ตัวแปลงแรงดันพัลส์ ตัวแปลงแรงดันพัลส์

มักจะใช้การแปลงแรงดันไฟฟ้าระดับหนึ่งเป็นแรงดันอีกระดับหนึ่ง ตัวแปลงแรงดันพัลส์โดยใช้ การเก็บพลังงานอุปนัย. ตัวแปลงดังกล่าวมีลักษณะเฉพาะที่มีประสิทธิภาพสูง บางครั้งถึง 95% และมีความสามารถในการรับแรงดันเอาต์พุตที่เพิ่มขึ้น ลดน้อยลง หรือกลับด้าน

ตามนี้เป็นที่รู้จักของวงจรคอนเวอร์เตอร์สามประเภท: สเต็ปดาวน์ (รูปที่ 4.1), บูสต์ (รูปที่ 4.2) และการกลับด้าน (รูปที่ 4.3)

คอนเวอร์เตอร์ประเภทนี้มีองค์ประกอบอยู่ 5 อย่าง ได้แก่ แหล่งพลังงาน ส่วนประกอบสวิตช์กุญแจ อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานแบบเหนี่ยวนำ (ตัวเหนี่ยวนำ โช้ค) บล็อกกิ้งไดโอด และตัวเก็บประจุตัวกรองที่เชื่อมต่อแบบขนานกับความต้านทานโหลด

การรวมองค์ประกอบทั้งห้านี้ไว้ในชุดค่าผสมต่างๆ ช่วยให้คุณสามารถใช้ตัวแปลงพัลส์สามประเภทใดก็ได้

แรงดันเอาต์พุตจะเสถียรโดยใช้ฟีดแบ็ค: เมื่อแรงดันเอาต์พุตเปลี่ยนแปลง ความกว้างพัลส์จะเปลี่ยนโดยอัตโนมัติ

ตัวแปลงบั๊ก (รูปที่ 4.1) ประกอบด้วยสายโซ่ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมขององค์ประกอบสวิตช์ S1, ที่เก็บพลังงานอุปนัย L1, ความต้านทานโหลด Rn และตัวเก็บประจุตัวกรองที่เชื่อมต่อแบบขนาน C1 บล็อกเกอร์ไดโอด VD1 เชื่อมต่อระหว่างจุดเชื่อมต่อของคีย์ S1 กับที่เก็บพลังงาน L1 และสายไฟทั่วไป

ข้าว. 4.1. หลักการทำงานของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์

ข้าว. 4.2. หลักการทำงานของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบสเต็ปอัพ

เมื่อเปิดกุญแจ ไดโอดจะปิด พลังงานจากแหล่งพลังงานจะถูกเก็บไว้ในที่เก็บพลังงานอุปนัย หลังจากปิดคีย์ S1 (เปิด) พลังงานที่เก็บไว้โดยการจัดเก็บแบบเหนี่ยวนำ L1 จะถูกถ่ายโอนผ่านไดโอด VD1 ไปยังความต้านทานโหลด R n ตัวเก็บประจุ C1 ทำให้แรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมเรียบ

ตัวแปลงแรงดันพัลส์แบบสเต็ปอัพ (รูปที่ 4.2) สร้างขึ้นจากองค์ประกอบพื้นฐานเดียวกัน แต่มีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน: วงจรอนุกรมของอุปกรณ์เก็บพลังงานอุปนัย L1, ไดโอด VD1 และความต้านทานโหลดพร้อมตัวเก็บประจุกรอง เชื่อมต่อแบบขนาน C1 เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน องค์ประกอบสวิตช์ S1 เชื่อมต่อระหว่างจุดเชื่อมต่อของอุปกรณ์เก็บพลังงาน L1 กับไดโอด VD1 และบัสทั่วไป

เมื่อเปิดสวิตช์ กระแสจากแหล่งพลังงานจะไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำซึ่งเก็บพลังงานไว้ Diode VD1 ถูกปิด วงจรโหลดถูกตัดการเชื่อมต่อจากแหล่งพลังงาน ที่เก็บคีย์และพลังงาน แรงดันไฟฟ้าของความต้านทานโหลดจะคงอยู่เนื่องจากพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุของตัวกรอง เมื่อเปิดกุญแจ EMF ที่เหนี่ยวนำตัวเองจะถูกเพิ่มเข้าไปในแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย พลังงานที่เก็บไว้จะถูกถ่ายโอนไปยังโหลดผ่านไดโอดแบบเปิด VD1 แรงดันไฟขาออกที่ได้รับด้วยวิธีนี้จะเกินแรงดันไฟที่จ่ายไป

ข้าว. 4.3. การแปลงแรงดันพัลส์ด้วยการผกผัน

ตัวแปลงอินเวอร์เตอร์แบบพัลส์ประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานที่เหมือนกัน แต่มีการเชื่อมต่อที่แตกต่างกัน (รูปที่ 4.3): วงจรอนุกรมขององค์ประกอบสวิตช์ S1, ไดโอด VD1 และความต้านทานโหลด R n พร้อมตัวเก็บประจุตัวกรอง C1 คือ เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน การจัดเก็บพลังงานอุปนัย L1 เชื่อมต่อระหว่างจุดเชื่อมต่อขององค์ประกอบสวิตช์ S1 กับไดโอด VD1 และบัสทั่วไป

ตัวแปลงทำงานดังนี้: เมื่อปิดกุญแจ พลังงานจะถูกเก็บไว้ในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบอุปนัย Diode VD1 ถูกปิดและไม่ส่งกระแสจากแหล่งพลังงานไปยังโหลด เมื่อปิดสวิตช์ EMF ที่เหนี่ยวนำตัวเองของอุปกรณ์เก็บพลังงานจะถูกนำไปใช้กับวงจรเรียงกระแสที่มีไดโอด VD1 ความต้านทานโหลด R n และตัวเก็บประจุตัวกรอง C1 เนื่องจากไดโอดเรียงกระแสผ่านพัลส์แรงดันลบเท่านั้นในโหลด แรงดันสัญญาณลบจึงเกิดขึ้นที่เอาต์พุตของอุปกรณ์ (ผกผัน ตรงข้ามในเครื่องหมายของแรงดันไฟจ่าย)

เพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันขาออก สวิตช์ควบคุมสามารถใช้ตัวควบคุม "เชิงเส้น" ทั่วไปประเภทใดก็ได้ แต่มีประสิทธิภาพต่ำ ในเรื่องนี้ มีเหตุผลมากกว่าที่จะใช้ตัวควบคุมแรงดันพัลส์เพื่อทำให้แรงดันเอาต์พุตของตัวแปลงพัลส์เสถียร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากการรักษาเสถียรภาพดังกล่าวไม่ได้ยากเลย

ในทางกลับกัน ตัวปรับความคงตัวของแรงดันไฟฟ้าจะถูกแบ่งออกเป็น ตัวปรับความคงตัวแบบปรับความกว้างของพัลส์และต่อไป ตัวปรับความคงตัวพร้อมการปรับความถี่พัลส์. ในช่วงแรกระยะเวลาของพัลส์ควบคุมจะเปลี่ยนไปตามความถี่คงที่ของการทำซ้ำ ประการที่สอง ในทางตรงกันข้าม ความถี่ของพัลส์ควบคุมจะเปลี่ยนแปลงโดยที่ระยะเวลาไม่เปลี่ยนแปลง มีตัวปรับความคงตัวของแรงกระตุ้นที่มีการควบคุมแบบผสม

ด้านล่างนี้จะพิจารณาตัวอย่างวิทยุสมัครเล่นของการพัฒนาวิวัฒนาการของตัวแปลงพัลส์และเครื่องปรับแรงดันไฟฟ้า

ออสซิลเลเตอร์หลัก (รูปที่ 4.4) ของตัวแปลงพัลส์ที่มีแรงดันเอาต์พุตที่ไม่เสถียร (รูปที่ 4.5, 4.6) บนชิป KR1006VI1 (NE 555) ทำงานที่ความถี่ 65 kHz พัลส์สี่เหลี่ยมเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกป้อนผ่านวงจร RC ไปยังองค์ประกอบหลักของทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบขนาน

ตัวเหนี่ยวนำ L1 ทำบนวงแหวนเฟอร์ไรท์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 10 มม. และการซึมผ่านของแม่เหล็กที่ 2,000 ความเหนี่ยวนำของมันคือ 0.6 mH ค่าสัมประสิทธิ์ การกระทำที่เป็นประโยชน์ตัวแปลงถึง 82% ความกว้างของระลอกคลื่นเอาต์พุตไม่เกิน 42 mV และขึ้นอยู่กับค่าความจุ

ข้าว. 4.4. การขับวงจรออสซิลเลเตอร์สำหรับตัวแปลงแรงดันพัลส์

ข้าว. 4.5. แผนผังของส่วนกำลังของตัวแปลงแรงดันพัลส์แบบสเต็ปอัพ +5/12 V

ข้าว. 4.6. แบบแผนของตัวแปลงแรงดันพัลส์กลับด้าน +5 / -12 V

ตัวเก็บประจุที่เอาต์พุตของอุปกรณ์ กระแสโหลดสูงสุดของอุปกรณ์ (รูปที่ 4.5, 4.6) คือ 140 mA

วงจรเรียงกระแสของตัวแปลง (รูปที่ 4.5, 4.6) ที่ใช้ การเชื่อมต่อแบบขนานไดโอดความถี่สูงกระแสต่ำเชื่อมต่อแบบอนุกรมพร้อมตัวต้านทานอีควอไลเซอร์ R1 - R3 แอสเซมบลีทั้งหมดนี้สามารถแทนที่ด้วยไดโอดสมัยใหม่หนึ่งตัวซึ่งออกแบบมาสำหรับกระแสมากกว่า 200 mA ที่ความถี่สูงถึง 100 kHz และแรงดันย้อนกลับอย่างน้อย 30 V (เช่น KD204, KD226) ในฐานะ VT1 และ VT2 คุณสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ประเภท KT81x ได้: โครงสร้าง npn- KT815, KT817 (รูปที่ 4.5) และ pnp - KT814, KT816 (รูปที่ 4.6) และอื่นๆ เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของคอนเวอร์เตอร์ ขอแนะนำให้เชื่อมต่อไดโอดประเภท KD204, KD226 ขนานกับทางแยกอีซีแอล-คอลเลคเตอร์ของทรานซิสเตอร์เพื่อให้ปิดสำหรับกระแสตรง

อย่างไรก็ตามราคาของอุปกรณ์ดังกล่าว พลังปานกลาง(300-500 W) คือหลายพันรูเบิลและความน่าเชื่อถือของอินเวอร์เตอร์จีนจำนวนมากนั้นค่อนข้างขัดแย้งกัน การผลิต DIY ตัวแปลงอย่างง่าย- นี่ไม่ใช่แค่วิธีประหยัดเงินได้มากเท่านั้น แต่ยังเป็นโอกาสในการพัฒนาความรู้ของคุณในด้านอิเล็กทรอนิกส์อีกด้วย ในกรณีที่เกิดความล้มเหลวการซ่อมแซมวงจรทำเองจะง่ายขึ้นอย่างมาก

แบบแผนทั่วไป

ตัวแปลงพัลส์อย่างง่าย

วงจรของอุปกรณ์นี้ง่ายมากและรายละเอียดส่วนใหญ่สามารถดึงออกมาได้โดยไม่จำเป็น แน่นอนว่ายังมีข้อเสียที่จับต้องได้ - แรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์ที่ได้รับที่เอาต์พุตของหม้อแปลงนั้นอยู่ไกลจากรูปทรงไซน์และมีความถี่ที่สูงกว่า 50 Hz ที่ยอมรับได้มาก ห้ามต่อมอเตอร์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนเข้ากับมอเตอร์ไฟฟ้าโดยตรง

เพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์นี้ประกอบด้วย บล็อกแรงกระตุ้นอุปกรณ์จ่ายไฟ (เช่นแหล่งจ่ายไฟของแล็ปท็อป) มีการใช้วิธีแก้ปัญหาที่น่าสนใจ - มีการติดตั้งวงจรเรียงกระแสที่มีตัวเก็บประจุปรับให้เรียบที่เอาต์พุตของหม้อแปลง. จริงอยู่ อะแดปเตอร์ที่เชื่อมต่อสามารถทำงานได้ในตำแหน่งเดียวเท่านั้น เมื่อขั้วของแรงดันเอาต์พุตตรงกับทิศทางของวงจรเรียงกระแสที่ติดตั้งในอะแดปเตอร์ ผู้บริโภคทั่วไปเช่นหลอดไส้หรือหัวแร้งสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเอาต์พุตของหม้อแปลง TR1

พื้นฐานของวงจรข้างต้นคือตัวควบคุม TL494 PWM ซึ่งพบได้บ่อยที่สุดในอุปกรณ์ดังกล่าว ความถี่ของคอนเวอร์เตอร์ถูกกำหนดโดยตัวต้านทาน R1 และตัวเก็บประจุ C2 การให้คะแนนสามารถแตกต่างจากที่ระบุไว้เล็กน้อยโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของวงจร

เพื่อประสิทธิภาพที่มากขึ้น วงจรคอนเวอร์เตอร์ประกอบด้วยสองแขนบนทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามพลังงาน Q1 และ Q2 ต้องวางทรานซิสเตอร์เหล่านี้ไว้บนฮีทซิงค์อะลูมิเนียม หากคุณต้องการใช้ฮีทซิงค์ทั่วไป ให้ติดตั้งทรานซิสเตอร์ผ่านปะเก็นฉนวน แทนที่จะระบุในไดอะแกรม IRFZ44 คุณสามารถใช้ IRFZ46 หรือ IRFZ48 ปิดพารามิเตอร์ได้

ตัวเหนี่ยวนำเอาต์พุตถูกพันบนวงแหวนเฟอร์ไรต์จากตัวเหนี่ยวนำ ถอดออกจากด้วย ขดลวดปฐมภูมิพันด้วยลวดที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.6 มม. และมี 10 รอบด้วยการแตะจากตรงกลาง ขดลวดทุติยภูมิที่มี 80 รอบถูกพันไว้ด้านบน คุณยังสามารถนำหม้อแปลงเอาท์พุตจากเครื่องสำรองไฟที่เสีย

แทนที่จะใช้ไดโอดความถี่สูง D1 และ D2 คุณสามารถใช้ไดโอดประเภท FR107, FR207

เนื่องจากวงจรนั้นง่ายมาก หลังจากเปิดสวิตช์แล้ว เมื่อติดตั้งอย่างเหมาะสมแล้ว วงจรจะเริ่มทำงานทันทีและไม่ต้องการการกำหนดค่าใดๆ มันจะสามารถส่งกระแสสูงถึง 2.5 A ให้กับโหลด แต่โหมดการทำงานที่เหมาะสมจะเป็นกระแสไม่เกิน 1.5 A - และนี่คือพลังงานมากกว่า 300 W

อินเวอร์เตอร์สำเร็จรูปของกำลังดังกล่าว จะมีค่าใช้จ่ายประมาณสามหรือสี่พันรูเบิล.

โครงการนี้สร้างขึ้นจากส่วนประกอบในประเทศและค่อนข้างเก่า แต่ไม่ได้ทำให้ประสิทธิภาพลดลง ข้อได้เปรียบหลักของมันคือเอาต์พุตของกระแสสลับที่เต็มเปี่ยมด้วยแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์และความถี่ 50 Hz

ที่นี่ เครื่องกำเนิดการสั่นสร้างขึ้นบนชิป K561TM2 ซึ่งเป็น D-flip-flop คู่ เป็นอะนาล็อกที่สมบูรณ์ของชิป CD4013 ต่างประเทศและสามารถเปลี่ยนได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงในวงจร

คอนเวอร์เตอร์ยังมีพาวเวอร์อาร์มสองตัวบนทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ KT827A ข้อเสียเปรียบหลักของพวกเขาเมื่อเปรียบเทียบกับสนามสมัยใหม่คือความต้านทานที่มากขึ้นในสถานะเปิดซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ความร้อนแรงขึ้นด้วยพลังงานสวิตช์เดียวกัน

เนื่องจากอินเวอร์เตอร์ทำงานที่ความถี่ต่ำ หม้อแปลงต้องมีแกนเหล็กที่ทรงพลัง. ผู้เขียนโครงการแนะนำให้ใช้หม้อแปลงเครือข่ายโซเวียตทั่วไป TS-180

เช่นเดียวกับอินเวอร์เตอร์อื่น ๆ ที่ใช้วงจร PWM อย่างง่าย คอนเวอร์เตอร์นี้มีรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตซึ่งค่อนข้างแตกต่างจากรูปคลื่นไซน์ แต่สิ่งนี้จะค่อนข้างเรียบโดยการเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ของขดลวดหม้อแปลงและตัวเก็บประจุเอาต์พุต C7 และด้วยเหตุนี้ หม้อแปลงไฟฟ้าอาจส่งเสียงฮัมที่สังเกตได้ระหว่างการทำงาน ซึ่งไม่ใช่สัญญาณของวงจรทำงานผิดปกติ

อินเวอร์เตอร์ทรานซิสเตอร์อย่างง่าย

ตัวแปลงนี้ทำงานบนหลักการเดียวกับวงจรที่ระบุไว้ข้างต้น แต่เครื่องกำเนิดพัลส์รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า (มัลติวิเบรเตอร์) ในตัวนั้นสร้างขึ้นจากทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ลักษณะเฉพาะของวงจรนี้คือมันยังคงทำงานแม้ในแบตเตอรี่ที่คายประจุออกมาอย่างหนัก: ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตคือ 3.5 ... 18 โวลต์ แต่เนื่องจากไม่มีความเสถียรของแรงดันไฟขาออก เมื่อแบตเตอรี่หมด แรงดันไฟฟ้าที่โหลดจะลดลงตามสัดส่วนด้วย

เนื่องจากวงจรนี้มีความถี่ต่ำเช่นกัน หม้อแปลงจะต้องคล้ายกับที่ใช้ในอินเวอร์เตอร์ตาม K561TM2

การปรับปรุงวงจรอินเวอร์เตอร์

อุปกรณ์ที่นำเสนอในบทความนั้นง่ายมากและมีฟังก์ชั่นมากมาย เทียบกับโรงงานคู่กันไม่ได้. เพื่อปรับปรุงลักษณะเฉพาะ คุณสามารถใช้การปรับเปลี่ยนแบบง่าย ๆ ซึ่งจะช่วยให้คุณเข้าใจหลักการทำงานของตัวแปลงพัลส์ได้ดีขึ้น

กำลังขับที่เพิ่มขึ้น

อุปกรณ์ที่อธิบายไว้ทั้งหมดทำงานบนหลักการเดียวกัน: ผ่านองค์ประกอบหลัก (ทรานซิสเตอร์เอาท์พุทของแขน) ขดลวดหลักของหม้อแปลงไฟฟ้าเชื่อมต่อกับอินพุตพลังงานตามเวลาที่กำหนดโดยความถี่และรอบการทำงานของออสซิลเลเตอร์หลัก . สิ่งนี้สร้างแรงกระตุ้น สนามแม่เหล็กซึ่งกระตุ้นพัลส์โหมดทั่วไปในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากับแรงดันในขดลวดปฐมภูมิคูณด้วยอัตราส่วนของจำนวนรอบในขดลวด

ดังนั้นกระแสที่ไหลผ่านทรานซิสเตอร์เอาท์พุตจึงเท่ากับกระแสโหลดคูณด้วยส่วนกลับของอัตราส่วนรอบ (อัตราส่วนการแปลง) อย่างแน่นอน กระแสสูงสุดซึ่งสามารถผ่านทรานซิสเตอร์ผ่านตัวมันเอง และกำหนดกำลังสูงสุดของคอนเวอร์เตอร์

มีสองวิธีในการเพิ่มกำลังของอินเวอร์เตอร์: ใช้ทรานซิสเตอร์ที่ทรงพลังกว่า หรือใช้การเชื่อมต่อแบบขนานที่มีน้อยกว่าหลายตัว ทรานซิสเตอร์ทรงพลังในไหล่ข้างหนึ่ง สำหรับตัวแปลงแบบโฮมเมด ควรใช้วิธีที่สอง เนื่องจากไม่เพียงแต่จะอนุญาตให้ใช้ชิ้นส่วนที่ถูกกว่าเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ตัวแปลงทำงานได้หากทรานซิสเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งล้มเหลว ในกรณีที่ไม่มีการป้องกันการโอเวอร์โหลดในตัว โซลูชันดังกล่าวจะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ทำเองได้อย่างมาก ความร้อนของทรานซิสเตอร์จะลดลงระหว่างการทำงานที่โหลดเดียวกัน

ในตัวอย่างของรูปแบบสุดท้ายจะมีลักษณะดังนี้:

ปิดเครื่องอัตโนมัติเมื่อแบตเตอรี่เหลือน้อย

การไม่มีอยู่ในวงจรคอนเวอร์เตอร์ของอุปกรณ์ที่จะปิดโดยอัตโนมัติเมื่อแรงดันไฟฟ้าตกคร่อม อาจทำให้คุณผิดหวังได้, หากคุณปล่อยให้อินเวอร์เตอร์ดังกล่าวเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่รถยนต์ การเสริมอินเวอร์เตอร์แบบโฮมเมดด้วยการควบคุมอัตโนมัติจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง

โปรโตซัว เบรกเกอร์โหลดสามารถทำได้จากรีเลย์ยานยนต์:

อย่างที่คุณทราบ รีเลย์แต่ละตัวมีแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนซึ่งหน้าสัมผัสปิด โดยการเลือกความต้านทานของตัวต้านทาน R1 (จะอยู่ที่ประมาณ 10% ของความต้านทานของขดลวดรีเลย์) ช่วงเวลาจะถูกตั้งค่าเมื่อรีเลย์แตกหน้าสัมผัสและหยุดจ่ายกระแสไปยังอินเวอร์เตอร์

ตัวอย่าง: ใช้รีเลย์ที่มีแรงดันไฟฟ้าทำงาน (U p) 9 โวลต์และความต้านทานขดลวด (R o) 330 โอห์ม เพื่อให้ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 11 โวลต์ (U min) ในชุดที่มีขดลวดคุณต้องเปิดตัวต้านทานที่มีความต้านทานR n คำนวณจากเงื่อนไขความเท่าเทียมกันขึ้น /ร o =(คุณ มิน —ขึ้น) /อาร์ น. ในกรณีของเรา จำเป็นต้องมีตัวต้านทาน 73 โอห์ม ค่ามาตรฐานที่ใกล้ที่สุดคือ 68 โอห์ม

แน่นอนว่าอุปกรณ์นี้มีความดั้งเดิมอย่างยิ่งและเป็นการออกกำลังกายสำหรับจิตใจมากกว่า เพื่อการทำงานที่เสถียรยิ่งขึ้น จะต้องเสริมด้วยรูปแบบการควบคุมอย่างง่ายที่รักษาเกณฑ์การปิดระบบได้แม่นยำยิ่งขึ้น:

การปรับเกณฑ์การตอบสนองทำได้โดยการเลือกตัวต้านทาน R3

เราแนะนำให้ดูวิดีโอในหัวข้อ

การตรวจจับข้อผิดพลาดของอินเวอร์เตอร์

วงจรอย่างง่ายที่ระบุไว้มีข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดสองข้อ - ไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของหม้อแปลงไฟฟ้าหรือต่ำเกินไป

กรณีแรกอาจเป็นความล้มเหลวของแขนทั้งสองข้างของตัวแปลงพร้อมกัน ซึ่งไม่น่าจะเกิดขึ้น หรือความล้มเหลวของเครื่องกำเนิด PWM ในการตรวจสอบ ให้ใช้โพรบ LED ซึ่งสามารถซื้อได้ที่ร้านอะไหล่วิทยุ หาก PWM ทำงาน คุณจะเห็นสัญญาณอยู่ที่ประตูของทรานซิสเตอร์โดยการเต้นของไดโอดเรืองแสงอย่างรวดเร็ว (ซึ่งสังเกตได้ชัดเจนเป็นพิเศษในวงจรความถี่ต่ำ) หากมีสัญญาณควบคุม ให้ตรวจสอบการแตกหักในการเชื่อมต่อของหม้อแปลงและความสมบูรณ์ของขดลวด
แรงดันไฟฟ้าตกขนาดใหญ่เป็นสัญญาณที่ชัดเจนของความล้มเหลวของแขนจ่ายไฟตัวใดตัวหนึ่งของอินเวอร์เตอร์ คุณสามารถหาทรานซิสเตอร์ที่ล้มเหลวได้ด้วยวิธีที่ง่ายที่สุด - หม้อน้ำจะยังคงเย็นอยู่ การเปลี่ยนกุญแจจะทำให้อินเวอร์เตอร์กลับมาทำงานได้

บทสรุป

ดังที่เข้าใจได้จากเนื้อหาของบทความ การทำตัวแปลง 12-220 โวลต์แบบง่าย ๆ ด้วยมือของคุณเองนั้นไม่ใช่เรื่องยาก

และถึงแม้อุปกรณ์ดังกล่าวจะเปรียบเทียบเป็นชุดของ .ไม่ได้ คุณลักษณะเพิ่มเติมหรือความน่าดึงดูดของรูปลักษณ์กับตัวโรงงานก็จะทำให้ราคาเจ้าของถูกกว่ามาก ภายใต้กฎการใช้งานตัวแปลงแบบโฮมเมดจะใช้งานได้นานมากเพราะในนั้น อุปกรณ์ง่ายๆแทบไม่มีอะไรจะแตก

สุดท้ายนี้ เราขอแนะนำให้คุณดูวิดีโอเกี่ยวกับการสร้างอุปกรณ์จากแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์อีกอันหนึ่ง

แรงดันไฟ DC ตก สเต็ปดาวน์คอนเวอร์เตอร์ทำงานอย่างไร มันใช้ที่ไหน คำอธิบายของหลักการทำงาน คำแนะนำทีละขั้นตอนสำหรับการออกแบบ (10+)

ตัวแปลงแรงดันพัลส์สเต็ปดาวน์ ออกแบบ. การคำนวณ

สำหรับดาวน์เกรด แรงดันคงที่โดยมีการสูญเสียน้อยที่สุดและได้ผลลัพธ์ที่เสถียร ใช้วิธีการต่อไปนี้ แรงดันคงที่จะถูกแปลงเป็นพัลส์ของวัฏจักรหน้าที่แปรผัน พัลส์เหล่านี้จะถูกส่งผ่านตัวเหนี่ยวนำ พลังงานถูกเก็บไว้ในตัวเก็บประจุ ข้อเสนอแนะจะตรวจสอบความเสถียรของแรงดันไฟขาออกและเพื่อควบคุมรอบการทำงานของพัลส์

หากไม่ต้องการลดความสูญเสีย จะใช้ชุดกันโคลงต่อเนื่องแบบอนุกรม

หลักการทำงานของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวเหนี่ยวนำ (choke) เพื่อสะสมพลังงาน การสะสมของพลังงานเป็นที่ประจักษ์ในความจริงที่ว่ากระแสผ่านตัวเหนี่ยวนำตามที่เป็นอยู่มีความเฉื่อย กล่าวคือไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันที หากใช้แรงดันไฟฟ้ากับขดลวด กระแสจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น หากใช้แรงดันย้อนกลับ กระแสจะค่อยๆ ลดลง

ให้คุณเลือกวัสดุ:

ในแผนภาพจะเห็นว่าชุดควบคุม D1ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ C2ปิดและเปิดสวิตช์ไฟ ยิ่งกว่านั้นยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น C2ยิ่งเวลาที่กุญแจปิดสั้นลง นั่นคือ ปัจจัยการเติมยิ่งต่ำลง (รอบการทำงานยิ่งมากขึ้น) ถ้าแรงดันตกคร่อมตัวเก็บประจุ C2เกินค่าที่กำหนด โดยทั่วไปแล้ว คีย์จะหยุดปิดจนกว่าแรงดันไฟฟ้าจะลดลง การทำงานของวงจรควบคุมจะมั่นใจได้อย่างไรได้อธิบายไว้ในบทความเกี่ยวกับการมอดูเลตความกว้างพัลส์

เมื่อปิดสวิตช์ไฟ กระแสจะเดินตามเส้นทาง S1. ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับตัวเหนี่ยวนำ เท่ากับความแตกต่างระหว่างแรงดันอินพุตและเอาต์พุต กระแสที่ไหลผ่านขดลวดจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของแรงดันที่ใช้กับขดลวดและเวลาที่สวิตช์ปิด ขดลวดเก็บพลังงาน กระแสที่ไหลจะประจุตัวเก็บประจุ C2.

เมื่อเปิดสวิตช์ไฟ กระแสจะเดินตามเส้นทาง S2ผ่านไดโอด แรงดันเอาต์พุตที่มีเครื่องหมายตรงข้ามถูกนำไปใช้กับตัวเหนี่ยวนำ กระแสผ่านขดลวดจะลดลงตามสัดส่วนของแรงดันที่ใช้กับขดลวดและเวลาที่สวิตช์เปิดอยู่ กระแสที่ไหลยังคงเก็บประจุตัวเก็บประจุ C2.

เมื่อตัวเก็บประจุ C2ชาร์จ, กุญแจหยุดปิด, ตัวเก็บประจุหยุดชาร์จ กุญแจจะเริ่มปิดอีกครั้งเมื่อตัวเก็บประจุ C2ปล่อยออกมาเล็กน้อยภายใต้ภาระ

ตัวเก็บประจุ C1เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อลดการกระเพื่อมของกระแสในวงจรอินพุตเพื่อเลือกจากมันไม่ใช่พัลซิ่ง แต่เป็นกระแสเฉลี่ย

ข้อดี ข้อเสีย การบังคับใช้

การสูญเสียพลังงานขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออกโดยตรง ดังนั้นตัวแปลงบั๊กจึงสามารถสร้างกระแสเอาท์พุตขนาดใหญ่ที่แรงดันไฟต่ำจากกระแสอินพุตขนาดเล็กแต่เป็นแรงดันขนาดใหญ่ได้ในทางทฤษฎี แต่เราต้องขัดจังหวะ กระแสสูงที่ไฟฟ้าแรงสูงซึ่งรับประกันการสูญเสียสวิตชิ่งสูง ดังนั้นตัวแปลงบั๊กจึงถูกใช้หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าคือ 1.5 - 4 เท่าของแรงดันเอาต์พุต แต่พวกเขาพยายามไม่ใช้ความแตกต่างที่มากขึ้น

เราจะวิเคราะห์ขั้นตอนการออกแบบและคำนวณตัวแปลงสเต็ปดาวน์และทดสอบด้วยตัวอย่าง ในตอนท้ายของบทความจะมีแบบฟอร์มที่คุณสามารถกรอกพารามิเตอร์แหล่งที่มาที่จำเป็น ทำการคำนวณออนไลน์และรับค่าขององค์ประกอบทั้งหมด ลองใช้ไดอะแกรมต่อไปนี้เป็นตัวอย่าง:

โครงการ 1

โครงการ 2

ปัญหาหนึ่งของบั๊กคอนเวอร์เตอร์คือความยากในการควบคุมสวิตช์ไฟ เนื่องจากอีซีแอล (แหล่งที่มา) มักจะไม่ได้เชื่อมต่อกับสายทั่วไป ต่อไป เราจะพิจารณาหลายตัวเลือกในการแก้ปัญหานี้ สำหรับตอนนี้ เรามาเน้นที่การรวมไมโครเซอร์กิตที่ค่อนข้างไม่ได้มาตรฐาน - คอนโทรลเลอร์ PWM เราใช้ชิป 1156EU3 ในไมโครเซอร์กิตนี้ สเตจเอาต์พุตถูกสร้างขึ้นตามวงจรผลัก-ดึงแบบคลาสสิก จุดกึ่งกลางของน้ำตกนี้เชื่อมต่อกับขา 14 ตัวปล่อยของแขนท่อนล่างเชื่อมต่อกับสายสามัญ (ขา 10) ตัวสะสมของต้นแขนเชื่อมต่อกับขา 13 เราจะเชื่อมต่อขา 14 กับสายสามัญผ่าน ตัวต้านทาน และต่อขา 13 เข้ากับฐานของทรานซิสเตอร์ที่สำคัญ เมื่อต้นแขนของสเตจเอาต์พุตเปิด (ซึ่งสอดคล้องกับการจ่ายแรงดันทริกเกอร์ไปยังเอาต์พุต) กระแสจะไหลผ่านทางแยกอีซีแอลของทรานซิสเตอร์ VT2, ขา 13, ต้นแขนของสเตจเอาต์พุต, ขา 14 , ตัวต้านทาน R6 กระแสนี้จะปลดล็อกทรานซิสเตอร์ VT2

ในการรวมเข้าดังกล่าว สามารถใช้คอนโทรลเลอร์ที่มีอีซีแอลแบบเปิดที่เอาต์พุตได้ คอนโทรลเลอร์เหล่านี้ไม่มีแขนท่อนล่าง แต่เราไม่ต้องการมัน

ในวงจรของเรา ทรานซิสเตอร์สองขั้วอันทรงพลังถูกใช้เป็นสวิตช์ไฟ อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของทรานซิสเตอร์สองขั้วในฐานะสวิตช์ไฟ ทรานซิสเตอร์แบบผสมสามารถใช้เป็นสวิตช์ไฟเพื่อลดภาระบนคอนโทรลเลอร์ได้ อย่างไรก็ตาม แรงดันอิ่มตัวของตัวเก็บประจุ - อิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์คอมโพสิตนั้นมากกว่าของทรานซิสเตอร์ตัวเดียวหลายเท่า บทความทรานซิสเตอร์คอมโพสิตอธิบายวิธีการคำนวณแรงดันไฟฟ้านี้ หากคุณใช้ทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิต ให้ระบุแรงดันไฟฟ้านี้เป็นแรงดันอิ่มตัวของคอลเลคเตอร์ - อิมิตเตอร์ VT2 ที่ท้ายบทความในแบบฟอร์มการคำนวณ ยิ่งแรงดันอิ่มตัวสูง การสูญเสียก็จะยิ่งสูง ดังนั้นเมื่อใช้ทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิต การสูญเสียจะมากกว่าหลายเท่า แต่มีวิธีแก้ปัญหา จะอธิบายต่อไปในหัวข้อเกี่ยวกับตัวควบคุมพลังงานต่ำ

มีแรงดันไฟขาออก มันขึ้นอยู่กับองค์ประกอบอะไร? ฉันจะขอบคุณมากเช่นกันหากคุณสามารถบอกวิธีคำนวณพารามิเตอร์ของตัวแปลงสเต็ปดาวน์ 100v ถึง 28v 1,000 วัตต์ได้อย่างถูกต้อง ขอบคุณล่วงหน้า.
คำอธิบายและพารามิเตอร์ของ MOC3061, MOC3062, MOC3063 การประยุกต์ใช้ในวงจรไทริสเตอร์...

วิธีการออกแบบตัวแปลงพัลส์กลับด้าน วิธีเลือกความถี่...

ไมโครคอนโทรลเลอร์ การรวบรวมโปรแกรม เครื่องมือออกแบบแผนผัง
อย่างไรและด้วยความช่วยเหลือในการเขียนโปรแกรมและดีบักไมโครคอนโทรลเลอร์ออกแบบ ...

วงจรอย่างง่ายของการสลับตัวแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์วิทยุสมัครเล่น

สวัสดีนักวิทยุสมัครเล่นที่รัก!
วันนี้บนเว็บไซต์ ""เราจะพิจารณาแผนการหลายอย่างที่ง่าย หนึ่งอาจพูดง่าย ๆ ตัวแปลงแรงดันพัลส์ DC-DC(ตัวแปลงแรงดัน DC ค่าหนึ่งเป็นแรงดัน DC อีกค่าหนึ่ง)

ตัวแปลงพัลส์ที่ดีคืออะไร ประการแรกมีประสิทธิภาพสูงและประการที่สองสามารถทำงานที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้าต่ำกว่าเอาท์พุท
ตัวแปลงพัลส์แบ่งออกเป็นกลุ่ม:
- สเต็ปดาวน์, สเต็ปอัพ, พลิกกลับ;
- เสถียรไม่เสถียร
– แยกด้วยไฟฟ้า ไม่แยก;
- ด้วยแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่แคบและกว้าง
สำหรับการผลิตพัลส์คอนเวอร์เตอร์แบบโฮมเมด เป็นการดีที่สุดที่จะใช้วงจรรวมแบบพิเศษ - ประกอบได้ง่ายกว่าและไม่แน่นอนเมื่อตั้งค่า

โครงการแรก
ตัวแปลงทรานซิสเตอร์ที่ไม่เสถียร:
ตัวแปลงนี้ทำงานที่ความถี่ 50 kHz การแยกด้วยไฟฟ้าโดยใช้หม้อแปลง T1 ซึ่งพันบนวงแหวน K10x6x4.5 ที่ทำจากเฟอร์ไรท์ 2000NM และประกอบด้วย: ขดลวดปฐมภูมิ - 2x10 รอบ, ขดลวดทุติยภูมิ - 2x70 รอบของ PEV-0.2 ลวด. ทรานซิสเตอร์สามารถถูกแทนที่ด้วย KT501B กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ในกรณีที่ไม่มีโหลดจะไม่ถูกใช้จริง

โครงการที่สอง

Transformer T1 พันบนวงแหวนเฟอร์ไรท์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 มม. และมีขดลวด PEV 25 รอบ = 0.3 สองขดลวด

โครงการที่สาม
:

คอนเวอร์เตอร์ที่ไม่เสถียรแบบผลัก-ดึงโดยใช้เครื่องมัลติไวเบรเตอร์ (VT1 และ VT2) และเพาเวอร์แอมป์ (VT3 และ VT4) แรงดันไฟขาออกถูกเลือกโดยจำนวนรอบ ขดลวดทุติยภูมิหม้อแปลงพัลส์ T1

โครงการที่สี่
ตัวแปลงบนชิปพิเศษ:
ตัวแปลงชนิดทำให้เสถียรบนไมโครเซอร์กิตเฉพาะทางจาก MAXIM ความถี่ในการสร้างคือ 40 ... 50 kHz องค์ประกอบการจัดเก็บคือ L1 choke

โครงการที่ห้า
ตัวคูณแรงดันไฟฟ้าสองขั้นตอนที่ไม่เสถียร:

คุณสามารถใช้ชิปตัวใดตัวหนึ่งแยกจากกัน ตัวอย่างเช่น ชิปตัวที่สอง เพื่อคูณแรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่สองก้อน

โครงการที่หก
การสลับสเต็ปอัพสเต็ปอัพบนชิป MAXIM:
วงจรทั่วไปสำหรับการเปิดเครื่องควบคุมการสั่นของพัลส์บูสต์บนชิป MAXIM การทำงานจะถูกรักษาไว้ที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้า 1.1 โวลต์ ประสิทธิภาพ - 94% กระแสโหลด - สูงถึง 200 mA

โครงการที่เจ็ด
สองแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟเดียว :
ช่วยให้คุณได้รับแรงดันไฟฟ้าเสถียรสองแบบที่แตกต่างกันด้วยประสิทธิภาพ 50 ... 60% และกระแสโหลดสูงสุด 150 mA ในแต่ละช่องสัญญาณ ตัวเก็บประจุ C2 และ C3 เป็นอุปกรณ์เก็บพลังงาน

โครงการที่แปด
การสลับสเต็ปอัพสเต็ปอัพบน microcircuit-2 จาก MAXIM:
วงจรทั่วไปสำหรับการเปิดไมโครเซอร์กิตเฉพาะจาก MAXIM ยังคงทำงานที่แรงดันไฟขาเข้า 0.91 โวลต์ มีแพ็คเกจ SMD ขนาดเล็กและให้กระแสโหลดสูงถึง 150 mA ด้วยประสิทธิภาพ 90%

โครงการที่เก้า

กระทรวงศึกษาธิการแห่งสาธารณรัฐมอร์โดเวียเขตการศึกษาระดับภูมิภาค

การแข่งขัน งานวิจัยนักเรียน

"อนาคตทางปัญญาของมอร์โดเวีย"

ตัวแปลงแรงดันพัลส์

ผู้เขียนงาน: Mamonov Alexey, Golyatkin Alexey - นักเรียนพิเศษ " การดำเนินงานด้านเทคนิคและการบำรุงรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องกลไฟฟ้า”

GBOU RM SPO (SSUZ) "วิทยาลัยเครื่องกลไฟฟ้า Saransk"

Saransk 2013

คำอธิบายประกอบในบทความนี้ เราขอเสนอและหารือเกี่ยวกับแผนภาพวงจรและการออกแบบของตัวแปลงบูสต์ DC-DC แบบพัลซิ่ง 12/220V แหล่งจ่ายไฟ DC 220V ขนาดเล็กที่พัฒนาแล้วซึ่งขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ 12V ได้รับการออกแบบมาสำหรับระบบแสงสว่างอัตโนมัติที่สว่างและประหยัดสำหรับบ้าน โรงรถ กระท่อม เมื่อไม่มีแหล่งจ่ายไฟจากส่วนกลาง วงจรคอนเวอร์เตอร์นั้นเรียบง่าย เชื่อถือได้ และมีชุดองค์ประกอบที่ราคาไม่แพงและราคาไม่แพง

บทนำ………………………………………………………………………………………..…………...4

1. ส่วนทฤษฎี…………………………………………………..…………………………5

1.1 ตัวแปลงประเภทหลัก พลังงานไฟฟ้า………………….………5

1.2 ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่ง …………………………………………….…….……..6

2.ส่วนทดลอง………………………………………..………………………….9

2.1. การพัฒนาพื้นฐาน วงจรไฟฟ้าตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า DC-DC แบบสเต็ปอัพ 12/220V.……………………………………………..…………9

2.2 การออกแบบ เทคโนโลยีการผลิต และการทดสอบตัวแปลงสัญญาณ……………………10

2.3. การคำนวณต้นทุนตัวแปลง..……………………………………………………..….11

สรุป…………………………………………………………………………………..…………12

รายการแหล่งข้อมูลและวรรณกรรมที่ใช้แล้ว…………………………..…………12

บทนำ

ปัจจุบันมีคอนเวอร์เตอร์ให้เลือกมากมายในตลาดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ พวกเขาพบว่า ประยุกต์กว้างในอุตสาหกรรมต่าง ๆ และที่บ้าน ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแตกต่างกันในการทำงาน รูปแบบของแรงดันไฟขาออก กำลังขับ และราคาตามนั้น

ในบทความนี้ เราขอเสนอและหารือเกี่ยวกับแผนผังไดอะแกรมและการออกแบบตัวแปลงบูสต์ DC-DC 12/220V เกณฑ์หลักในการพัฒนาตัวแปลงคือขนาดเล็กที่มีกำลังไฟเฉพาะสูง ความเรียบง่ายของโซลูชันทางเทคนิค ความน่าเชื่อถือ และราคาต่ำ

วัตถุประสงค์ของการศึกษาคือการพัฒนาและผลิตแหล่งจ่ายไฟ DC 220V ขนาดเล็กที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ 12V วัตถุประสงค์ของการวิจัยเป็น:

เพื่อศึกษาและวิเคราะห์ประเภทเครื่องแปลงพลังงานไฟฟ้าที่มีอยู่

พัฒนาวงจรไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุดและการออกแบบตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าสำหรับ 12-220V

สร้างตัวแปลงตามโครงการที่พัฒนาแล้ว

ทดสอบตัวแปลง วัดลักษณะอินพุตและเอาต์พุต และสรุปผลการปฏิบัติงาน

วิธีการวิจัย:การศึกษาวรรณกรรมและทรัพยากรทางอินเทอร์เน็ต การสังเกต ลักษณะทั่วไป การวิเคราะห์ การจำแนกประเภท การสร้างแบบจำลอง การพยากรณ์ การทดลอง การคำนวณ การเปรียบเทียบ คำอธิบาย

ความสำคัญในทางปฏิบัติของงาน. ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าที่พัฒนาแล้วเป็นแหล่งพลังงานอิสระที่เรียบง่ายและราคาไม่แพงสำหรับระบบแสงสว่างอัตโนมัติที่สว่างและประหยัดของบ้าน โรงรถ กระท่อม เมื่อไม่มีแหล่งจ่ายไฟจากส่วนกลาง

ความเกี่ยวข้องของหัวข้อ. อุปกรณ์นี้เกี่ยวข้องกับเจ้าของบ้านในสวนที่ไม่ใช่ไฟฟ้า โรงรถ ซึ่งแหล่งไฟฟ้าเพียงแหล่งเดียวที่สามารถเป็นแบตเตอรี่รถยนต์ได้

1. ส่วนทฤษฎี

1.1 ตัวแปลงพลังงานไฟฟ้าประเภทหลัก

เครื่องแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อแปลงพารามิเตอร์พลังงานไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า ความถี่ จำนวนเฟส รูปคลื่น) อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในการติดตั้งคอนเวอร์เตอร์ เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญของอุปกรณ์ไฟฟ้า

ประเภทหลักของการแปลงพลังงานไฟฟ้าคือ:

· การแก้ไขกระแสสลับ - การแปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรง (รูปที่ 1) การแปลงประเภทนี้เป็นเรื่องปกติมากที่สุด เนื่องจากผู้ใช้พลังงานไฟฟ้าบางรายสามารถทำงานได้กับกระแสตรงเท่านั้น (อุปกรณ์เชื่อม โรงงานอิเล็กโทรลิซิส ฯลฯ) หรือมีตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่สูงกว่าสำหรับกระแสตรงมากกว่ากระแสสลับ (ไดรฟ์ไฟฟ้าของ ระบบลากไฟฟ้า , สายส่งพลังงานไฟฟ้าแรงสูง );

ข้าว. 2. หลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์

การแปลงความถี่ - ปกติ กระแสสลับความถี่อุตสาหกรรม 50 Hz จะถูกแปลงเป็นกระแสสลับของความถี่ที่ไม่ใช่ของอุตสาหกรรม (แหล่งจ่ายไฟสำหรับไดรฟ์ AC แบบปรับได้, ความร้อนเหนี่ยวนำและการติดตั้งการหลอมโลหะ, อุปกรณ์อัลตราโซนิก ฯลฯ ) (รูปที่ 3)

· การแปลงจำนวนเฟส บางครั้งจำเป็นต้องแปลงร่าง กระแสไฟสามเฟสเป็นเฟสเดียว (สำหรับการจ่ายไฟให้กับเตาอาร์คไฟฟ้าที่ทรงพลัง) หรือในทางกลับกัน เฟสเดียวเป็นสามเฟส (การขนส่งด้วยไฟฟ้า) ในอุตสาหกรรมใช้ตัวแปลงความถี่สามเฟสเฟสเดียวที่มีส่วนโดยตรงซึ่งพร้อมกับการแปลงความถี่อุตสาหกรรมเป็นความถี่ที่ต่ำกว่าก็มีการแปลงเช่นกัน แรงดันไฟฟ้าสามเฟสเป็นเฟสเดียว

การแปลงกระแสตรงของหนึ่งแรงดันเป็น กระแสตรง.แรงดันไฟฟ้าอื่น ๆ (การแปลง DC) (รูปที่ 4) การแปลงดังกล่าวจำเป็นสำหรับวัตถุเคลื่อนที่จำนวนหนึ่ง โดยที่แหล่งพลังงานเป็นแบตเตอรี่หรือแหล่งไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำอื่นๆ และผู้บริโภคต้องการกระแสตรงที่แรงดันสูงกว่า (เช่น สำหรับอุปกรณ์วิทยุกำลังไฟฟ้า)

ข้าว. 4. หลักการทำงานของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง

มีการแปลงพลังงานไฟฟ้าประเภทอื่น ๆ (เช่น การก่อตัวของเส้นโค้งบางเส้น แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ) โดยเฉพาะอย่างยิ่งการก่อตัวของพัลส์กระแสที่ทรงพลังซึ่งใช้ใน การติดตั้งพิเศษ, แปลงแรงดันไฟ AC แบบปรับได้ การแปลงทุกประเภทดำเนินการโดยใช้องค์ประกอบคีย์กำลัง

สวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ประเภทหลักคือไดโอดกำลัง ทรานซิสเตอร์สองขั้ว, ไทริสเตอร์, ไทริสเตอร์ gated, ทรานซิสเตอร์ควบคุมภาคสนาม

1.2 ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่ง

ในการแปลงแรงดันไฟฟ้าจากระดับหนึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าอีกระดับหนึ่ง ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบพัลส์มักใช้โดยใช้อุปกรณ์เก็บพลังงานแบบเหนี่ยวนำ ตัวแปลงดังกล่าวมีลักษณะเฉพาะที่มีประสิทธิภาพสูง บางครั้งถึง 95% และมีความสามารถในการรับแรงดันเอาต์พุตที่เพิ่มขึ้น ลดน้อยลง หรือกลับด้าน

ตามนี้เป็นที่รู้จักของวงจรคอนเวอร์เตอร์สามประเภท: step-down, step-up และ inverting คอนเวอร์เตอร์ประเภทนี้มีองค์ประกอบอยู่ 5 อย่าง ได้แก่ แหล่งพลังงาน ส่วนประกอบสวิตช์กุญแจ อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานแบบเหนี่ยวนำ (ตัวเหนี่ยวนำ โช้ค) บล็อกกิ้งไดโอด และตัวเก็บประจุตัวกรองที่เชื่อมต่อแบบขนานกับความต้านทานโหลด การรวมองค์ประกอบทั้งห้านี้ไว้ในชุดค่าผสมต่างๆ ช่วยให้คุณสามารถใช้ตัวแปลงพัลส์สามประเภทใดก็ได้

ระดับแรงดันไฟขาออกของคอนเวอร์เตอร์ถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนความกว้างของพัลส์ที่ควบคุมการทำงานขององค์ประกอบสวิตช์กุญแจ และพลังงานที่เก็บไว้ในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบอุปนัย แรงดันเอาต์พุตจะเสถียรโดยใช้ฟีดแบ็ค: เมื่อแรงดันเอาต์พุตเปลี่ยนแปลง ความกว้างพัลส์จะเปลี่ยนโดยอัตโนมัติ

ตัวแปลงสเต็ปดาวน์ (รูปที่ 5) ประกอบด้วยวงจรที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมขององค์ประกอบสวิตช์ S1, ที่เก็บพลังงานอุปนัย L1, ความต้านทานโหลด Rn และตัวเก็บประจุตัวกรอง C1 ที่เชื่อมต่อขนานกัน บล็อกเกอร์ไดโอด VD1 เชื่อมต่อระหว่างจุดเชื่อมต่อของคีย์ S1 กับที่เก็บพลังงาน L1 และสายไฟทั่วไป

ข้าว. 5. หลักการทำงานของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์

เมื่อเปิดกุญแจ ไดโอดจะปิด พลังงานจากแหล่งพลังงานจะถูกเก็บไว้ในที่เก็บพลังงานอุปนัย หลังจากปิดสวิตช์ S1 (เปิด) พลังงานที่เก็บไว้โดยการจัดเก็บแบบเหนี่ยวนำ L1 จะถูกถ่ายโอนผ่านไดโอด VD1 ไปยังความต้านทานโหลด Rn ตัวเก็บประจุ C1 ทำให้แรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมเรียบ

ตัวแปลงแรงดันพัลส์แบบสเต็ปอัพ (รูปที่ 6) สร้างขึ้นจากองค์ประกอบพื้นฐานเดียวกัน แต่มีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน: วงจรอนุกรมของอุปกรณ์เก็บพลังงานอุปนัย L1, ไดโอด VD1 และความต้านทานโหลดที่มีขนาน- ตัวเก็บประจุกรองที่เชื่อมต่อ C1 เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ องค์ประกอบสวิตช์ S1 เชื่อมต่อระหว่างจุดเชื่อมต่อของอุปกรณ์เก็บพลังงาน L1 กับไดโอด VD1 และบัสทั่วไป

ข้าว. 6. หลักการทำงานของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบสเต็ปอัพ

ตัวแปลงกลับของประเภทพัลส์ประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานที่เหมือนกัน แต่ในการเชื่อมต่อที่แตกต่างกัน (รูปที่ 7): วงจรอนุกรมขององค์ประกอบสวิตช์ S1, ไดโอด VD1 และความต้านทานโหลด Rn พร้อมตัวเก็บประจุตัวกรอง C1 เชื่อมต่ออยู่ ไปยังแหล่งพลังงาน การจัดเก็บพลังงานอุปนัย L1 เชื่อมต่อระหว่างจุดเชื่อมต่อขององค์ประกอบสวิตช์ S1 กับไดโอด VD1 และบัสทั่วไป

ข้าว. 7. การแปลงแรงดันพัลส์ด้วยการผกผัน

ตัวแปลงทำงานดังนี้: เมื่อปิดกุญแจ พลังงานจะถูกเก็บไว้ในที่เก็บอุปนัย Diode VD1 ถูกปิดและไม่ส่งกระแสจากแหล่งพลังงานไปยังโหลด เมื่อปิดสวิตช์ EMF ที่เหนี่ยวนำตัวเองของอุปกรณ์เก็บพลังงานจะถูกนำไปใช้กับวงจรเรียงกระแสที่มีไดโอด VD1 ความต้านทานโหลด Rn และตัวเก็บประจุตัวกรอง C1 เนื่องจากไดโอดเรียงกระแสผ่านพัลส์แรงดันลบเท่านั้นในโหลด แรงดันลบจึงเกิดขึ้นที่เอาต์พุตของอุปกรณ์

มีตัวแปลงแรงดันพัลส์ประเภทอื่น ตัวแปลงฟลายแบ็ค - ตัวแปลงแรงดันพัลส์แบบสถิตพร้อมการแยกทางไฟฟ้าของวงจรหลักและรอง องค์ประกอบหลักของตัวแปลงฟลายแบ็คคือโช้คสำหรับการจัดเก็บแบบหลายขดลวด ซึ่งมักเรียกว่าหม้อแปลงไฟฟ้า วงจรการทำงานของวงจรมี 2 ขั้นตอนหลัก คือ ระยะสะสมพลังงานโดยคันเร่งจากแหล่งไฟฟ้าหลัก และระยะปล่อยพลังงานของคันเร่งไปที่ วงจรรอง(วงจรทุติยภูมิ).

ตัวแปลงแบบผลักดึงเป็นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงาน ข้อดีของตัวแปลงแบบกด-ดึงคือความเรียบง่าย ตัวแปลงแบบผลัก-ดึงคล้ายกับตัวแปลงฟลายแบ็ค แต่ใช้หลักการทำงานที่แตกต่างกัน (พลังงานไม่ได้เก็บไว้ในแกนหม้อแปลง)

2.ส่วนทดลอง

2.1. การพัฒนาแผนภาพวงจรของ step-upกระแสตรง- กระแสตรงตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า 12/220V

หลักการทำงานของตัวแปลงที่เสนอมีดังนี้: กระแสตรงจากแบตเตอรี่ 12V ถูกแปลงโดยอินเวอร์เตอร์เป็นกระแสสลับที่มีแรงดันไฟฟ้าเดียวกันซึ่งเพิ่มขึ้นโดยหม้อแปลงไฟฟ้าเป็น 220V แล้วแก้ไขโดยวงจรเรียงกระแส มุมมองทั่วไปของโครงสร้างของตัวแปลงที่นำมาใช้จะแสดงในรูปที่ แปด.

ข้าว. 8. แผนภาพโครงสร้างของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า 12/220V

แผนภูมิวงจรรวมตัวแปลงแสดงในรูปที่ 9. คอนเวอร์เตอร์ถูกสร้างขึ้นบนโครงร่างแบบผลัก-ดึง พื้นฐานของตัวแปลงคือชิปควบคุม PWM TL494 ที่รู้จักกันดี ไมโครเซอร์กิตนี้มีออสซิลเลเตอร์หลักในตัว ซึ่งกำหนดความถี่โดยวงจร R3C1 ภายนอก ความถี่ในการทำงานถูกกำหนดดังนี้: ลดความต้านทาน R3 - เพิ่มความถี่ เราเพิ่มความจุ C1 - เราลดความถี่และในทางกลับกัน ในวงจรนี้ความถี่ประมาณ 100 kHz เช่น ความถี่สูงการแปลงเกิดจากความจำเป็นในการลดขนาดของหม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์

วงจรนี้ใช้ทรานซิสเตอร์แบบ field-effect อันทรงพลัง IRFZ46N ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยเวลาตอบสนองที่สั้นลงและอีกมากมาย ไดอะแกรมอย่างง่ายการจัดการ. คุณสามารถใช้ IRFZ44N หรือ IRFZ48N แทนได้

หม้อแปลงไฟฟ้าแบบสเต็ปอัพในตัวแปลงนี้ใช้จากแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ที่มีจำนวนรอบที่เปลี่ยนแปลง อัตราส่วนของรอบในหม้อแปลงคือ 1:1:20 โดยที่ 1:1 คือสองส่วนของขดลวดปฐมภูมิ (10 + 10 รอบ) และ 20 ตามลำดับคือขดลวดทุติยภูมิ (200 รอบ) สำหรับขดลวดปฐมภูมิจะใช้ลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 มม. สำหรับขดลวดทุติยภูมิ - 0.3 มม.

แรงดันไฟขาออกของคอนเวอร์เตอร์ถูกนำมาจากขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าและแก้ไขโดยวงจรบริดจ์ที่ทำจากไดโอด KD213 ความเร็วสูง

ข้าว. 9. แผนผังของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า 12/220V

การป้องกันวงจรจากการโอเวอร์โหลดและจากการเชื่อมต่อพลังงานที่ไม่ถูกต้อง (ขั้ว "+" และ "-") สามารถทำได้ผ่านฟิวส์และไดโอดที่อินพุต

2.2. การออกแบบ เทคโนโลยีการผลิต และการทดสอบตัวแปลง

ลักษณะของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าสำเร็จรูปจะแสดงในรูปที่ 10 โดยที่ 1 - ตัวเรือนตัวแปลง 2 - หน้าสัมผัสอินพุต 3 - หน้าสัมผัสเอาต์พุต 4 - พัดลม

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

เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปของทรานซิสเตอร์ระหว่างการทำงานระยะยาว จึงติดตั้งหม้อน้ำและพัดลม

คอนเวอร์เตอร์สำเร็จรูปได้รับการทดสอบกำลังไฟฟ้าแล้ว หลอดประหยัดไฟประเภทห้องใต้ดินกลางวันและหลอดไส้สูงสุด 40 W (รูปที่ 12)

ข้าว. 12. การทดสอบตัวแปลง

จากผลการทดสอบได้รับข้อมูลต่อไปนี้:

แรงดันไฟฟ้าขาเข้าคือ 12V แรงดันขาออกคือ 220+/-5V กำลังขับสูงสุดคือ 40W

คอนเวอร์เตอร์ได้รับการทดสอบทั้งในโหมดการทำงานระยะสั้นและระยะยาว (4 ชั่วโมง) โดยใช้หลอดประหยัดไฟและหลอดไส้ พลังที่แตกต่างสูงถึง 40W ในทุกกรณีจะสังเกตเห็นแสงจ้าปกติโดยไม่ริบหรี่

การทดลองเปรียบเทียบหลอดไฟสองดวงที่มีพิกัดเท่ากันซึ่งเชื่อมต่อกับตัวแปลงและซ็อกเก็ตที่มีแรงดันไฟฟ้า 220V - 50Hz แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่เหมือนกัน

2.3. การคำนวณต้นทุนตัวแปลง

ราคาของตัวแปลงในแง่ของต้นทุนของวัสดุคือ 356 รูเบิล การคำนวณแสดงในตารางที่ 1 ราคาขายปลีกเฉลี่ยในร้านค้าอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะทางจะถูกนำมาคำนวณ

ตารางที่ 1 การคำนวณต้นทุนของตัวแปลง

วัสดุและ อะไหล่สำรอง	จำนวนชิ้น	ราคาต่อหน่วยถู	ค่าใช้จ่ายถู
1. ชิป TL494
2. ทรานซิสเตอร์ IRFZ46N
3. ตัวต้านทาน 2.6 kOhm
4. ตัวต้านทาน 1 kOhm
5. ตัวต้านทาน 10 kOhm
6. ตัวเก็บประจุ 500uF
7. ตัวเก็บประจุ 200uF
8. ตัวเก็บประจุ 1nF
9. หม้อแปลงไฟฟ้า

บทสรุป

แหล่งจ่ายไฟ DC 220V ขนาดเล็กที่พัฒนาแล้วซึ่งขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ 12V ได้รับการออกแบบมาสำหรับระบบแสงสว่างอัตโนมัติที่สว่างและประหยัดสำหรับบ้าน โรงรถ กระท่อม เมื่อไม่มีแหล่งจ่ายไฟจากส่วนกลาง วงจรคอนเวอร์เตอร์นั้นเรียบง่าย เชื่อถือได้ และมีชุดองค์ประกอบที่ราคาไม่แพงและราคาไม่แพง

รายชื่อแหล่งและวรรณกรรมที่ใช้แล้ว

1. ผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า GOST ข้อกำหนดและคำจำกัดความของแนวคิดพื้นฐาน

2., อิเล็กทรอนิกส์กำลังสำหรับมือสมัครเล่นและมืออาชีพ - M.: SOLO-R, 2001. - 327p.

3. http://www. อิเล็กโทรมอนเตอร์ ข้อมูล/ทฤษฎี/แปลง. html