindi ito napakahirap. Ang mga pangunahing pamamaraan ng conversion ng boltahe ay ang paggamit ng isa sa dalawang mga pagpipilian sa circuitry:

• Transformer;

• Mga supply ng kuryente na walang pagbabago.

Kaugnay nito, naiiba ang mga transformer sa uri ng circuit:

• Mains, na may isang transpormer na tumatakbo sa dalas ng 50 Hz;

• Ang pulso, na may isang transpormer na tumatakbo sa mataas na dalas (sampu-sampung libo ng Hz).

Ang mga circuit circuit ng mga power supply ay maaaring dagdagan ang pangkalahatang kahusayan ng pangwakas na produkto, sa pamamagitan ng pag-iwas sa mga static na pagkalugi sa mga linear stabilizer at iba pang mga elemento.

Mga circuits ng walang pagbabago

Kung may pangangailangan para sa kapangyarihan mula sa isang 220 V supply ng kuryente sa sambahayan, ang pinakasimpleng mga aparato ay maaaring i-on mula sa mga suplay ng kuryente gamit ang mga elemento ng ballast upang babaan ang boltahe. Ang isang malawak na kilala halimbawa ng tulad ng isang mapagkukunan ng kapangyarihan ay isang ballast capacitor circuit.

Gayunpaman, mayroong isang bilang ng mga driver na may built-in PWM controller at isang switch ng kuryente upang makabuo ng isang walang pagbabago na tibok ng tibok ng pulso, ang mga ito ay pangkaraniwan sa LED light bombilya at iba pang teknolohiya.

Sa kaso ng kapangyarihan mula sa isang direktang kasalukuyang mapagkukunan, halimbawa, ang mga baterya o iba pang mga galvanic na baterya, gumamit ng:

• Linear boltahe pampatatag (isang integral na pampatatag ng uri ng KREN o L78xx na may o walang isang feed-through transistor, isang parametric stabilizer mula sa isang zener diode at isang transistor)

• Pulse converter (step-down - BUCK, step-up - BOOST, o step-up - BUCK-BOOST)

Ang bentahe ng mga transformerless power supplies at converters ay ang mga sumusunod:

• Hindi na kailangang i-wind ang transpormer, ang pag-convert ay isinasagawa ng throttle at mga key;

• Ang kinahinatnan ng nauna ay ang maliit na sukat ng mga mapagkukunan ng kuryente.

Mga Kakulangan:

• Ang kawalan ng pag-ihi ng galvanic, sa kaso ng mga pagkakamali ng mga susi ay humantong sa hitsura ng boltahe ng pangunahing mapagkukunan ng kuryente. Ito ay kritikal lalo na kung ang papel nito ay nilalaro ng isang 220 V network;

• Panganib ng electric shock, bilang isang resulta ng pagkabit ng galvanic;

• Ang malalaking sukat ng inductor sa mga high-power converters ay nagdududa sa pagiging posible ng paggamit ng topology na ito ng mga power supply. Sa maihahambing na mga tagapagpahiwatig ng timbang at sukat, maaari kang gumamit ng isang transpormer, galvanically na nakahiwalay na converter.

Ang mga pangunahing uri ng paglipat ng mga convert ng boltahe

Sa panitikang domestic, ang pagdadaglat na "IPPN" ay madalas na matatagpuan, na nangangahulugan ng: Bumabagsak na hakbang ang Pulse (o step-up, o pareho) Boltahe Converter

Bilang batayan, ang tatlong pangunahing pamamaraan ay maaaring makilala.

1. IPPN1 - Step-down converter, sa panitikang Ingles - BUCK DC CONVERTER o Step-down.

2. IPPN2 - Boost converter, sa English literatura - BOOST DC CONVERTER o Step-up.

3. IPPN3 - Pag-convert ng converter na may posibilidad ng parehong pagtaas at pagbawas ng boltahe, BUCK-BOOST DC CONVERTER.

Paano gumagana ang isang pulsed buck converter?

Magsimula tayo sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa prinsipyo ng pagpapatakbo ng unang pamamaraan - IPPN1.

 

Sa scheme, ang dalawang circuit circuit ay maaaring makilala:

1. "+" mula sa pinagmulan ng kuryente ay ibinibigay sa pamamagitan ng isang pribadong key (transistor ng anumang uri ng kaukulang kondaktibo) sa Lн (imbakan ng choke), kung gayon ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng pag-load sa "source" na mapagkukunan.

2. Ang pangalawang circuit ay nabuo mula sa diode Д, throttle Lн at konektadong load Rн.

Kapag ang susi ay sarado, ang kasalukuyang pumasa sa pangunahing circuit, kasalukuyang dumadaloy sa inductor, at ang enerhiya ay naipon sa magnetic field. Kapag pinapatay namin (buksan) ang susi, ang enerhiya na nakaimbak sa coil ay nai-dissipate sa pagkarga, habang ang kasalukuyang daloy sa pangalawang circuit.

Ang boltahe sa output (load) ng naturang converter ay

Uout = Uin * Ku

Si Ku ay ang koepisyent ng conversion, na nakasalalay sa duty cycle ng control pulses ng power switch.

Ku = Uout / Uin

Ang duty cycle na "D" ay ang ratio ng oras kapag ang susi ay bukas sa panahon ng PWM. Ang "D" ay maaaring kumuha ng mga halaga mula 0 hanggang 1.

MAHALAGA: Para sa STI1 Ku = D. Nangangahulugan ito na ang mga limitasyon ng regulasyon ng stabilizer na ito ay humigit-kumulang pantay - 0 ... Uout.

Ang output boltahe ng tulad ng isang converter ay katulad sa polarity sa input boltahe.

Paano ang isang pulso mapalakas ang boltahe converter

IPPN2 - ay maaaring dagdagan ang boltahe mula sa supply boltahe sa isang halaga ng sampung beses na mas mataas kaysa dito. Sa eskematiko, binubuo ito ng parehong mga elemento tulad ng nauna.

Anumang converter ng ganitong uri ay may komposisyon nito tatlong pangunahing aktibong sangkap:

• Pinamamahalaang Key (Bipolar, Field, IGBT, MOSFET Transistors);

• Hindi makontrol na susi (diode ng rectifier);

• Pag-induksyon ng kumulatif.

Ang kasalukuyang laging dumadaloy sa inductance, tanging ang magnitude ay nagbabago.

Upang maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng converter na ito, kailangan mong alalahanin ang batas ng paglipat para sa inductor: "Ang kasalukuyang sa pamamagitan ng inductor ay hindi maaaring magbago agad."

Ito ay sanhi ng isang kababalaghan tulad ng self-induction EMF o counter-EMF. Dahil ang electromagnetic field ng inductance ay pumipigil sa isang biglang pagbabago sa kasalukuyang, ang coil ay maaaring kinakatawan bilang isang mapagkukunan ng kuryente. Pagkatapos sa circuit na ito, kapag ang susi ay sarado sa pamamagitan ng likid, ang isang kasalukuyang ng malaking kadahilanan ay nagsisimulang dumaloy, ngunit, tulad ng sinabi nang masakit, hindi ito maaaring tumaas.

Ang counter-EMF ay isang kababalaghan kung sa mga dulo ng likid isang EMF ay lilitaw sa tapat ng kung ano ang inilalapat. Kung ipinakita mo ito sa diagram para sa kalinawan, kailangan mong isipin ang inductor sa anyo ng isang mapagkukunan ng EMF.

Ang bilang na "1" ay nagpapahiwatig ng estado ng circuit kapag sarado ang susi. Mangyaring tandaan na ang mapagkukunan ng kapangyarihan at ang simbolo ng EMF coils ay konektado sa serye na may mga positibong terminal, i.e. ang kanilang mga halaga ng EMF ay binawi. Sa kasong ito, pinipigilan ng inductance ang pagpasa ng electric current, o sa halip ay nagpapabagal sa paglago nito. Habang lumalaki ito, pagkatapos ng isang tiyak na agwat ng oras, ang halaga ng kontra-EMF ay bumababa, at ang kasalukuyang sa pamamagitan ng inductance ay nagdaragdag.

Liriko digression:

Ang halaga ng EMF ng self-induction, tulad ng anumang iba pang EMF, ay sinusukat sa Volts.

Sa panahong ito, ang pangunahing kasalukuyang daloy sa circuit: ang key na pinagmulan-sarihan na sarado ng kapangyarihan.

Kapag nagbukas ang key SA, circuit 2. Kasalukuyang nagsisimula na dumaloy kasama ang tulad ng isang circuit: power supply-inductance-diode-load. Dahil ang paglaban ng pag-load, madalas na higit pa kaysa sa paglaban ng channel ng isang saradong transistor. Sa kasong ito, muli - ang kasalukuyang dumadaloy sa inductance ay hindi maaaring magbago nang bigla, ang inductance ay laging naglalayong mapanatili ang direksyon at magnitude ng kasalukuyang, samakatuwid, ang counter-EMF ay lilitaw muli, ngunit sa reverse polarity.

Pansinin kung paano sa ikalawang diagram ang mga poste ng Power Source at ang mapagkukunan ng EMF na pumapalit ng coil ay konektado. Ang mga ito ay konektado sa serye sa pamamagitan ng kabaligtaran na mga pole, at ang mga halaga ng mga EMF ay idinagdag.

Kaya, ang isang pagtaas ng boltahe ay nangyayari.

Sa panahon ng proseso ng pag-iimbak ng enerhiya ng inductance, ang pag-load ay pinalakas ng enerhiya na dati ay naka-imbak sa smoothing capacitor.

Ang koepisyent ng conversion sa IPPN2 ay

Ku = 1 / (1-D)

Tulad ng nakikita mula sa formula - ang mas malaking D ay ang cycle ng tungkulin, mas malaki ang boltahe ng output. Ang polaridad ng lakas ng output ay pareho sa input para sa ganitong uri ng converter.

Paano kumikilos ang boltahe ng pag-convert ng boltahe

Ang pag-convert ng boltahe ng converter ay isang halip na kagiliw-giliw na aparato, dahil maaari itong gumana pareho sa mode ng pagbaba ng boltahe at sa mode ng pagpapalakas. Gayunpaman, nararapat na isasaalang-alang na ang polaridad ng output boltahe nito ay kabaligtaran sa pag-input, i.e. ang positibong potensyal ay nasa karaniwang kawad.

Ang pag-iikot ay kapansin-pansin din sa direksyon kung saan naka-on ang diode D. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ay medyo kapareho sa IPPN2. Sa oras na ang susi T ay sarado, ang proseso ng pag-iipon ng enerhiya ng inductance ay nangyayari, ang kapangyarihan mula sa pinagmulan ay hindi nakapasok sa pagkarga dahil sa diode D. Kapag ang susi ay sarado, ang lakas ng inductance ay nagsisimula na mawala sa pagkarga.

Ang kasalukuyang ay patuloy na dumadaloy sa pamamagitan ng inductance, isang EMF ng self-induction ay nangyayari, na nakadirekta sa isang paraan na ang isang polaridad na kabaligtaran sa pangunahing pinagmulan ng kuryente ay nabuo sa mga dulo ng coil. I.e. sa kantong ng emitter ng transistor (alisan ng tubig, kung patlang ng transistor effect), ang katod ng diode at ang dulo ng likidong paikot-ikot na form ay isang negatibong potensyal. Sa kabilang dulo, ayon sa pagkakabanggit, ay positibo.

Ang conversion factor na IPPN3 ay katumbas ng:

Ku = D / (1-D)

Sa pamamagitan ng mga simpleng pagpapalit ng factor ng fill sa formula, tinutukoy namin na hanggang sa isang halaga ng D ng 0.5, ang converter na ito ay kumikilos bilang isang down converter, at mula sa itaas - bilang isang up converter.

Paano makontrol ang tulad ng isang converter?

Posible na ilarawan ang lahat ng mga pagpipilian para sa pagtatayo ng mga kontrol ng PWM para sa isang walang hanggan na mahabang panahon; maraming mga volume ng teknikal na panitikan ang maaaring isulat tungkol dito. Nais kong limitahan ang aking sarili sa paglista ng ilang mga simpleng pagpipilian:

1. Magtipon ng isang asymmetric multivibrator circuit. Sa halip na VT3, ang isang transistor ay konektado sa mga IPPN circuit.

2. Ang isang bahagyang mas kumplikadong pagpipilian, ngunit mas matatag sa mga tuntunin ng dalas, ay PWM sa NE555 (mag-click sa larawan upang palakihin).

Gumawa ng mga pagbabago sa circuit, ang VT1 ay isang transistor, binabago namin ang circuit upang sa lugar nito mayroong isang transistor IPPN.

3. Pagpipilian na gagamitin microcontroller, kaya maaari ka ring gumawa ng maraming mga karagdagang pag-andar, para sa mga nagsisimula sila ay gumagana nang maayos AVR microcontroller. Mayroong isang kahanga-hangang video tutorial tungkol dito.

Konklusyon

Ang paglipat ng mga convert ng boltahe ay isang napakahalagang paksa sa industriya ng mga power supply para sa elektronikong kagamitan. Ginagamit ang nasabing mga circuit sa lahat ng dako, at kamakailan lamang, sa paglaki ng "ginawang bahay" o tulad ng naka-istilong ngayon upang tawagan ang "DIY's" at ang pagiging popular ng aliexpress website, ang mga nagko-convert ay naging lalong tanyag at hinihiling, maaari kang mag-order ng isang handa na circuit board na naging klasikong converter para sa Ang LM2596 at ang katulad para sa isang dolyar lamang, habang nakakakuha ka ng kakayahang ayusin ang boltahe o kasalukuyang, o pareho.

 

Ang isa pang tanyag na board ay ang mini-360

Maaari mong mapansin na walang transistor sa mga circuit na ito. Ang katotohanan ay itinayo ito sa maliit na tilad, maliban para dito mayroong isang PWM na magsusupil, mga circuit ng puna para sa pagpapanatag ng boltahe ng output, at higit pa. Gayunpaman, ang mga circuit na ito ay maaaring palakihin sa pamamagitan ng pag-install ng isang karagdagang transistor.

Kung interesado ka sa pagdidisenyo ng isang circuit para sa iyong mga pangangailangan, pagkatapos ay maaari mong basahin ang higit pa tungkol sa mga ratios ng disenyo sa mga sumusunod na panitikan:

• "Mga sangkap para sa pagbuo ng mga mapagkukunan ng kapangyarihan", Mikhail Baburin, Alexey Pavlenko, Symmetron Group of Company

• "Stabilized Transistor Converters" V.S. Moin, Energoatomizdat, M. 1986.