Impulsinės įtampos keitikliai. Impulsinės įtampos keitiklis

Norėdami konvertuoti vieno lygio įtampą į kito lygio įtampą, dažnai naudojama impulsinės įtampos keitikliai naudojant indukcinis energijos kaupimas. Tokie keitikliai pasižymi dideliu efektyvumu, kartais siekiančiu 95%, ir turi galimybę gauti padidintą, sumažintą arba apverstą išėjimo įtampą.

Pagal tai yra žinomi trys keitiklių grandinių tipai: žeminamieji (4.1 pav.), aukštyn (4.2 pav.) ir invertuojantys (4.3 pav.).

Visiems šiems keitiklių tipams būdingi penki elementai: maitinimo šaltinis, raktų perjungimo elementas, indukcinis energijos kaupiklis (induktorius, droselis), blokuojantis diodas ir filtro kondensatorius, sujungtas lygiagrečiai su apkrovos varža.

Šių penkių elementų įtraukimas į įvairius derinius leidžia įdiegti bet kurį iš trijų impulsų keitiklių tipų.

Keitiklio išėjimo įtampos lygis valdomas keičiant impulsų, valdančių raktinio perjungimo elemento veikimą, plotį ir atitinkamai indukciniame saugojimo įrenginyje sukauptą energiją.

Išėjimo įtampa stabilizuojama naudojant grįžtamąjį ryšį: pasikeitus išėjimo įtampai, impulso plotis keičiasi automatiškai.

Buck keitiklyje (4.1 pav.) yra nuosekliai sujungta perjungimo elemento S1 grandinė, indukcinė energijos saugykla L1, apkrovos varža Rn ir lygiagrečiai C1 sujungtas filtro kondensatorius. Blokavimo diodas VD1 yra sujungtas tarp rakto S1 sujungimo taško su energijos kaupikliu L1 ir bendro laido.

Ryžiai. 4.1. Žemyninės įtampos keitiklio veikimo principas

Ryžiai. 4.2. Padidinto įtampos keitiklio veikimo principas

Kai raktas atidarytas, diodas užsidaro, energija iš maitinimo šaltinio kaupiama indukcinėje energijos saugykloje. Uždarius (atidarius) raktą S1, indukcinės saugyklos L1 sukaupta energija per diodą VD1 perduodama į apkrovos varžą R n. Kondensatorius C1 išlygina įtampos pulsaciją.

Impulsinės įtampos keitiklis (4.2 pav.) pagamintas iš tų pačių pagrindinių elementų, tačiau turi skirtingą jų kombinaciją: nuoseklią indukcinio energijos kaupiklio L1 grandinę, diodą VD1 ir apkrovos varžą su filtro kondensatoriumi. lygiagrečiai prijungtas C1 yra prijungtas prie maitinimo šaltinio. Perjungimo elementas S1 yra sujungtas tarp energijos kaupiklio L1 sujungimo taško su diodu VD1 ir bendrosios magistralės.

Kai jungiklis atidarytas, srovė iš maitinimo šaltinio teka per induktorių, kuriame kaupiama energija. Diodas VD1 uždarytas, apkrovos grandinė atjungta nuo maitinimo šaltinio, rakto ir energijos kaupiklio. Apkrovos varžos įtampa palaikoma dėl energijos, sukauptos ant filtro kondensatoriaus. Atidarius raktą, prie maitinimo įtampos pridedamas saviindukcijos EMF, sukaupta energija per atvirą diodą VD1 perduodama apkrovai. Tokiu būdu gauta išėjimo įtampa viršija maitinimo įtampą.

Ryžiai. 4.3. Impulsinės įtampos konvertavimas su inversija

Impulsinio tipo keitiklyje yra ta pati pagrindinių elementų kombinacija, bet vėlgi kitokia jungtis (4.3 pav.): nuoseklioji perjungimo elemento S1 grandinė, diodas VD1 ir apkrovos varža R n su filtro kondensatoriumi C1. prijungtas prie maitinimo šaltinio. Indukcinė energijos saugykla L1 yra sujungta tarp perjungimo elemento S1 sujungimo taško su diodu VD1 ir bendrosios magistralės.

Keitiklis veikia taip: uždarius raktą energija kaupiama indukciniame saugojimo įrenginyje. Diodas VD1 yra uždarytas ir neperduoda srovės iš maitinimo šaltinio į apkrovą. Kai jungiklis yra išjungtas, energijos kaupimo įrenginio saviindukcijos EMF yra taikomas lygintuvui, kuriame yra VD1 diodas, apkrovos varža R n ir filtro kondensatorius C1. Kadangi lygintuvo diodas į apkrovą perduoda tik neigiamus įtampos impulsus, įrenginio išvestyje susidaro neigiamo ženklo įtampa (atvirkštinė, priešinga maitinimo įtampai).

Stabilizuoti išėjimo įtampą perjungimo reguliatoriai Galima naudoti bet kokio tipo įprastus "linijinius" reguliatorius, tačiau jie turi mažą efektyvumą. Šiuo atžvilgiu daug logiškiau naudoti impulsų įtampos stabilizatorius impulsų keitiklių išėjimo įtampai stabilizuoti, juolab kad toks stabilizavimas visai nesunkus.

Perjungimo įtampos stabilizatoriai savo ruožtu skirstomi į Impulso pločio moduliuojami stabilizatoriai ir toliau stabilizatoriai su dažnio-impulso moduliacija. Pirmajame iš jų valdymo impulsų trukmė kinta pastoviu jų pasikartojimo dažniu. Antra, priešingai, valdymo impulsų dažnis keičiasi, kai jų trukmė nesikeičia. Yra impulsų stabilizatoriai su mišriu reguliavimu.

Žemiau bus nagrinėjami impulsų keitiklių ir įtampos stabilizatorių evoliucinės raidos radijo mėgėjų pavyzdžiai.

KR1006VI1 (NE 555) mikroschemoje esantis impulsų keitiklių su nestabilizuota išėjimo įtampa (4.5 pav., 4.6 pav.) pagrindinis generatorius (4.4 pav.) veikia 65 kHz dažniu. Generatoriaus išėjimo stačiakampiai impulsai per RC grandines tiekiami į lygiagrečiai sujungtus pagrindinius tranzistoriaus elementus.

Induktorius L1 pagamintas ant ferito žiedo, kurio išorinis skersmuo yra 10 mm, o magnetinis pralaidumas 2000. Jo induktyvumas yra 0,6 mH. Koeficientas naudingas veiksmas keitiklis pasiekia 82%. Išėjimo pulsacijos amplitudė neviršija 42 mV ir priklauso nuo talpos vertės

Ryžiai. 4.4. Impulsinės įtampos keitiklių pavaros generatoriaus grandinė

Ryžiai. 4.5. Padidinto impulsinio įtampos keitiklio +5/12 V maitinimo dalies schema

Ryžiai. 4.6. Invertuojančio impulso įtampos keitiklio schema +5 / -12 V

kondensatoriai įrenginio išvestyje. Maksimali įrenginių apkrovos srovė (4.5, 4.6 pav.) yra 140 mA.

Naudotas keitiklio lygintuvas (4.5, 4.6 pav.). lygiagretus ryšysžemos srovės aukšto dažnio diodai, sujungti nuosekliai su išlyginamaisiais rezistoriais R1 - R3. Visą šį mazgą galima pakeisti vienu moderniu diodu, skirtu didesnei nei 200 mA srovei iki 100 kHz dažniu ir ne mažesnei kaip 30 V atvirkštinei įtampai (pavyzdžiui, KD204, KD226). Kaip VT1 ir VT2, galima naudoti KT81x tipo tranzistorius: n-p-n struktūros- KT815, KT817 (4.5 pav.) ir p-n-p - KT814, KT816 (4.6 pav.) ir kt. Norint pagerinti keitiklio patikimumą, KD204, KD226 tipo diodą rekomenduojama prijungti lygiagrečiai su tranzistoriaus emiterio-kolektoriaus jungtimi, kad jis būtų uždarytas nuolatinei srovei.

Tačiau tokio įrenginio kaina vidutinė galia(300-500 W) yra keli tūkstančiai rublių, o daugelio Kinijos keitiklių patikimumas yra gana prieštaringas. DIY gamyba paprastas keitiklis– tai ne tik būdas ženkliai sutaupyti, bet ir galimybė patobulinti savo žinias elektronikos srityje. Gedimo atveju namuose pagamintos grandinės taisymas bus žymiai lengvesnis.

Bendrosios schemos

Paprastas impulsų keitiklis

Šio įrenginio grandinė yra labai paprasta., o daugumą detalių galima išgauti iš nereikalingų . Žinoma, jis taip pat turi apčiuopiamą trūkumą - transformatoriaus išvestyje gauta 220 voltų įtampa toli gražu nėra sinusinės formos ir jos dažnis yra daug didesnis nei priimtas 50 Hz. Tiesiogiai prie jo nejunkite elektros variklių ar jautrios elektronikos.

Kad būtų galima prisijungti prie šio keitiklio, kuriame yra impulsų blokai maitinimo įranga (pavyzdžiui, nešiojamojo kompiuterio maitinimo blokas), buvo pritaikytas įdomus sprendimas - transformatoriaus išėjime sumontuotas lygintuvas su išlyginamaisiais kondensatoriais. Tiesa, prijungtas adapteris gali veikti tik vienoje lizdo padėtyje, kai išėjimo įtampos poliškumas atitinka adapteryje įmontuoto lygintuvo kryptį. Paprasti vartotojai, tokie kaip kaitrinės lempos ar lituoklis, gali būti prijungti tiesiai prie TR1 transformatoriaus išvesties.

Aukščiau pateiktos grandinės pagrindas yra TL494 PWM valdiklis, dažniausiai tokiuose įrenginiuose. Keitiklio dažnį nustato rezistorius R1 ir kondensatorius C2, jų nominalai gali būti šiek tiek skiriasi nuo nurodytų be pastebimo grandinės veikimo pasikeitimo.

Siekiant didesnio efektyvumo, keitiklio grandinėje yra dvi svirtis ant galios lauko tranzistorių Q1 ir Q2. Šie tranzistoriai turi būti dedami ant aliuminio radiatorių, jei ketinate naudoti bendrą radiatorių, tranzistorius montuokite per izoliacines tarpines. Vietoj tų, kurie nurodyti IRFZ44 diagramoje, galite naudoti IRFZ46 arba IRFZ48 uždarymo parametrus.

Išėjimo induktorius yra apvyniotas ant ferito žiedo nuo induktoriaus, taip pat pašalintas iš. Pirminė apvija suvyniota 0,6 mm skersmens viela ir turi 10 apsisukimų su čiaupu iš vidurio. Ant jo suvyniota antrinė apvija, turinti 80 apsisukimų. Taip pat galite paimti išvesties transformatorių iš sugedusio nepertraukiamo maitinimo šaltinio.

Vietoj aukšto dažnio diodų D1 ir D2 galite paimti FR107, FR207 tipų diodus.

Kadangi grandinė labai paprasta, įjungus, tinkamai sumontavus, ji iškart pradės veikti ir nereikės jokios konfigūracijos. Jis galės tiekti iki 2,5 A srovę į apkrovą, tačiau optimalus veikimo režimas bus ne didesnė kaip 1,5 A srovė - ir tai yra daugiau nei 300 W galios.

Paruoštas tokios galios inverteris kainuotų apie tris ar keturis tūkstančius rublių.

Ši schema sukurta naudojant buitinius komponentus ir yra gana sena, tačiau dėl to ji nėra mažiau efektyvi. Pagrindinis jo pranašumas yra visavertės kintamosios srovės išėjimas, kurio įtampa yra 220 voltų ir dažnis 50 Hz.

Čia virpesių generatorius pagamintas ant K561TM2 lusto, kuris yra dvigubas D-flip-flop. Tai pilnas užsienio CD4013 lusto analogas ir jį galima pakeisti nekeičiant grandinės.

Konverteris taip pat turi dvi galios svirtis ant bipolinių tranzistorių KT827A. Pagrindinis jų trūkumas, palyginti su šiuolaikiniais lauko įrenginiais, yra didesnis atsparumas atviroje būsenoje, todėl jie turi stipresnį šildymą esant tokiai pat perjungtai galiai.

Kadangi keitiklis veikia žemu dažniu, transformatorius turi turėti galingą plieninę šerdį. Schemos autorius siūlo naudoti bendrą sovietinį tinklo transformatorių TS-180.

Kaip ir kiti keitikliai, pagrįsti paprastomis PWM grandinėmis, šio keitiklio išėjimo įtampos bangos forma labai skiriasi nuo sinusinės bangos formos, tačiau ją šiek tiek išlygina didelė transformatoriaus apvijų ir išėjimo kondensatoriaus C7 induktyvumas. Be to, dėl to transformatorius veikimo metu gali skleisti pastebimą dūzgimą - tai nėra grandinės gedimo požymis.

Paprastas tranzistorinis keitiklis

Šis keitiklis veikia tuo pačiu principu kaip ir aukščiau išvardytos grandinės, tačiau jame esantis stačiakampis impulsų generatorius (multivibratorius) yra pastatytas ant bipolinių tranzistorių.

Šios grandinės ypatumas yra tas, kad ji veikia net ir labai išsikrovus akumuliatoriui: įvesties įtampos diapazonas yra 3,5 ... 18 voltų. Tačiau, kadangi nėra jokio išėjimo įtampos stabilizavimo, kai baterija išsikrauna, įtampa esant apkrovai taip pat proporcingai sumažės.

Kadangi ši grandinė taip pat yra žemo dažnio, reikės transformatoriaus, panašaus į tą, kuris naudojamas keitiklyje, kurio pagrindas yra K561TM2.

Inverterio grandinės patobulinimai

Straipsnyje pateikti įrenginiai yra labai paprasti ir atlieka daugybę funkcijų negaliu lyginti su gamykliniais kolegomis. Norėdami pagerinti jų charakteristikas, galite imtis paprastų pakeitimų, kurie, be to, leis geriau suprasti impulsų keitiklių veikimo principus.

Išėjimo galios didinimas

Visi aprašyti įrenginiai veikia pagal tą patį principą: per pagrindinį elementą (svirties išėjimo tranzistorių) transformatoriaus pirminė apvija prijungiama prie maitinimo įvesties tam laikui, kurį nustato pagrindinio generatoriaus dažnis ir darbo ciklas. . Tai generuoja impulsus magnetinis laukas, kurie transformatoriaus antrinėje apvijoje sužadina bendrojo režimo impulsus, kurių įtampa lygi pirminės apvijos įtampai, padaugintai iš apvijų apvijų skaičiaus santykio.

Todėl srovė, tekanti per išėjimo tranzistorių, yra lygi apkrovos srovei, padaugintai iš posūkių santykio (transformacijos koeficiento) atvirkštinės vertės. Būtent maksimali srovė, kuris gali per save praleisti tranzistorių ir nustato maksimalią keitiklio galią.

Yra du būdai, kaip padidinti keitiklio galią: arba naudoti galingesnį tranzistorių, arba lygiagrečią jungtį keliais mažesniais. galingi tranzistoriai viename petyje. Namuose pagamintam keitikliui geriau pasirinkti antrąjį metodą, nes jis leidžia ne tik naudoti pigesnes dalis, bet ir palaiko keitiklio veikimą, jei vienas iš tranzistorių sugenda. Jei nėra įmontuotos apsaugos nuo perkrovos, toks sprendimas žymiai padidins namuose pagaminto įrenginio patikimumą. Tranzistorių šildymas taip pat sumažės, kai jie veikia ta pačia apkrova.

Paskutinės schemos pavyzdyje ji atrodys taip:

Automatinis išsijungimas išsikrovus akumuliatoriui

Keitiklio grandinėje nėra įrenginio, kuris automatiškai jį išjungia, kai maitinimo įtampa kritiškai sumažėja, gali jus rimtai nuvilti, jei paliksite tokį keitiklį prijungtą prie automobilio akumuliatoriaus. Namų gamybos keitiklio papildymas automatiniu valdymu bus itin naudingas.

Pirmuonys grandinės pertraukiklis apkrovos gali būti pagamintos iš automobilių relės:

Kaip žinote, kiekviena relė turi tam tikrą įtampą, kuriai esant jos kontaktai užsidaro. Pasirinkus rezistoriaus R1 varžą (ji bus apie 10% relės apvijos varžos), nustatomas momentas, kai relė nutraukia kontaktus ir nustoja tiekti srovę į keitiklį.

PAVYZDYS: Paimkite relę su darbine įtampa (U p) 9 voltai ir apvijos varža (R o) 330 omų. Kad jis veiktų esant aukštesnei nei 11 voltų įtampai (U min), nuosekliai su apvija, reikia įjungti rezistorių su varžaR n, skaičiuojamas iš lygybės sąlygosAukštyn /R o =(U min -Aukštyn) /R n. Mūsų atveju reikalingas 73 omų rezistorius, artimiausia standartinė vertė yra 68 omai.

Žinoma, šis prietaisas itin primityvus ir labiau treniruoja protą. Siekiant stabilesnio veikimo, jis turi būti papildytas paprasta valdymo schema, kuri daug tiksliau palaiko išjungimo slenkstį:

Atsako slenksčio reguliavimas atliekamas pasirenkant rezistorių R3.

Siūlome pažiūrėti vaizdo įrašą šia tema

Inverterio gedimų aptikimas

Išvardintos paprastos grandinės turi du dažniausiai pasitaikančius gedimus – arba transformatoriaus išėjime nėra įtampos, arba ji per maža.

Pirmasis atvejis yra arba vienu metu sugenda abi keitiklio rankos, o tai mažai tikėtina, arba PWM generatoriaus gedimas. Norėdami patikrinti, naudokite LED zondą, kurį galite įsigyti bet kurioje radijo dalių parduotuvėje. Jei PWM veikia, signalą tranzistorių vartuose pamatysite greitai pulsuojant diodo švytėjimui (tai ypač pastebima žemo dažnio grandinėse). Jei yra valdymo signalas, patikrinkite, ar transformatoriaus jungtyse nėra pertraukų ir jo apvijos vientisumą.
Didelis įtampos kritimas yra aiškus vienos iš keitiklio galios svirties gedimo požymis. Sugedusį tranzistorių galite rasti paprasčiausiu būdu – jo radiatorius liks šaltas. Pakeitus raktą, keitiklis vėl pradės veikti.

Išvada

Kaip galima suprasti iš straipsnio medžiagų, savo rankomis padaryti paprastą 12–220 voltų keitiklį nėra taip sunku.

Ir nors tokių įrenginių negalima lyginti pagal rinkinį papildomos funkcijos ar išvaizdos patrauklumas su gamykliniais, savininkui jie kainuos daug pigiau. Laikantis eksploatavimo taisyklių, namuose pagamintas keitiklis veiks labai ilgai, nes tokiuose paprastas prietaisas praktiškai nėra ko laužyti.

Galiausiai siūlome pažiūrėti kitą vaizdo įrašą apie įrenginio gaminimą iš kompiuterio maitinimo šaltinio

Nuolatinės įtampos kritimas. Kaip veikia sumažinimo keitiklis. Kur tai taikoma. Veikimo principo aprašymas. Žingsnis po žingsnio instrukcija už dizainą (10+)

Žemyninės impulsinės įtampos keitiklis. Dizainas. Skaičiavimas

Dėl pažeminimo nuolatinė įtampa su minimaliais nuostoliais ir gaunant stabilizuotą produkciją, taikomas toks metodas. Pastovi įtampa paverčiama kintamo darbo ciklo impulsais. Tada šie impulsai perduodami per induktorių. Energija kaupiama akumuliaciniame kondensatoriuje. Grįžtamasis ryšys stebi išėjimo įtampos stabilumą ir tam reguliuoja impulsų darbo ciklą.

Jei nereikia mažinti nuostolių, naudojamas serijinis nuolatinis stabilizatorius.

Žeminamojo įtampos keitiklio veikimo principas pagrįstas induktoriaus (droselio) savybe kaupti energiją. Energijos kaupimasis pasireiškia tuo, kad srovė, einanti per induktorių, tarsi turi inerciją. Tai yra, jis negali pasikeisti akimirksniu. Jei į ritę bus įjungta įtampa, srovė palaipsniui didės, o jei bus taikoma atvirkštinė įtampa, srovė palaipsniui mažės.

Jūsų dėmesiui medžiagų pasirinkimas:

Diagramoje matome, kad valdymo blokas D1 priklausomai nuo kondensatoriaus įtampos C2 uždaro ir atidaro maitinimo jungiklį. Be to, kuo didesnė įtampa C2, kuo trumpesnis laikas, kuriam raktas užsidaro, tai yra, tuo mažesnis užpildymo koeficientas (tuo didesnis darbo ciklas). Jei kondensatoriaus įtampa C2 viršija tam tikrą vertę, tada raktas paprastai nustoja užsidaryti, kol įtampa nukrenta. Kaip užtikrinamas šis valdymo grandinės veikimas, aprašyta straipsnyje apie impulsų pločio moduliavimą.

Kai maitinimo jungiklis uždarytas, srovė eina pagal kelią S1. Šiuo atveju į induktorių įvedama įtampa, lygi skirtumui tarp įėjimo ir išėjimo įtampos. Srovė per ritę didėja proporcingai ritės įtampai ir laikui, kuriam jungiklis užsidaro. Ritė kaupia energiją. Tekanti srovė įkrauna kondensatorių C2.

Kai maitinimo jungiklis yra atidarytas, srovė eina pagal kelią S2 per diodą. Į induktorių įvedama priešingo ženklo išėjimo įtampa. Srovė per ritę mažėja proporcingai ritės įtampai ir laikui, per kurį jungiklis yra atidarytas. Tekanti srovė vis tiek įkrauna kondensatorių C2.

Kai kondensatorius C2įkrautas, raktas nustoja užsidaryti, kondensatorius nustoja krauti. Raktas vėl pradės užsidaryti, kai kondensatorius C2šiek tiek išsikrovęs esant apkrovai.

Kondensatorius C1 reikalingas norint sumažinti srovės pulsaciją įėjimo grandinėje, iš jos parinkti ne impulsinę, o vidutinę srovę.

Privalumai, trūkumai, pritaikomumas

Energijos nuostoliai tiesiogiai priklauso nuo įėjimo ir išėjimo įtampų santykio. Taigi keitiklis teoriškai gali generuoti didelę išėjimo srovę esant žemai įtampai iš mažos įvesties srovės, bet didelės įtampos, bet mes turime nutraukti didelė srovė esant aukštai įtampai, o tai garantuoja didelius perjungimo nuostolius. Taigi buck konverteriai naudojami, jei įėjimo įtampa yra 1,5 - 4 kartus didesnė už išėjimo įtampą, tačiau stengiamasi jų nenaudoti su didesniu skirtumu.

Išanalizuosime žeminančio keitiklio projektavimo ir skaičiavimo procesą ir išbandysime jį pavyzdžiais. Straipsnio pabaigoje bus forma, kurioje galėsite užpildyti reikiamus šaltinio parametrus, atlikti internetinį skaičiavimą ir gauti visų elementų nominalus. Kaip pavyzdį paimkime šias diagramas:

1 schema

2 schema

Viena iš keitiklių problemų yra maitinimo jungiklio valdymo sunkumai, nes jo emiteris (šaltinis) paprastai nėra prijungtas prie bendro laido. Toliau mes apsvarstysime keletą šios problemos sprendimo būdų. Kol kas sutelkime dėmesį į šiek tiek nestandartinį mikroschemos įtraukimą - PWM valdiklį. Mes naudojame lustą 1156EU3. Šioje mikroschemoje išėjimo pakopa yra pagaminta pagal klasikinę stūmimo traukimo grandinę. Šios kaskados vidurio taškas prijungtas prie kojos 14, apatinės rankos emiteris prijungtas prie bendro laido (koja 10), žasto kolektorius prijungtas prie kojos 13. 14 koją prijungsime prie bendro laido per rezistorių ir prijunkite 13 koją prie pagrindinio tranzistoriaus pagrindo. Kai viršutinė išėjimo pakopos svirtis yra atvira (tai atitinka paleidimo įtampos tiekimą į išėjimą), srovė teka per tranzistoriaus VT2 emiterio jungtį, 13 koją, išėjimo pakopos viršutinę svirtį, 14 koją. , rezistorius R6. Ši srovė atrakina tranzistorių VT2.

Tokiame įtraukime taip pat gali būti naudojami valdikliai su atviru emiteriu išėjime. Šie valdikliai neturi apatinės svirties. Bet mums to nereikia.

Mūsų grandinėje galingas bipolinis tranzistorius naudojamas kaip maitinimo jungiklis. Skaitykite daugiau apie bipolinio tranzistoriaus, kaip maitinimo jungiklio, veikimą. Sudėtinis tranzistorius gali būti naudojamas kaip maitinimo jungiklis, siekiant sumažinti valdiklio apkrovą. Tačiau sudėtinio tranzistoriaus kolektoriaus - emiterio soties įtampa yra daug kartų didesnė nei vieno. Kompozitinių tranzistorių straipsnyje aprašoma, kaip apskaičiuoti šią įtampą. Jei naudojate sudėtinį tranzistorių, tada skaičiavimo formoje straipsnio pabaigoje nurodykite būtent šią įtampą kaip kolektoriaus - emiterio VT2 soties įtampą. Kuo didesnė soties įtampa, tuo didesni nuostoliai, todėl naudojant kompozitinį tranzistorių nuostoliai bus daug kartų didesni. Bet yra sprendimas. Tai bus aprašyta vėliau skyriuje apie mažos galios valdiklius.

Yra išėjimo įtampa. Nuo kokių elementų tai priklauso? Taip pat būčiau labai dėkingas, jei galėtumėte man pasakyti, kaip teisingai apskaičiuoti 100v į 28v 1000 vatų keitiklio parametrus. Iš anksto labai dėkoju.
MOC3061, MOC3062, MOC3063 aprašymas ir parametrai. Taikymas tiristorių grandinėse...

Kaip sukurti invertuojantį impulsų keitiklį. Kaip pasirinkti dažnius...

Mikrovaldikliai. Programos kompiliavimas. Scheminiai projektavimo įrankiai
Kaip ir su kokia pagalba programuoti ir derinti mikrovaldiklius, projektuoti ...

Paprastos nuolatinės srovės įtampos keitiklių perjungimo grandinės, skirtos radijo mėgėjų prietaisams maitinti

Laba diena, mieli radijo mėgėjai!
Šiandien svetainėje ""mes apsvarstysime keletą schemų, kurios yra paprastos, netgi galima sakyti, paprastos, impulsinės įtampos keitikliai DC-DC(vienos vertės nuolatinės srovės įtampos keitikliai į kitos vertės nuolatinę įtampą)

Kas yra geri impulsų keitikliai. Pirma, jie turi didelį efektyvumą, antra, jie gali veikti esant žemesnei nei išėjimo įėjimo įtampai.
Impulsų keitikliai skirstomi į grupes:
- laiptelis žemyn, aukštyn, apverstas;
- stabilizuotas, nestabilizuotas;
– galvaniškai izoliuotas, neizoliuotas;
– su siauru ir plačiu įėjimo įtampų diapazonu.
Gaminant naminius impulsų keitiklius geriausia naudoti specializuotus integrinius grandynus - juos lengviau surinkti ir jie nėra kaprizingi nustatant.

Pirmoji schema.
Nestabilizuotas tranzistoriaus keitiklis:
Šis keitiklis veikia 50 kHz dažniu, galvaninę izoliaciją užtikrina transformatorius T1, kuris apvyniotas ant K10x6x4,5 žiedo, pagaminto iš 2000NM ferito ir kuriame yra: pirminė apvija - 2x10 vijų, antrinė apvija - 2x70 apsisukimų PEV-0,2 viela. Tranzistorius galima pakeisti KT501B. Srovė iš akumuliatoriaus, nesant apkrovos, praktiškai nenaudojama.

Antroji schema.

Transformatorius T1 yra apvyniotas ant ferito žiedo, kurio skersmuo yra 7 mm, ir jame yra dvi 25 apsisukimų vielos apvijos PEV = 0,3.

Trečia schema.
:

Push-pull nestabilizuotas keitiklis, pagrįstas multivibratoriumi (VT1 ir VT2) ir galios stiprintuvu (VT3 ir VT4). Išėjimo įtampa parenkama pagal apsisukimų skaičių antrinė apvija impulsinis transformatorius T1.

Ketvirta schema.
Konverteris specializuotame luste:
Stabilizuojančio tipo keitiklis ant specializuotos MAXIM mikroschemos. Generavimo dažnis yra 40 ... 50 kHz, saugojimo elementas yra L1 droselis.

Penkta schema.
Nestabilizuotas dviejų pakopų įtampos daugiklis:

Galite naudoti vieną iš dviejų lustų atskirai, pavyzdžiui, antrą, kad padaugintumėte dviejų baterijų įtampą.

Šešta schema.
Padidinto stabilizatoriaus perjungimas MAXIM luste:
Tipiška MAXIM lusto impulsų padidinimo stabilizatoriaus įjungimo grandinė. Veikimas palaikomas esant 1,1 volto įėjimo įtampai. Efektyvumas - 94%, apkrovos srovė - iki 200 mA.

Septintoji schema.
Dvi įtampos iš vieno maitinimo šaltinio :
Leidžia gauti dvi skirtingas stabilizuotas įtampas, kurių efektyvumas yra 50 ... 60%, o apkrovos srovė iki 150 mA kiekviename kanale. Kondensatoriai C2 ir C3 yra energijos kaupimo įrenginiai.

Aštunta schema.
Padidinto stabilizatoriaus perjungimas mikroschemoje-2 iš MAXIM:
Tipiška specializuotos MAXIM mikroschemos įjungimo grandinė. Veikia esant 0,91 volto įėjimo įtampai, turi mažo dydžio SMD paketą ir suteikia iki 150 mA apkrovos srovę, o efektyvumas yra 90%.

Devintoji schema.

MORDOVIJOS RESPUBLIKOS ŠVIETIMO MINISTERIJA

Varzybos tiriamasis darbas studentai

„INTELEKTUALI MORDOVIJAS ATEITIS“

Impulsinės įtampos keitiklis

Darbo autoriai: Aleksejus Mamonovas, Aleksejus Golyatkinas - specialybės studentai “ Techninė eksploatacija ir elektros bei elektromechaninės įrangos priežiūra“

GBOU RM SPO (SSUZ) "Saransko elektromechanikos koledžas"

Saranskas 2013 m

Anotacija.Šiame darbe siūloma ir aptariama impulsinio DC-DC keitiklio 12/220V grandinės schema ir konstrukcija. Sukurtas nedidelio dydžio 220V nuolatinės srovės maitinimo šaltinis, maitinamas 12V baterija, skirtas autonomiškam, ryškiam ir ekonomiškam namo, garažo, kotedžo apšvietimui, kai nėra centralizuoto maitinimo šaltinio. Konverterio grandinė yra paprasta, patikima ir turi nebrangių ir prieinamų elementų rinkinį.

Įvadas……………………………………………………………………………..……………4

1. Teorinė dalis……………………………………………………..……………………………5

1.1 Pagrindiniai keitiklių tipai elektros energija………………….………5

1.2 Perjungimo įtampos keitikliai ………………………………….…….……..6

2. Eksperimentinė dalis………………………………………………………………………….9

2.1. Fundamento plėtra elektros grandinė 12/220 V nuolatinės srovės įtampos keitiklis.………………………………………………………….9

2.2 Konverterio projektavimas, gamybos technologija ir bandymas……………………………………………………………………………………………………………

2.3. Konverterio sąnaudų apskaičiavimas..……………………………………………..11

Išvada…………………………………………………………………………..……….……12

Naudotų šaltinių ir literatūros sąrašas………………………………………………12

Įvadas

Šiuo metu elektroninės įrangos rinkoje siūlomas didelis keitiklių pasirinkimas. Jie rado platus pritaikymasįvairiose pramonės šakose ir namuose. Įtampos keitikliai skiriasi savo funkcionalumu, išėjimo įtampos forma, išėjimo galia ir atitinkamai kaina.

Šiame darbe siūlome ir aptariame 12/220V nuolatinės srovės-DC stiprinimo keitiklio schemą ir dizainą. Pagrindiniai kriterijai kuriant keitiklį buvo maži matmenys su didele specifine galia, techninio sprendimo paprastumas, patikimumas ir maža kaina.

Tyrimo tikslas yra nedidelio 220 V nuolatinės srovės šaltinio, maitinamo 12 V baterijomis, kūrimas ir gamyba. Tyrimo tikslai yra:

Ištirti ir išanalizuoti esamus elektros energijos keitiklių tipus.

Sukurti optimalią elektros grandinę ir suprojektuoti įtampos keitiklį 12-220V.

Padarykite keitiklį pagal sukurtą schemą.

Išbandykite keitiklį, išmatuokite įėjimo ir išėjimo charakteristikas ir padarykite išvadas apie jo veikimą.

Tyrimo metodai: literatūros ir interneto išteklių studijavimas, stebėjimas, apibendrinimas, analizė, klasifikavimas, modeliavimas, prognozavimas, eksperimentas, skaičiavimas, palyginimas, aprašymas.

Praktinė darbo reikšmė. Sukurtas įtampos keitiklis yra paprastas ir nebrangus autonominės energijos šaltinis, skirtas autonominiam, ryškiam ir ekonomiškam namo, garažo, kotedžo apšvietimui, kai nėra centralizuoto maitinimo.

Temos aktualumas. Įrenginys aktualus neelektrinių sodo namelių, garažų savininkams, kur vienintelis elektros energijos šaltinis gali būti automobilio akumuliatorius.

1. Teorinė dalis

1.1 Pagrindiniai elektros energijos keitiklių tipai.

Elektros energijos keitiklis yra elektros prietaisas, skirtas elektros energijos parametrams (įtampa, dažnis, fazių skaičius, bangos forma) konvertuoti. Puslaidininkiniai įtaisai plačiai naudojami keitikliams įdiegti, nes jie užtikrina aukštą efektyvumą - svarbų elektros prietaisų parametrą.

Pagrindiniai elektros energijos konvertavimo tipai yra šie:

· kintamosios srovės ištaisymas – kintamosios srovės pavertimas nuolatine (1 pav.). Šis konversijos tipas yra labiausiai paplitęs, nes kai kurie elektros energijos vartotojai gali dirbti tik su nuolatine srove (suvirinimo įrenginiai, elektrolizės įrenginiai ir kt.) arba turi aukštesnius techninius ir ekonominius nuolatinės srovės rodiklius nei kintamosios srovės (elektros pavara). elektrinė traukos sistema, labai aukštos įtampos elektros energijos perdavimo linijos);

Ryžiai. 2. Inverterio veikimo principas.

dažnio keitimas – paprastai kintamoji srovė pramoninis 50 Hz dažnis paverčiamas nepramoninio dažnio kintamąja srove (maitinimas reguliuojamoms kintamosios srovės pavaroms, indukcinio šildymo ir metalo lydymo įrenginiams, ultragarsiniams įrenginiams ir kt.) (3 pav.);

· fazių skaičiaus konvertavimas. Kartais reikia transformacijos trifazė srovėį vienfazę (galiojančioms elektros lanko krosnims maitinti) arba atvirkščiai, vienfazę į trifazę (elektrifikuotas transportas). Pramonėje naudojami trifaziai vienfaziai dažnio keitikliai su tiesiogine dalimi, kuriuose kartu su pramoninio dažnio keitimu į žemesnį, taip pat vyksta konversija. trifazė įtampaį vieną fazę;

vienos įtampos nuolatinės srovės konvertavimas į D.C. kita įtampa (DC transformacija) (4 pav.). Toks keitimas būtinas daugelyje mobilių objektų, kur maitinimo šaltinis yra akumuliatorius ar kitas žemos įtampos nuolatinės srovės šaltinis, o vartotojams reikia didesnės įtampos nuolatinės srovės (pavyzdžiui, radijo įrangai maitinti).

Ryžiai. 4. Nuolatinės įtampos keitiklio veikimo principas.

Yra keletas kitų elektros energijos konversijos tipų (pavyzdžiui, tam tikros kreivės formavimas). kintamoji įtampa), ypač formuojant galingus srovės impulsus, kurie naudojami specialios instaliacijos, reguliuojamas kintamosios srovės įtampos konvertavimas. Visų tipų transformacijos atliekamos naudojant maitinimo klavišo elementus.

Pagrindiniai puslaidininkinių jungiklių tipai yra diodai, galia bipoliniai tranzistoriai, tiristoriai, uždarieji tiristoriai, lauko valdomi tranzistoriai.

1.2 Perjungimo įtampos keitikliai

Norint konvertuoti vieno lygio įtampą į kito lygio įtampą, dažnai naudojami impulsiniai įtampos keitikliai, naudojant indukcinius energijos kaupimo įrenginius. Tokie keitikliai pasižymi dideliu efektyvumu, kartais siekiančiu 95%, ir turi galimybę gauti padidintą, sumažintą arba apverstą išėjimo įtampą.

Atsižvelgiant į tai, yra žinomi trys keitiklių grandinių tipai: sumažinimas, padidinimas ir invertavimas. Visiems šiems keitiklių tipams būdingi penki elementai: maitinimo šaltinis, raktų perjungimo elementas, indukcinis energijos kaupiklis (induktorius, droselis), blokuojantis diodas ir filtro kondensatorius, sujungtas lygiagrečiai su apkrovos varža. Šių penkių elementų įtraukimas į įvairius derinius leidžia įdiegti bet kurį iš trijų impulsų keitiklių tipų.

Keitiklio išėjimo įtampos lygis valdomas keičiant impulsų, valdančių raktinio perjungimo elemento veikimą, plotį ir atitinkamai indukciniame saugojimo įrenginyje sukauptą energiją. Išėjimo įtampa stabilizuojama naudojant grįžtamąjį ryšį: pasikeitus išėjimo įtampai, impulso plotis keičiasi automatiškai.

Žemyniniame keitiklyje (5 pav.) yra nuosekliai sujungta perjungimo elemento S1 grandinė, indukcinė energijos saugykla L1, apkrovos varža Rn ir jai lygiagrečiai prijungtas filtro kondensatorius C1. Blokavimo diodas VD1 yra sujungtas tarp rakto S1 sujungimo taško su energijos kaupikliu L1 ir bendro laido.

Ryžiai. 5. Žeminamojo įtampos keitiklio veikimo principas.

Kai raktas atidarytas, diodas užsidaro, energija iš maitinimo šaltinio kaupiama indukcinėje energijos saugykloje. Uždarius (atidarius) jungiklį S1, indukcinės saugyklos L1 sukaupta energija per diodą VD1 perduodama į apkrovos varžą Rн. Kondensatorius C1 išlygina įtampos pulsaciją.

Impulsinės įtampos keitiklis (6 pav.) pagamintas iš tų pačių pagrindinių elementų, tačiau turi skirtingą jų derinį: nuoseklią indukcinio energijos kaupiklio L1 grandinę, diodą VD1 ir apkrovos varžą su lygiagrečiu prijungtas filtro kondensatorius C1 yra prijungtas prie maitinimo šaltinio. Perjungimo elementas S1 yra sujungtas tarp energijos kaupiklio L1 sujungimo taško su diodu VD1 ir bendrosios magistralės.

Ryžiai. 6. Padidinto įtampos keitiklio veikimo principas.

Impulsinio tipo invertuojantis keitiklis turi tą patį pagrindinių elementų derinį, bet skirtingą jungtį (7 pav.): prijungta nuosekli perjungimo elemento S1 grandinė, diodas VD1 ir apkrovos varža Rn su filtro kondensatoriumi C1. prie maitinimo šaltinio. Indukcinė energijos saugykla L1 yra sujungta tarp perjungimo elemento S1 sujungimo taško su diodu VD1 ir bendrosios magistralės.

Ryžiai. 7. Impulsinės įtampos konvertavimas su inversija.

Keitiklis veikia taip: kai raktas uždarytas, energija kaupiama indukcinėje saugykloje. Diodas VD1 yra uždarytas ir neperduoda srovės iš maitinimo šaltinio į apkrovą. Kai jungiklis yra išjungtas, energijos kaupimo įrenginio saviindukcijos EMF pasirodo esantis lygintuvui, kuriame yra VD1 diodas, apkrovos varža Rn ir filtro kondensatorius C1. Kadangi lygintuvo diodas į apkrovą perduoda tik neigiamus įtampos impulsus, įrenginio išvestyje susidaro neigiama įtampa.

Yra ir kitų tipų impulsų įtampos keitiklių. Flyback konverteris - savotiški statinio impulso įtampos keitikliai su galvanine pirminių ir antrinių grandinių izoliacija. Pagrindinis „flyback“ keitiklio elementas yra kelių apvijų saugojimo droselis, kuris dažnai vadinamas transformatoriumi. Yra du pagrindiniai grandinės veikimo etapai: energijos kaupimo droseliu iš pirminio elektros šaltinio etapas ir droselio energijos išvedimo į droselį etapas. antrinė grandinė(antrinės grandinės).

Push-pull keitiklis yra įtampos keitiklis, kuris naudoja transformatorių, kad pakeistų maitinimo šaltinio įtampą. Push-pull keitiklių pranašumas yra jų paprastumas. Push-pull keitiklis yra panašus į "flyback" keitiklį, tačiau yra pagrįstas kitokiu veikimo principu (energija nekaupiama transformatoriaus šerdyje).

2.Eksperimentinė dalis

2.1. Pakopos schemos sukūrimasDC- DCįtampos keitiklis 12/220V

Siūlomo keitiklio veikimo principas yra toks: nuolatinė srovė iš 12V akumuliatoriaus keitikliu paverčiama tos pačios įtampos kintamąja srove, kuri transformatoriumi padidinama iki 220V, o po to išlyginama lygintuvu. Bendras įdiegto keitiklio struktūros vaizdas parodytas fig. aštuoni.

Ryžiai. 8. Įtampos keitiklio 12/220V konstrukcinė schema.

grandinės schema keitiklis parodytas fig. 9. Keitiklis pastatytas pagal stūmimo ir traukimo schemą. Konverterio pagrindas yra gerai žinomas PWM valdiklio lustas TL494. Šioje mikroschemoje yra įmontuotas pagrindinis generatorius, kurio dažnis nustatomas išorine R3C1 grandine. Darbo dažnis nustatomas taip: sumažinkite varžą R3 - padidinkite dažnį. Padidiname talpą C1 - mažiname dažnį ir atvirkščiai. Šioje grandinėje dažnis yra apie 100 kHz. Toks aukštas dažnis konvertavimas yra dėl to, kad reikia sumažinti konverterio transformatoriaus dydį.

Grandinėje naudojami galingi lauko efekto tranzistoriai IRFZ46N, kuriems būdingas trumpesnis atsako laikas ir daugiau paprastos diagramos valdymas. Vietoj to galite naudoti IRFZ44N arba IRFZ48N.

Šio keitiklio pakopinis transformatorius naudojamas iš kompiuterio maitinimo šaltinio su pakeistu apsisukimų skaičiumi. Transformatoriaus posūkių santykis yra 1:1:20, kur 1:1 yra dvi pirminės apvijos pusės (10 + 10 apsisukimų), o 20 yra atitinkamai antrinė apvija (200 apsisukimų). Pirminei apvijai naudojama 0,5 mm skersmens viela, antrinei apvijai - 0,3 mm.

Konverterio išėjimo įtampa paimama iš antrinės transformatoriaus apvijos ir ištaisoma tiltine grandine, pagaminta iš greitaeigių KD213 diodų.

Ryžiai. 9. Įtampos keitiklio 12/220V schema.

Grandinės apsauga nuo perkrovos ir neteisingo maitinimo prijungimo (poliškumas "+" ir "-") gali būti įgyvendinta per saugiklį ir diodą įėjime.

2.2. Konverterio projektavimas, gamybos technologija ir testavimas

Gatavo įtampos keitiklio išvaizda parodyta fig. 10, kur 1 - keitiklio korpusas, 2 - įvesties kontaktai, 3 - išvesties kontaktai, 4 - ventiliatorius.

http://pandia.ru/text/78/373/images/image015_24.jpg" width="276" height="265 src=">Acetonas" href="/text/category/atceton/" rel="žymė ">acetonas.

Siekiant išvengti tranzistorių perkaitimo ilgalaikio veikimo metu, sumontuotas radiatorius ir ventiliatorius.

Pagaminto keitiklio galia buvo išbandyta energiją taupančios lempos dienos šviesos rūsio tipo ir kaitrinės lempos iki 40 W (12 pav.).

Ryžiai. 12. Keitiklio testas.

Atlikus bandymus buvo gauti šie duomenys:

Įėjimo įtampa 12V, išėjimo įtampa 220+/-5V, maksimali išėjimo galia 40W.

Keitiklis buvo išbandytas tiek trumpalaikiu, tiek ilgalaikiu darbo režimu (4 val.) su energiją taupančiomis ir kaitrinėmis lempomis skirtinga galia iki 40W. Visais atvejais buvo pastebėtas normalus ryškus švytėjimas be mirgėjimo.

Lyginamasis eksperimentas su dviem tos pačios klasės lempomis, prijungtomis prie keitiklio ir 220 V - 50 Hz įtampos lizdo, vizualiai parodė tą patį rezultatą.

2.3. Konverterio sąnaudų skaičiavimas

Konverterio kaina, atsižvelgiant į medžiagų kainą, yra 356 rubliai. Skaičiavimas parodytas lentelėje Nr.1. Skaičiuojant imamasi vidutinių mažmeninių kainų specializuotose elektronikos parduotuvėse.

1 lentelė. Konverterio kainos apskaičiavimas.

Medžiagos ir atsarginės dalys	Kiekis, vnt.	Vieneto kaina, rub.	Kaina, rub.
1. TL494 lustas
2. IRFZ46N tranzistoriai
3. Rezistorius 2,6 kOhm
4. Rezistorius 1 kOhm
5. Rezistorius 10 kOhm
6. Kondensatorius 500uF
7. Kondensatorius 200uF
8. Kondensatorius 1nF
9. Transformatorius

Išvada

Sukurtas nedidelio dydžio 220V nuolatinės srovės maitinimo šaltinis, maitinamas 12V baterija, skirtas autonomiškam, ryškiam ir ekonomiškam namo, garažo, kotedžo apšvietimui, kai nėra centralizuoto maitinimo šaltinio. Konverterio grandinė yra paprasta, patikima ir turi nebrangių ir prieinamų elementų rinkinį.

Naudotų šaltinių ir literatūros sąrašas

1. GOST Elektros gaminiai. Pagrindinių sąvokų terminai ir apibrėžimai.

2., Galios elektronika mėgėjams ir profesionalams - M .: SOLO-R, 2001. - 327p.

3. http://www. elektromoneris. info/teorija/konvertuoti. html