Za pretvaranje napona jednog nivoa u napon drugog nivoa, često se koristi impulsni pretvarači napona korištenjem induktivnih uređaja za pohranu energije. Takvi pretvarači se odlikuju visokom efikasnošću, ponekad dostižući 95%, i imaju mogućnost proizvodnje povećanog, smanjenog ili invertiranog izlaznog napona.
U skladu s tim, poznata su tri tipa konvertorskih kola: buck (slika 1), pojačana (slika 2) i invertirajuća (slika 3).
Zajedničko za sve ove vrste pretvarača su pet elemenata:
- napajanje,
- ključ prekidača,
- induktivno skladištenje energije (induktor, induktor),
- blokirajuća dioda,
- filter kondenzator spojen paralelno sa otporom opterećenja.
Uključivanje ovih pet elemenata u različite kombinacije omogućava vam da implementirate bilo koji od tri tipa impulsnih pretvarača.
Nivo izlaznog napona pretvarača regulira se promjenom širine impulsa koji kontroliraju rad ključnog sklopnog elementa i, shodno tome, energije pohranjene u induktivnom uređaju za pohranu energije.
Stabilizacija izlaznog napona se ostvaruje korištenjem povratne sprege: kada se izlazni napon promijeni, širina impulsa se automatski mijenja.
Buck switching converter
Step-down pretvarač (slika 1) sadrži serijski spojeni lanac sklopnog elementa S1, induktivno skladište energije L1, otpor opterećenja RH i filter kondenzator C1 spojen paralelno s njim. Blokirajuća dioda VD1 je povezana između priključne tačke ključa S1 sa uređajem za skladištenje energije L1 i zajedničke žice.
Rice. 1. Princip rada padajućeg naponskog pretvarača.
Kada je prekidač otvoren, dioda je zatvorena, energija iz izvora napajanja se akumulira u induktivnom uređaju za pohranu energije. Nakon što je prekidač S1 zatvoren (otvoren), energija pohranjena u induktivnom skladištu L1 se prenosi preko diode VD1 na otpor opterećenja RH.Kondenzator C1 izglađuje talase napona.
Boost switching konvertor
Pretvarač pojačanog impulsnog napona (slika 2) izrađen je na istim osnovnim elementima, ali ima drugačiju kombinaciju: serijski lanac induktivnog skladišta energije L1, dioda VD1 i otpor opterećenja RH sa paralelno povezanim filterskim kondenzatorom C1 je priključen na izvor napajanja. Preklopni element S1 povezan je između priključne tačke uređaja za skladištenje energije L1 sa diodom VD1 i zajedničke magistrale.
Rice. 2. Princip rada pojačanog naponskog pretvarača.
Kada je prekidač otvoren, struja iz izvora struje teče kroz induktor, koji skladišti energiju. Dioda VD1 je zatvorena, strujni krug je isključen iz izvora napajanja, ključa i uređaja za pohranu energije.
Napon na otporu opterećenja održava se zahvaljujući energiji pohranjenoj na kondenzatoru filtera. Kada se prekidač otvori, EMF samoindukcije se zbraja sa naponom napajanja, a pohranjena energija se prenosi na opterećenje kroz otvorenu diodu VD1. Izlazni napon dobijen na ovaj način premašuje napon napajanja.
Invertujući pretvarač impulsnog tipa
Invertni pretvarač impulsnog tipa sadrži istu kombinaciju osnovnih elemenata, ali opet u drugom spoju (slika 3): serijski sklop sklopnog elementa S1, diode VD1 i otpora opterećenja RH sa filterskim kondenzatorom C1 priključen je na izvor napajanja .
Induktivno skladište energije L1 je povezano između priključne tačke sklopnog elementa S1 sa diodom VD1 i zajedničke magistrale.
Rice. 3. Impulsna konverzija napona sa inverzijom.
Pretvarač radi ovako: kada je ključ zatvoren, energija se pohranjuje u induktivnom uređaju za skladištenje. Dioda VD1 je zatvorena i ne propušta struju od izvora napajanja do opterećenja. Kada je prekidač isključen, samoinduktivna emf uređaja za skladištenje energije se primjenjuje na ispravljač koji sadrži diodu VD1, otpor opterećenja Rn i filterski kondenzator C1.
Budući da ispravljačka dioda propušta samo impulse negativnog napona u opterećenje, na izlazu uređaja se formira napon negativnog predznaka (inverzan, suprotnog predznaka od napona napajanja).
Impulsni pretvarači i stabilizatori
Za stabilizaciju izlaznog napona impulsnih stabilizatora bilo koje vrste mogu se koristiti konvencionalni "linearni" stabilizatori, ali oni imaju nisku efikasnost. U tom smislu, mnogo je logičnije koristiti stabilizatore impulsnog napona za stabilizaciju izlaznog napona impulsnih pretvarača, pogotovo jer takva stabilizacija nije nimalo teška.
Preklopni stabilizatori napona se, zauzvrat, dijele na stabilizatore s pulsno-širinskom modulacijom i stabilizatore s pulsno-frekvencijskom modulacijom. U prvom od njih, trajanje kontrolnih impulsa se mijenja, dok njihova stopa ponavljanja ostaje nepromijenjena. Drugo, naprotiv, frekvencija kontrolnih impulsa se mijenja dok njihovo trajanje ostaje nepromijenjeno. Postoje i stabilizatori impulsa sa mješovitom regulacijom.
U nastavku ćemo razmotriti radioamaterske primjere evolucijskog razvoja impulsnih pretvarača i stabilizatora napona.
Jedinice i sklopovi impulsnih pretvarača
Glavni oscilator (slika 4) impulsnih pretvarača sa nestabilizovanim izlaznim naponom (sl. 5, 6) na mikrokolu KR1006VI1 radi na frekvenciji od 65 kHz. Izlazni pravougaoni impulsi generatora se preko RC kola dovode do paralelno povezanih tranzistorskih ključnih elemenata.
Induktor L1 je izrađen na feritnom prstenu vanjskog prečnika 10 mm i magnetske permeabilnosti 2000. Njegova induktivnost je 0,6 mH. Efikasnost pretvarača dostiže 82%.
Rice. 4. Glavni oscilatorski krug za impulsne naponske pretvarače.
Rice. 5. Šema energetskog dijela pojačanog impulsnog naponskog pretvarača +5/12 V.
Rice. 6. Kolo invertnog impulsnog pretvarača napona +5/-12 V.
Izlazna amplituda talasanja ne prelazi 42 mV i zavisi od vrednosti kapacitivnosti kondenzatora na izlazu uređaja. Maksimalna struja opterećenja uređaja (sl. 5, 6) je 140 mA.
Ispravljač pretvarača (sl. 5, 6) koristi paralelnu vezu niskostrujnih visokofrekventnih dioda povezanih u seriju sa izjednačujućim otpornicima R1 - R3.
Cijeli ovaj sklop može se zamijeniti jednom modernom diodom, dizajniranom za struju veću od 200 mA na frekvenciji do 100 kHz i reverzni napon od najmanje 30 V (na primjer, KD204, KD226).
Kao VT1 i VT2, moguće je koristiti tranzistori tipa KT81x sa p-p-p strukturom - KT815, KT817 (slika 4.5) i p-p-p - KT814, KT816 (slika 6) i drugi.
Da bi se povećala pouzdanost pretvarača, preporučuje se spajanje diode tipa KD204, KD226 paralelno sa spojem emiter-kolektor tranzistora tako da je zatvoren za istosmjernu struju.
Konvertor sa glavnim oscilatorom-multivibratorom
Da bi se dobio izlazni napon od 30...80 V P. Beljacki je koristio pretvarač sa glavnim oscilatorom na bazi asimetričnog multivibratora sa izlaznim stepenom napunjenim na induktivnom uređaju za skladištenje energije - prigušnici (prigušnici) L1 (slika 7).
Rice. 7. Kolo naponskog pretvarača sa glavnim oscilatorom na bazi asimetričnog multivibratora.
Uređaj radi u opsegu napona napajanja od 1,0. ..1,5 V i ima efikasnost do 75%. U krugu možete koristiti standardni induktor DM-0,4-125 ili drugi s induktivnošću od 120...200 μH.
Ostvarenje izlaznog stepena pretvarača napona prikazano je na Sl. 8. Kada se pravokutna kaskada upravljačkog signala na nivou 7777 (5 V) primjenjuje na ulaz izlaza pretvarača kada se napaja iz izvora napona 12 V primljen napon 250 V pri struji opterećenja 3...5 mA(otpor opterećenja je oko 100 kOhm). Induktivnost induktora L1 je 1 mH.
Kao VT1, možete koristiti domaći tranzistor, na primjer, KT604, KT605, KT704B, KT940A(B), KT969A, itd.
Rice. 8. Opcija za izlazni stepen naponskog pretvarača.
Rice. 9. Dijagram izlaznog stupnja pretvarača napona.
Slično kolo izlaznog stupnja (slika 9) je omogućilo, kada se napaja iz izvora napona 28V i trenutnu potrošnju 60 mA dobiti izlazni napon 250 V pri struji opterećenja 5 mA, Induktivnost prigušnice je 600 µH. Frekvencija kontrolnih impulsa je 1 kHz.
U zavisnosti od kvaliteta induktora, izlazni napon može biti 150...450 V sa snagom od oko 1 W i efikasnošću do 75%.
Pretvarač napona na bazi generatora impulsa na bazi mikrokola DA1 KR1006VI1, pojačala na bazi tranzistora sa efektom polja VT1 i induktivnog uređaja za skladištenje energije sa ispravljačem i filterom prikazan je na Sl. 10.
Na izlazu pretvarača na napon napajanja 9V i trenutnu potrošnju 80...90 mA stvara se napetost 400...425 V. Treba napomenuti da vrijednost izlaznog napona nije zajamčena - značajno ovisi o dizajnu induktora (prigušnice) L1.
Rice. 10. Kolo naponskog pretvarača sa generatorom impulsa na mikrokolu KR1006VI1.
Da biste dobili željeni napon, najlakši način je eksperimentalno odabrati induktor za postizanje potrebnog napona ili koristiti množitelj napona.
Bipolarno kolo pretvarača impulsa
Za napajanje mnogih elektronskih uređaja potreban je bipolarni izvor napona, koji osigurava i pozitivne i negativne napone napajanja. Dijagram prikazan na sl. 11 sadrži mnogo manje komponenti od sličnih uređaja zbog činjenice da istovremeno funkcionira kao pojačani i inverterski induktivni pretvarač.
Rice. 11. Kolo pretvarača sa jednim induktivnim elementom.
Kolo pretvarača (slika 11) koristi novu kombinaciju glavnih komponenti i uključuje četverofazni generator impulsa, induktor i dva tranzistorska prekidača.
Kontrolni impulsi se generiraju pomoću D-okidača (DD1.1). Tokom prve faze impulsa, induktor L1 skladišti energiju preko tranzistorskih prekidača VT1 i VT2. U drugoj fazi se otvara prekidač VT2 i energija se prenosi na sabirnicu pozitivnog izlaznog napona.
Tokom treće faze, oba prekidača su zatvorena, zbog čega induktor ponovo akumulira energiju. Kada se ključ VT1 otvori tokom završne faze impulsa, ova energija se prenosi na negativnu magistralu napajanja. Kada se na ulaz primaju impulsi frekvencije od 8 kHz, krug daje izlazne napone ±12 V. Vremenski dijagram (slika 11, desno) prikazuje formiranje kontrolnih impulsa.
U krugu se mogu koristiti tranzistori KT315, KT361.
Pretvarač napona (slika 12) omogućava vam da na izlazu dobijete stabilizirani napon od 30 V. Napon ove veličine koristi se za napajanje varikapa, kao i vakuumskih fluorescentnih indikatora.
Rice. 12. Kolo pretvarača napona sa stabilizovanim izlaznim naponom od 30 V.
Na DA1 čipu tipa KR1006VI1, glavni oscilator je sastavljen prema uobičajenom krugu, koji proizvodi pravokutne impulse frekvencije od oko 40 kHz.
Na izlaz generatora spojen je tranzistorski prekidač VT1, koji prebacuje induktor L1. Amplituda impulsa pri prebacivanju zavojnice ovisi o kvaliteti njegove izrade.
U svakom slučaju, napon na njemu doseže desetine volti. Izlazni napon se ispravlja diodom VD1. Na izlaz ispravljača spojeni su RC filter u obliku slova U i zener dioda VD2. Napon na izlazu stabilizatora u potpunosti je određen vrstom zener diode koja se koristi. Kao "visokonaponsku" zener diodu, možete koristiti lanac zener dioda s nižim stabilizacijskim naponom.
Pretvarač napona sa induktivnim skladištem energije, koji omogućava održavanje stabilnog regulisanog napona na izlazu, prikazan je na Sl. 13.
Rice. 13. Krug pretvarača napona sa stabilizacijom.
Kolo sadrži generator impulsa, dvostepeno pojačalo snage, induktivni uređaj za skladištenje energije, ispravljač, filter i kolo za stabilizaciju izlaznog napona. Otpornik R6 postavlja potrebni izlazni napon u rasponu od 30 do 200 V.
Analogi tranzistora: VS237V - KT342A, KT3102; VS307V - KT3107I, BF459 - KT940A.
Naponski i invertni pretvarači napona
Dvije opcije - opadajući i invertirajući pretvarači napona prikazane su na Sl. 14. Prvi daje izlazni napon 8,4 V pri struji opterećenja do 300 mA, drugi vam omogućava da dobijete napon negativnog polariteta ( -19,4 V) pri istoj struji opterećenja. Izlazni tranzistor VTZ mora biti ugrađen na radijator.
Rice. 14. Krugovi stabiliziranih pretvarača napona.
Analogi tranzistora: 2N2222 - KTZ117A 2N4903 - KT814.
Step-down stabilizirani pretvarač napona
Step-down stabilizirani pretvarač napona koji koristi mikrokolo KR1006VI1 (DA1) kao glavni oscilator i ima zaštitu od protoka opterećenja prikazan je na Sl. 15. Izlazni napon je 10V kada je struja opterećenja do 100mA.
Rice. 15. Krug pretvarača napona.
Kada se otpor opterećenja promijeni za 1%, izlazni napon pretvarača se mijenja za najviše 0,5%. Analogi tranzistora: 2N1613 - KT630G, 2N2905 - KT3107E, KT814.
Bipolarni inverter napona
Za napajanje elektronskih kola koja sadrže operaciona pojačala, često su potrebna bipolarna napajanja. Ovaj problem se može riješiti korištenjem pretvarača napona, čiji je krug prikazan na sl. 16.
Uređaj sadrži generator kvadratnog impulsa napunjen na induktor L1. Napon iz induktora se ispravlja diodom VD2 i dovodi na izlaz uređaja (filterski kondenzatori C3 i C4 i otpor opterećenja). Zener dioda VD1 osigurava konstantan izlazni napon - regulira trajanje impulsa pozitivnog polariteta na induktoru.
Rice. 16. Krug pretvarača napona +15/-15 V.
Radna frekvencija proizvodnje je oko 200 kHz pod opterećenjem i do 500 kHz bez opterećenja. Maksimalna struja opterećenja je do 50 mA, efikasnost uređaja je 80%. Nedostatak dizajna je relativno visok nivo elektromagnetnih smetnji, što je, međutim, tipično i za druga slična kola. Kao L1 korišćen je gas DM-0.2-200.
Invertori na specijalizovanim čipovima
Najpogodnije je sakupljati visoko efikasno savremeni pretvarači napona, koristeći mikro krugove posebno kreirane za ove svrhe.
Čip KR1156EU5(MC33063A, MC34063A od Motorola) je dizajniran za rad u stabiliziranim step-up, step-down, invertirajućim pretvaračima snage od nekoliko vati.
Na sl. Slika 17 prikazuje dijagram pojačivača naponskog pretvarača baziranog na mikrokolu KR1156EU5. Konvertor sadrži ulazne i izlazne filterske kondenzatore C1, SZ, C4, memorijsku prigušnicu L1, ispravljačku diodu VD1, kondenzator C2, koji postavlja radnu frekvenciju pretvarača, filter prigušnicu L2 za izravnavanje talasa. Otpornik R1 služi kao strujni senzor. Delitelj napona R2, R3 određuje izlazni napon.
Rice. 17. Kolo pojačivača naponskog pretvarača na mikrokolu KR1156EU5.
Radna frekvencija pretvarača je blizu 15 kHz pri ulaznom naponu od 12 V i nazivnom opterećenju. Opseg talasa napona na kondenzatorima SZ i C4 bio je 70 i 15 mV, respektivno.
Induktor L1 sa induktivnošću od 170 μH namotan je na tri zalijepljena prstena K12x8x3 M4000NM sa PESHO 0,5 žicom. Namotaj se sastoji od 59 zavoja. Svaki prsten treba razbiti na dva dijela prije namotavanja.
U jedan od otvora se ubacuje uobičajeni odstojnik od PCB-a debljine 0,5 mm i pakovanje se zalijepi. Možete koristiti i feritne prstenove sa magnetskom permeabilnošću od preko 1000.
Primjer izvršenja buck konvertor na KR1156EU5 čipu prikazano na sl. 18. Na ulaz takvog pretvarača ne može se dovesti napon veći od 40 V. Radna frekvencija pretvarača je 30 kHz pri UBX = 15 V. Opseg talasanja napona na kondenzatorima SZ i C4 je 50 mV.
Rice. 18. Shema step-down pretvarača napona na mikrokolu KR1156EU5.
Rice. 19. Šema invertujućeg pretvarača napona na bazi mikrokola KR1156EU5.
Prigušnica L1 s induktivnošću od 220 μH namotana je na sličan način (vidi gore) na tri prstena, ali je razmak za lijepljenje postavljen na 0,25 mm, namotaj je sadržavao 55 zavoja iste žice.
Na sljedećoj slici (Sl. 19) prikazano je tipično kolo invertujućeg pretvarača napona baziranog na mikrokolu KR1156EU5.Mikrokolo DA1 se napaja zbirom ulaznog i izlaznog napona, koji ne bi trebao prelaziti 40 V.
Radna frekvencija pretvarača - 30 kHz na UBX=5 S; raspon talasa napona na kondenzatorima SZ i C4 je 100 i 40 mV.
Za induktor L1 invertujućeg pretvarača s induktivnošću od 88 μH korištena su dva K12x8x3 M4000NM prstena s razmakom od 0,25 mm. Namotaj se sastoji od 35 zavoja žice PEV-2 0,7. Induktor L2 u svim pretvaračima je standardni - DM-2.4 sa induktivnošću od 3 μGh. Dioda VD1 u svim kolima (sl. 17 - 19) mora biti Schottky dioda.
Za dobijanje bipolarni napon od unipolarnog MAXIM je razvio specijalizovana mikro kola. Na sl. Slika 20 prikazuje mogućnost pretvaranja niskog napona (4,5...5 6) u bipolarni izlazni napon 12 (ili 15 6) sa strujom opterećenja do 130 (ili 100 mA).
Rice. 20. Kolo pretvarača napona bazirano na MAX743 čipu.
Po svojoj unutrašnjoj strukturi, mikrokolo se ne razlikuje od tipičnog dizajna sličnih pretvarača napravljenih na diskretnim elementima, međutim, integrisani dizajn omogućava stvaranje visoko efikasnih pretvarača napona sa minimalnim brojem eksternih elemenata.
Da, za mikrokolo MAX743(Sl. 20) frekvencija konverzije može dostići 200 kHz (što je mnogo više od frekvencije konverzije velike većine pretvarača napravljenih na diskretnim elementima). Sa naponom napajanja od 5 V, efikasnost je 80...82% sa nestabilnošću izlaznog napona ne većom od 3%.
Mikrokolo je opremljeno zaštitom od vanrednih situacija: kada napon napajanja padne 10% ispod normalnog, kao i kada se kućište pregrije (iznad 195°C).
Da bi se smanjilo talasanje na izlazu pretvarača sa frekvencijom konverzije (200 kHz), na izlazima uređaja ugrađeni su LC filteri u obliku slova U. Jumper J1 na pinovima 11 i 13 mikrokola je dizajniran za promjenu vrijednosti izlaznih napona.
Za konverzija niskog nivoa napona(2,0...4,5 6) u stabilizovanom naponu od 3,3 ili 5,0 V nalazi se posebno mikrokolo koje je razvio MAXIM - MAX765. Domaći analozi su KR1446PN1A i KR1446PN1B. Mikrokrug za sličnu svrhu - MAX757 - omogućava vam da dobijete kontinuirano podesiv izlazni napon u rasponu od 2,7...5,5 V.
Rice. 21. Kolo niskonaponskog pojačanog naponskog pretvarača na nivo od 3,3 ili 5,0 V.
Kolo pretvarača prikazano na sl. 21, sadrži mali broj vanjskih (zglobnih) dijelova.
Ovaj uređaj radi po tradicionalnom principu opisanom ranije. Radna frekvencija generatora ovisi o ulaznom naponu i struji opterećenja i varira u širokom rasponu - od desetina Hz do 100 kHz.
Veličina izlaznog napona određena je time gdje je spojen pin 2 mikrokola DA1: ako je spojen na zajedničku sabirnicu (vidi sliku 21), izlazni napon mikrokola KR1446PN1A iznosi 5,0±0,25 V, ali ako je ovaj pin spojen na pin 6, tada će izlazni napon pasti na 3,3±0,15 V. Za mikrokolo KR1446PN1B vrijednosti će biti 5,2±0,45 V i 3,44±0,29 V, respektivno.
Maksimalna izlazna struja pretvarača - 100 mA. Čip MAX765 obezbeđuje izlaznu struju 200 mA na naponu 5-6 i 300 mA pod tenzijom 3,3 V. Efikasnost pretvarača je do 80%.
Svrha pina 1 (SHDN) je da privremeno onemogući pretvarač spajanjem ovog pina na zajednički. Izlazni napon će u ovom slučaju pasti na vrijednost nešto manju od ulaznog napona.
HL1 LED je dizajniran da ukaže na hitno smanjenje napona napajanja (ispod 2 V), iako sam pretvarač može raditi na nižim vrijednostima ulaznog napona (do 1,25 6 i niže).
Induktor L1 je napravljen na prstenu K10x6x4.5 od M2000NM1 ferita. Sadrži 28 zavoja PESHO žice od 0,5 mm i ima induktivnost od 22 µH. Prije namotavanja, feritni prsten se lomi na pola, nakon što se turpije dijamantskom turpijom. Zatim se prsten zalijepi epoksidnim ljepilom, ugrađujući brtvu od tekstolita debljine 0,5 mm u jednu od nastalih praznina.
Ovako dobivena induktivnost induktora u većoj mjeri ovisi o debljini zazora, a u manjoj mjeri o magnetskoj permeabilnosti jezgre i broju zavoja zavojnice. Ako prihvatite povećanje razine elektromagnetskih smetnji, tada možete koristiti induktor tipa DM-2.4 s induktivnošću od 20 μGh.
Kondenzatori C2 i C5 su tipa K53 (K53-18), C1 i C4 su keramički (za smanjenje nivoa visokofrekventnih smetnji), VD1 je Schottky dioda (1 N5818, 1 N5819, SR106, SR160, itd.).
Philips AC napajanje
Pretvarač (Philips jedinica za napajanje, slika 22) sa ulaznim naponom od 220 V daje stabilizirani izlazni napon od 12 V sa snagom opterećenja od 2 W.
Rice. 22. Dijagram Philips mrežnog napajanja.
Napajanje bez transformatora (Sl. 23) je predviđeno za napajanje prijenosnih i džepnih prijemnika iz AC mrežnog napona od 220 V. Treba imati u vidu da ovaj izvor nije električno izolovan od mreže napajanja. Uz izlazni napon od 9V i struju opterećenja od 50 mA, napajanje troši oko 8 mA iz mreže.
Rice. 23. Šema izvora napajanja bez transformatora na bazi impulsnog naponskog pretvarača.
Mrežni napon, ispravljen diodnim mostom VD1 - VD4 (slika 23), puni kondenzatore C1 i C2. Vrijeme punjenja kondenzatora C2 određeno je konstantom kruga R1, C2. U prvom trenutku nakon uključivanja uređaja, tiristor VS1 je zatvoren, ali će se pri određenom naponu na kondenzatoru C2 otvoriti i spojiti kolo L1, NW na ovaj kondenzator.
U ovom slučaju, kondenzator S3 velikog kapaciteta će se puniti iz kondenzatora C2. Napon na kondenzatoru C2 će se smanjiti, a na SZ će se povećati.
Struja kroz induktor L1, jednaka nuli u prvom trenutku nakon otvaranja tiristora, postepeno raste sve dok se naponi na kondenzatorima C2 i SZ ne izjednače. Čim se to dogodi, tiristor VS1 će se zatvoriti, ali će energija pohranjena u induktoru L1 neko vrijeme održavati struju punjenja kondenzatora SZ kroz otvorenu diodu VD5. Zatim se dioda VD5 zatvara i počinje relativno sporo pražnjenje kondenzatora SZ kroz opterećenje. Zener dioda VD6 ograničava napon na opterećenju.
Čim se tiristor VS1 zatvori, napon na kondenzatoru C2 ponovo počinje rasti. U nekom trenutku tiristor se ponovo otvara i počinje novi ciklus rada uređaja. Frekvencija otvaranja tiristora je nekoliko puta veća od frekvencije pulsiranja napona na kondenzatoru C1 i ovisi o nazivnim vrijednostima elemenata kola R1, C2 i parametrima tiristora VS1.
Kondenzatori C1 i C2 su tipa MBM za napon od najmanje 250 V. Induktor L1 ima induktivnost od 1...2 mH i otpor ne veći od 0,5 Ohm. Namotana je na cilindrični okvir prečnika 7 mm.
Širina namotaja je 10 mm, sastoji se od pet slojeva žice PEV-2 0,25 mm, čvrsto namotanih, okretanje do okreta. Jezgro za podešavanje SS2.8x12 od ferita M200NN-3 je umetnuto u otvor okvira. Induktivnost induktora može se mijenjati u širokim granicama, a ponekad čak i potpuno eliminirati.
Sheme uređaja za pretvaranje energije
Dijagrami uređaja za konverziju energije prikazani su na sl. 24 i 25. To su niži pretvarači energije napajani ispravljačima sa kondenzatorom za gašenje. Napon na izlazu uređaja je stabiliziran.
Rice. 24. Šema opadajućeg naponskog pretvarača sa mrežnim napajanjem bez transformatora.
Rice. 25. Opcija sklopa step-down pretvarača napona sa mrežnim napajanjem bez transformatora.
Kao VD4 dinistore možete koristiti domaće niskonaponske analoge - KN102A, B. Kao i prethodni uređaj (sl. 23), izvori napajanja (sl. 24 i 25) imaju galvansku vezu sa napojnom mrežom.
Pretvarač napona sa memorijom impulsne energije
U pretvaraču napona S. F. Sikolenko sa "skladištenjem energije impulsa" (slika 26), prekidači K1 i K2 su napravljeni na tranzistorima KT630, upravljački sistem (CS) je na mikrokrugu serije K564.
Rice. 26. Kolo naponskog pretvarača sa akumulacijom impulsa.
Kondenzator za skladištenje C1 - 47 µF. Kao izvor napajanja koristi se baterija od 9 V. Izlazni napon pri otporu opterećenja od 1 kOhm dostiže 50 V. Efikasnost je 80% i povećava se na 95% kada se koriste CMOS strukture kao što je RFLIN20L kao ključni elementi K1 i K2.
Impulsno-rezonantni pretvarač
Impulsno-rezonantni pretvarači dizajnirani od strane tzv. N. M. Muzychenko, od kojih je jedan prikazan na sl. 4.27, ovisno o obliku struje u prekidaču VT1, podijeljeni su u tri tipa, u kojima se sklopni elementi zatvaraju na nultu struju i otvaraju pri nultom naponu. U fazi prebacivanja, pretvarači rade kao rezonantni pretvarači, a ostatak, veći dio perioda, kao impulsni pretvarači.
Rice. 27. Šema impulsno-rezonantnog pretvarača N. M. Muzychenko.
Posebnost takvih pretvarača je da je njihov energetski dio izrađen u obliku induktivno-kapacitivnog mosta s prekidačem u jednoj dijagonali i s prekidačem i napajanjem u drugoj. Takve šeme (slika 27) su visoko efikasne.
Danas recenziramo poznati DC-DC boost naponski pretvarač baziran na MT3608 čipu. Ploča je popularna među onima koji vole stvoriti nešto vlastitim rukama. Koristi se posebno za izradu domaćih eksternih punjača (power bank).
Danas ćemo provesti vrlo detaljan pregled, proučiti sve prednosti i otkriti nedostatke
Takva ploča košta samo 0,5$, znajući da će tokom pregleda biti teških testova koji bi mogli dovesti do kvara ploča, kupio sam nekoliko njih odjednom.
Ploča je vrlo kvalitetna, montaža je dvostrana, tačnije gotovo cijela poleđina je masivna, a istovremeno igra i ulogu hladnjaka. Ukupne dimenzije 36 mm * 17 mm * 14 mm
Proizvođač navodi sljedeće parametre
1). Maksimalna izlazna struja - 2A
2). Ulazni napon: 2V~24V
3). Maksimalni izlazni napon: 28V
4). Efikasnost: ≤93%
Veličina proizvoda: 36mm * 17mm * 14mm
A dijagram je predstavljen u nastavku.
Ploča ima podešavajući otpornik sa više okretaja otpora od 100 kOhm, dizajniran za regulaciju izlaznog napona. U početku, da bi pretvarač radio, morate rotirati varijablu 10 koraka u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, tek nakon toga krug će početi povećavati napon, drugim riječima, varijabla se okreće u praznom hodu do pola.
Ulaz i izlaz su označeni na ploči, tako da neće biti problema sa povezivanjem.
Pređimo direktno na testove.
1) Deklarisani maksimalni napon je 28 Volti, što odgovara stvarnoj vrijednosti
2) Minimalni napon na kojem ploča počinje da radi je 2 volta, reći ću da to nije sasvim tačno, ploča ostaje operativna na ovom naponu, ali počinje raditi na 2,3-2,5 volta
3) Maksimalna vrijednost ulaznog napona je 24 Volta, reći ću da jedna od 8 ploča koje sam kupio nije izdržala takav ulazni napon, ostale su odlično položile ispit.
4) Način kratkog spoja na izlazu. Laboratorijsko napajanje iz kojeg se napaja izvor opremljeno je sistemom za ograničavanje struje; u slučaju kratkog spoja na izlazu potrošnja iz laboratorijskog napajanja je 5 A (ovo je maksimum koji LPS može pružiti). Na temelju toga zaključujemo da ako spojite pretvarač, na primjer, na bateriju, tada će u slučaju kratkog spoja potonji odmah izgorjeti - nema zaštitu od kratkih spojeva. Takođe nema zaštite od preopterećenja.
6) Šta se dešava ako se polaritet veze obrne. Ovaj test je jasno vidljiv na videu, ploča jednostavno izgori od dima, a mikrokolo izgori.
7) Struja praznog hoda je samo 6mA, vrlo dobar rezultat.
8) Sada izlazna struja. Na ulaz se dovodi napon od 12 volti, a na izlazu 14 volti, tj. razlika između ulaza i izlaza je samo 2 volta, osiguravaju se najbolji uvjeti rada, a ako s ovom situacijom krug ne proizvodi 2 ampera, tada s drugim ulazno-izlaznim vrijednostima to ne može pružiti.
Temperaturni testovi
P.S. Prilikom testiranja gas je poceo da smrdi na lak pa je zato zamenjen boljim, bar je precnik zice novog leptira 2 puta deblji od originalnog.
U slučaju ovih testova, na ulaz ploče se primjenjuje napon od 12 volti, a na izlazu se postavlja 14 volti
Generisanje toplote na gasu, gas je već zamenjen
Rasipanje topline na diodi
Rasipanje topline na čipu
Kao što vidite, temperatura je u nekim slučajevima iznad 100 stepeni, ali je stabilna.
Takođe treba istaći da se u ovakvim uslovima rada izlazni parametri značajno pogoršavaju, što je i očekivano.
Kao što vidimo, sa izlaznom strujom od 2A, napon opada, pa preporučujem korištenje ploče na strujama od 1-1,2 ampera maksimalno; pri višim vrijednostima gubi se stabilnost izlaznog napona, a mikro krug, induktor i pregrijavanje izlazne ispravljačke diode.
9) Oscilogram izlaznog napona, gdje se uočava talasanje.
Situacija se može poboljšati ako se paralelno sa izlazom zalemi elektrolit (35-50 Volti), kapacitet je od 47 do 220 μF (moguće je i do 470, više nema smisla)
Radna frekvencija generatora je oko 1,5 MHz
Greška testa nije veća od 5%
Ulazni naponi do 61 V, izlazni naponi od 0,6 V, izlazne struje do 4 A, mogućnost eksterne sinhronizacije i podešavanja frekvencije, kao i podešavanje granične struje, podešavanje vremena mekog starta, sveobuhvatna zaštita opterećenja, širok Opseg radne temperature - sve ove karakteristike modernih izvora napajanja mogu se postići upotrebom nove linije DC/DC pretvarača koje proizvodi .
Trenutno, raspon mikro krugova prekidača regulatora koje proizvodi STMicro (slika 1) omogućava vam stvaranje izvora napajanja (PS) s ulaznim naponom do 61 V i izlaznim strujama do 4 A.
Zadatak konverzije napona nije uvijek lak. Svaki određeni uređaj ima svoje zahtjeve za regulator napona. Ponekad cijena (potrošačka elektronika), veličina (prijenosna elektronika), efikasnost (uređaji na baterije) ili čak brzina razvoja proizvoda igraju glavnu ulogu. Ovi zahtjevi su često u suprotnosti jedni s drugima. Iz tog razloga ne postoji idealan i univerzalni pretvarač napona.
Trenutno se koristi nekoliko vrsta pretvarača: linearni (stabilizatori napona), impulsni DC/DC pretvarači, kola za prijenos naboja, pa čak i napajanja na bazi galvanskih izolatora.
Međutim, najčešći su linearni regulatori napona i DC/DC pretvarači sa stepenastim prekidačem. Glavna razlika u funkcionisanju ovih šema vidljiva je iz naziva. U prvom slučaju, prekidač za napajanje radi u linearnom načinu rada, u drugom - u načinu rada s ključem. U nastavku su navedene glavne prednosti, nedostaci i primjena ovih shema.
Karakteristike linearnog regulatora napona
Princip rada linearnog regulatora napona je dobro poznat. Klasični integrisani stabilizator μA723 razvio je R. Widlar davne 1967. godine. Unatoč činjenici da je elektronika od tada daleko napredovala, principi rada su ostali gotovo nepromijenjeni.
Standardno kolo linearnog regulatora napona sastoji se od niza osnovnih elemenata (slika 2): tranzistor snage VT1, izvor referentnog napona (VS) i kompenzacijsko kolo povratne sprege na operacionom pojačalu (OPA). Moderni regulatori mogu sadržavati dodatne funkcionalne blokove: zaštitne krugove (od pregrijavanja, od prekomjerne struje), krugove za upravljanje napajanjem itd.
Princip rada takvih stabilizatora je prilično jednostavan. Kolo povratne sprege na op-pojačalu uspoređuje vrijednost referentnog napona sa naponom izlaznog razdjelnika R1/R2. Neusklađenost se formira na izlazu op-amp, koja određuje napon gejt-izvora tranzistora snage VT1. Tranzistor radi u linearnom režimu: što je veći napon na izlazu op-amp, to je niži napon gejt-izvor i veći je otpor VT1.
Ovaj sklop vam omogućava da kompenzirate sve promjene ulaznog napona. Zaista, pretpostavimo da je ulazni napon Uin povećan. Ovo će uzrokovati sljedeći lanac promjena: Uin će se povećati → Uout će se povećati → napon na razdjelniku R1/R2 će se povećati → izlazni napon op-amp će se povećati → napon gejt-izvor će se smanjiti → otpor VT1 će se povećati povećanje → Uout će se smanjiti.
Kao rezultat toga, kada se promijeni ulazni napon, izlazni napon se neznatno mijenja.
Kada se izlazni napon smanji, dolazi do obrnutih promjena vrijednosti napona.
Karakteristike rada padajućeg DC/DC pretvarača
Pojednostavljeno kolo klasičnog padajućeg DC/DC pretvarača (tip I konvertor, buck-converter, step-down pretvarač) sastoji se od nekoliko glavnih elemenata (slika 3): tranzistor snage VT1, upravljački krug (CS), filter (Lph -Cph), reverzna dioda VD1.
Za razliku od kruga linearnog regulatora, tranzistor VT1 radi u prekidačkom režimu.
Radni ciklus kruga sastoji se od dvije faze: faze pumpe i faze pražnjenja (Slike 4...5).
U fazi pumpanja tranzistor VT1 je otvoren i kroz njega teče struja (slika 4). Energija se pohranjuje u zavojnici Lf i kondenzatoru Cf.
Tokom faze pražnjenja, tranzistor je zatvoren, kroz njega ne teče struja. Lf zavojnica djeluje kao izvor struje. VD1 je dioda koja je neophodna za protok povratne struje.
U obje faze na opterećenje se primjenjuje napon jednak naponu na kondenzatoru Sph.
Gornji krug omogućava regulaciju izlaznog napona kada se promijeni trajanje impulsa:
Uout = Uin × (ti/T)
Ako je vrijednost induktivnosti mala, struja pražnjenja kroz induktivitet ima vremena da dostigne nulu. Ovaj način rada naziva se režim intermitentne struje. Karakterizira ga povećanje struje i napona na kondenzatoru, što dovodi do pogoršanja kvalitete izlaznog napona i povećanja buke kola. Iz tog razloga, režim isprekidane struje se rijetko koristi.
Postoji vrsta sklopa pretvarača u kojem se "neefikasna" dioda VD1 zamjenjuje tranzistorom. Ovaj tranzistor se otvara u antifazi sa glavnim tranzistorom VT1. Takav pretvarač se naziva sinhroni i ima veću efikasnost.
Prednosti i nedostaci kola za konverziju napona
Ako bi jedna od gore navedenih shema imala apsolutnu superiornost, onda bi druga bila sigurno zaboravljena. Međutim, to se ne dešava. To znači da obje sheme imaju prednosti i nedostatke. Analizu šema treba izvršiti prema širokom spektru kriterijuma (Tabela 1).
Tabela 1. Prednosti i nedostaci kola regulatora napona
| Karakteristično | Linearni regulator | Buck DC/DC pretvarač |
| Tipični raspon ulaznog napona, V | do 30 | do 100 |
| Tipični opseg izlazne struje | stotine mA | jedinice A |
| Efikasnost | kratko | visoko |
| Preciznost podešavanja izlaznog napona | jedinice % | jedinice % |
| Stabilnost izlaznog napona | visoko | prosjek |
| Generirana buka | kratko | visoko |
| Složenost implementacije kola | nisko | visoko |
| Složenost topologije PCB-a | nisko | visoko |
| Cijena | nisko | visoko |
Električne karakteristike. Za bilo koji pretvarač, glavne karakteristike su efikasnost, struja opterećenja, opseg ulaznog i izlaznog napona.
Vrijednost efikasnosti za linearne regulatore je niska i obrnuto je proporcionalna ulaznom naponu (slika 6). To je zbog činjenice da sav "dodatni" napon pada na tranzistoru koji radi u linearnom načinu rada. Snaga tranzistora se oslobađa kao toplota. Niska efikasnost dovodi do činjenice da je raspon ulaznih napona i izlaznih struja linearnog regulatora relativno mali: do 30 V i do 1 A.
Efikasnost prekidačkog regulatora je mnogo veća i manje zavisi od ulaznog napona. Istovremeno, nije neuobičajeno za ulazne napone veće od 60 V i struje opterećenja veće od 1 A.
Ako se koristi sinkroni pretvarački krug, u kojem se neefikasna dioda slobodnog hoda zamjenjuje tranzistorom, tada će učinkovitost biti još veća.
Preciznost i stabilnost izlaznog napona. Linearni stabilizatori mogu imati izuzetno visoku tačnost i stabilnost parametara (delovi procenta). Ovisnost izlaznog napona o promjenama ulaznog napona i struje opterećenja ne prelazi nekoliko postotaka.
Prema principu rada, impulsni regulator u početku ima iste izvore grešaka kao i linearni regulator. Osim toga, na odstupanje izlaznog napona može značajno utjecati količina struje koja teče.
Karakteristike buke. Linearni regulator ima umjeren odziv na šum. Postoje niskošumni precizni regulatori koji se koriste u visokopreciznoj mjernoj tehnologiji.
Sam preklopni stabilizator je snažan izvor smetnji, budući da tranzistor snage radi u prekidačkom režimu. Generirana buka se dijeli na konduktivnu (prenošenu dalekovodima) i induktivnu (prenošenu kroz neprovodne medije).
Konduktovane smetnje se eliminišu korišćenjem niskopropusnih filtera. Što je veća radna frekvencija pretvarača, lakše je ukloniti smetnje. U mjernim krugovima, prekidački regulator se često koristi u kombinaciji s linearnim stabilizatorom. U ovom slučaju, nivo smetnji je značajno smanjen.
Mnogo je teže osloboditi se štetnih efekata induktivnih smetnji. Ovaj šum nastaje u induktoru i prenosi se kroz zrak i neprovodne medije. Za njihovo uklanjanje koriste se zaštićeni induktori i zavojnice na toroidnoj jezgri. Prilikom postavljanja ploče koriste kontinuirano nasipavanje zemlje sa poligonom i/ili čak biraju poseban sloj zemlje u višeslojnim pločama. Osim toga, sam impulsni pretvarač je što dalje od mjernih krugova.
Karakteristike performansi. Sa stanovišta jednostavnosti implementacije kola i rasporeda štampanih ploča, linearni regulatori su izuzetno jednostavni. Osim samog integriranog stabilizatora, potrebno je samo nekoliko kondenzatora.
Preklopni pretvarač će zahtijevati najmanje eksterni LC filter. U nekim slučajevima su potrebni vanjski tranzistor snage i vanjska dioda slobodnog hoda. To dovodi do potrebe za proračunima i modeliranjem, a topologija štampane ploče postaje značajno složenija. Dodatna složenost ploče nastaje zbog EMC zahtjeva.
Cijena. Očigledno, zbog velikog broja vanjskih komponenti, impulsni pretvarač će imati visoku cijenu.
Kao zaključak, mogu se identifikovati povoljna područja primjene oba tipa pretvarača:
- Linearni regulatori se mogu koristiti u niskonaponskim krugovima male snage sa visokom preciznošću, stabilnošću i niskim zahtjevima za buku. Primjer bi bili mjerni i precizni krugovi. Osim toga, mala veličina i niska cijena konačnog rješenja mogu biti idealni za prijenosnu elektroniku i jeftine uređaje.
- Preklopni regulatori su idealni za niskonaponske i visokonaponske kola velike snage u automobilskoj, industrijskoj i potrošačkoj elektronici. Visoka efikasnost često čini da upotreba DC/DC nije alternativa za prijenosne uređaje i uređaje na baterije.
Ponekad postaje neophodno koristiti linearne regulatore na visokim ulaznim naponima. U takvim slučajevima možete koristiti stabilizatore proizvođača STMicroelectronics, koji imaju radni napon veći od 18 V (tabela 2).
Tabela 2. STMicroelectronics linearni regulatori sa visokim ulaznim naponom
| Ime | Opis | Uin max, V | Uout nom, V | Iout nom, A | Vlastiti pad, B |
| 35 | 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15 | 0.5 | 2 | ||
| 500 mA precizni regulator | 40 | 24 | 0.5 | 2 | |
| 2 A regulator | 35 | 0.225 | 2 | 2 | |
| , | Podesivi regulator | 40 | – | 0.1; 0.5; 1.5 | 2 |
| 3 A regulator | 20 | – | 3 | 2 | |
| 150 mA precizni regulator | 40 | – | 0.15 | 3 | |
| KFxx | 20 | 2.5: 8 | 0.5 | 0.4 | |
| Regulator sa ultra niskim samoispuštanjem | 20 | 2.7: 12 | 0.25 | 0.4 | |
| 5 A regulator sa malim ispadanjem i podešavanjem izlaznog napona | 30 | – | 1.5; 3; 5 | 1.3 | |
| LExx | Regulator sa ultra niskim samoispuštanjem | 20 | 3; 3.3; 4.5; 5; 8 | 0.1 | 0.2 |
| Regulator sa ultra niskim samoispuštanjem | 20 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.2 | |
| Regulator sa ultra niskim samoispuštanjem | 40 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.25 | |
| 85 mA regulator sa malim samoispadanjem | 24 | 2.5: 3.3 | 0.085 | 0.5 | |
| Precizni regulator negativnog napona | -35 | -5; -8; -12; -15 | 1.5 | 1.1; 1.4 | |
| Regulator negativnog napona | -35 | -5; -8; -12; -15 | 0.1 | 1.7 | |
| Podesivi regulator negativnog napona | -40 | – | 1.5 | 2 |
Ako se donese odluka da se izgradi impulsno napajanje, tada treba odabrati odgovarajući čip pretvarača. Izbor se vrši uzimajući u obzir niz osnovnih parametara.
Glavne karakteristike step-down impulsnih DC/DC pretvarača
Nabrojimo glavne parametre impulsnih pretvarača.
Opseg ulaznog napona (V). Nažalost, uvijek postoji ograničenje ne samo na maksimalni, već i na minimalni ulazni napon. Vrijednost ovih parametara se uvijek bira sa određenom marginom.
Opseg izlaznog napona (V). Zbog ograničenja minimalnog i maksimalnog trajanja impulsa, raspon vrijednosti izlaznog napona je ograničen.
Maksimalna izlazna struja (A). Ovaj parametar je ograničen brojnim faktorima: maksimalna dozvoljena disipacija snage, konačna vrijednost otpora prekidača za napajanje itd.
Radna frekvencija pretvarača (kHz). Što je veća frekvencija konverzije, lakše je filtrirati izlazni napon. To omogućava suzbijanje smetnji i smanjenje vrijednosti vanjskih LC filterskih elemenata, što dovodi do povećanja izlaznih struja i smanjenja veličine. Međutim, povećanje frekvencije konverzije povećava komutacijske gubitke prekidača za napajanje i povećava induktivnu komponentu smetnji, što je očigledno nepoželjno.
Efikasnost (%) je integralni pokazatelj efikasnosti i dat je u obliku grafikona za različite napone i struje.
Preostali parametri (otpor kanala integrisanih prekidača za napajanje (mOhm), potrošnja sopstvene struje (µA), toplotna otpornost kućišta itd.) su manje važni, ali ih takođe treba uzeti u obzir.
Novi pretvarači STMicroelectronics imaju visok ulazni napon i efikasnost, a njihovi parametri se mogu izračunati pomoću besplatnog eDesignSuite softvera.
Linija impulsnog DC/DC od ST Microelectronics
DC/DC portfolio kompanije STMicroelectronics se stalno širi. Nova mikrokola pretvarača imaju prošireni opseg ulaznog napona do 61 V ( / / ), velike izlazne struje, izlazne napone od 0,6 V ( / / ) (tabela 3).
Tabela 3. Novi DC/DC STMicroelectronics
| Karakteristike | Ime | |||||||
| L7987; L7987L | ||||||||
| Okvir | VFQFPN-10L | HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8 | HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8 | HTSSOP16 | VFQFPN-10L; HSOP 8 | VFQFPN-10L; HSOP 8 | HSOP 8 | HTSSOP 16 |
| Ulazni napon Uin, V | 4.0…18 | 4.0…18 | 4.0…18 | 4…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…61 |
| Izlazna struja, A | 4 | 3 | 4 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 (L7987L); 3 (L7987) |
| Opseg izlaznog napona, V | 0,8…0,88×Uin | 0,8…Uin | 0,8…Uin | 0,85…Uin | 0,6…Uin | 0,6…Uin | 0,6…Uin | 0,8…Uin |
| Radna frekvencija, kHz | 500 | 850 | 850 | 250…2000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1500 |
| Eksterna sinhronizacija frekvencije (maks), kHz | br | br | br | 2000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1500 |
| Funkcije | Smooth start; prekostrujna zaštita; zaštita od pregrijavanja | |||||||
| Dodatne funkcije | ENABLE; PGOOD | OMOGUĆI | LNM; LCM; NASELITI; Zaštita od prenapona | OMOGUĆI | PGOOD; zaštita od padova napona; podešavanje struje prekida | |||
| Raspon radne temperature kristala, °C | -40…150 | |||||||
Svi novi mikrokrugovi impulsnog pretvarača imaju funkcije mekog starta, zaštite od prekomjerne struje i pregrijavanja.
Snažan i prilično dobar pretvarač napona za povećanje napona može se napraviti na bazi jednostavnog multivibratora.
U mom slučaju, ovaj pretvarač je napravljen samo za pregled rada, a napravljen je i kratak video o radu ovog invertera.
O krugu u cjelini - jednostavan push-pull inverter, teško je zamisliti jednostavnije. Glavni oscilator i istovremeno energetski dio su moćni tranzistori sa efektom polja (preporučljivo je koristiti prekidače poput IRFP260, IRFP460 i sl.) povezani pomoću multivibratorskog kola. Kao transformator možete koristiti gotov trans iz kompjuterskog napajanja (najveći transformator).
Za naše potrebe trebamo koristiti namotaje od 12 V i središnju točku (pletenica, slavina). Na izlazu transformatora napon može doseći i do 260 volti. Budući da je izlazni napon promjenjiv, potrebno ga je ispraviti diodnim mostom. Preporučljivo je sastaviti most od 4 odvojene diode; gotovi diodni mostovi su dizajnirani za mrežne frekvencije od 50 Hz, au našem kolu izlazna frekvencija je oko 50 kHz.
Obavezno koristite pulsne, brze ili ultra-brze diode s reverznim naponom od najmanje 400 Volti i dopuštenom strujom od 1 Ampera ili više. Možete koristiti diode MUR460, UF5408, HER307, HER207, UF4007 i druge.
Preporučujem korištenje istih dioda u glavnom krugu.
Inverterski krug radi na bazi paralelne rezonancije, stoga će radna frekvencija ovisiti o našem oscilatornom krugu - predstavljenom primarnim namotom transformatora i kondenzatorom paralelnim sa ovim namotom.
Što se tiče snage i performansi općenito. Ispravno sastavljeno kolo ne zahtijeva dodatno podešavanje i radi odmah. Tokom rada, ključevi se uopće ne bi trebali zagrijati ako izlaz transformatora nije opterećen. Struja praznog hoda pretvarača može doseći i do 300mA - to je norma, veća je već problem.
Uz dobre prekidače i transformator, možete bez problema ukloniti snagu u području od 300 W, u nekim slučajevima čak i 500 W. Ocjena ulaznog napona je prilično visoka, krug će raditi od izvora od 6 volti do 32 volta, nisam se usudio dati više.
Prigušnice - namotane žicom od 1,2 mm na žuto-bele prstenove sa grupne stabilizacijske prigušnice u napajanju računara. Broj zavoja svake prigušnice je 7, oba induktora su potpuno ista.
Kondenzatori paralelni s primarnim namotom mogu se lagano zagrijati tokom rada, pa vam savjetujem da koristite kondenzatore visokog napona radnog napona od 400 Volti ili više.
Krug je jednostavan i potpuno operativan, ali unatoč jednostavnosti i pristupačnosti dizajna, ovo nije idealna opcija. Razlog nije najbolje upravljanje ključem na terenu. U krugu nedostaje specijalizirani generator i upravljački krug, što ga čini neu potpunosti pouzdanim ako je krug namijenjen za dugotrajan rad pod opterećenjem. Kolo može napajati LDS i uređaje koji imaju ugrađen SMPS.
Važna karika - transformator - mora biti dobro namotana i pravilno fazirana, jer igra glavnu ulogu u pouzdanom radu pretvarača.
Primarni namotaj je 2x5 navoja sa sabirnicom od 5 žica 0,8 mm. Sekundarni namot je namotan žicom od 0,8 mm i sadrži 50 zavoja - to je u slučaju samonamotavanja transformatora.
Još prije Nove godine čitaoci su me zamolili da pregledam nekoliko konvertera.
Pa u principu mi nije teško, a i sam sam radoznao, naručio sam ga, dobio, isprobao.
Istina, više me je zanimao malo drugačiji konverter, ali nikad nisam došao do njega, pa ću o tome drugi put.
Pa, danas je pregled jednostavnog DC-DC pretvarača s navedenom strujom od 10 Ampera.
Unaprijed se izvinjavam na velikom kašnjenju sa objavljivanjem ove recenzije za one koji su je dugo čekali.
Za početak, karakteristike navedene na stranici proizvoda i malo objašnjenje i ispravka.
Ulazni napon: 7-40V
1, Izlazni napon: kontinuirano podesiv (1,25-35V)
2, Izlazna struja: 8A, 10A maksimalno vrijeme unutar (temperatura cijevi za napajanje prelazi 65 stupnjeva, molimo dodajte ventilator za hlađenje, 24V 12V 5A okret unutar obično se koristi na sobnoj temperaturi bez ventilatora)
3, Konstantni raspon: 0,3-10A (podesivi) modul preko 65 stepeni, molimo dodajte ventilator.
4, Skreni svjetla Struja: trenutna vrijednost * (0,1) Ova verzija je fiksna 0,1 puta (u stvari vrijednost struje okretanja lampe vjerovatno nije baš tačna) puna je uputstava za punjenje.
5, Minimalni pritisak: 1V
6, efikasnost konverzije: do oko 95% (izlazni napon, veća je efikasnost)
7, Radna frekvencija: 300KHZ
8, izlazno talasanje: oko talasanja 50mV (bez šuma) 20M propusni opseg (za referencu) Ulaz 24V Izlaz 12V 5A izmjereno
9, Radna temperatura: Industrijska klasa (-40℃ do +85℃)
10, struja bez opterećenja: tipično 20mA (24V prekidač 12V)
11, Regulacija opterećenja: ± 1% (konstantno)
12, Regulacija napona: ± 1%
13, Konstantna tačnost i temperatura: stvarni test, temperatura modula se mijenja od 25 stupnjeva do 60 stupnjeva, promjena je manja od 5% trenutne vrijednosti (trenutna vrijednost 5A)
Malo ću to prevesti na razumljiviji jezik.
1. Opseg podešavanja izlaznog napona - 1,25-35 volti
2. Izlazna struja - 8 A, moguće 10 ampera ali uz dodatno hlađenje pomoću ventilatora.
3. Opseg podešavanja struje 0,3-10 ampera
4. Prag za isključivanje indikacije punjenja je 0,1 podešene izlazne struje.
5. Minimalna razlika između ulaznog i izlaznog napona je 1 Volt (vjerovatno)
6. Efikasnost - do 95%
7. Radna frekvencija - 300 kHz
8. Mreškanje izlaznog napona, 50 mV pri struji od 5 A, ulazni napon 24 i izlaz 12 Volti.
9. Raspon radne temperature - od - 40 ℃ do + 85 ℃.
10. Sopstvena potrošnja struje - do 20mA
11. Tačnost tekućeg održavanja - ±1%
12. Preciznost održavanja napona - ±1%
13. Parametri su testirani u temperaturnom opsegu od 25-60 stepeni i promena je bila manja od 5% pri struji opterećenja od 5 A.
Narudžba je stigla u standardnoj plastičnoj vrećici, obilno omotanoj polietilenskom pjenastom trakom. Ništa nije oštećeno tokom procesa isporuke.
Unutra je bio moj eksperimentalni šal. 
Nema vanjskih komentara. Samo sam ga vrtio u rukama i nije se imalo šta zamjeriti, bio je uredan, a da sam zamijenio kondenzatore brendiranim, rekao bih da je prelijep.
Na jednoj strani ploče nalaze se dva terminala, ulaz i izlaz za napajanje. 
Na drugoj strani nalaze se dva triming otpornika za podešavanje izlaznog napona i struje. 
Dakle, ako pogledate fotografiju u trgovini, šal se čini prilično velikim.
Namjerno sam snimio prethodne dvije fotografije izbliza. Ali razumijevanje veličine dolazi kada stavite kutiju šibica pored nje.
Šal je stvarno mali, nisam gledala veličine kada sam ga naručila, ali mi se iz nekog razloga učinilo da je osjetno veći. :)
Dimenzije ploče - 65x37mm
Dimenzije transduktora - 65x47x24mm 
Ploča je dvoslojna, dvostrano montirana.
Takođe nije bilo komentara u vezi sa lemljenjem. Ponekad se dešava da su masivni kontakti loše zalemljeni, ali fotografija pokazuje da ovdje to nije slučaj.
Istina, elementi nisu numerisani, ali mislim da je to u redu, dijagram je prilično jednostavan. 
Pored napojnih elemenata, ploča sadrži i operaciono pojačalo koje napaja stabilizator 78L05, a tu je i jednostavan izvor referentnog napona sastavljen pomoću TL431. 
Ploča ima moćan PWM kontroler, a čak je i izolirana od hladnjaka.
Ne znam zašto je proizvođač izolovao čip od hladnjaka, jer to smanjuje prijenos topline, možda iz sigurnosnih razloga, ali pošto je ploča obično negdje ugrađena, čini mi se nepotrebnim. 
Budući da je ploča dizajnirana za prilično veliku izlaznu struju, kao dioda za napajanje korišten je prilično moćan diodni sklop, koji je također ugrađen na radijator i također izoliran od njega.
Po mom mišljenju, ovo je jako dobro rješenje, ali bi se moglo malo poboljšati ako bismo koristili sklop od 60 volti umjesto 100.
Prigušnica nije baš velika, ali na ovoj fotografiji se vidi da je namotana u dvije žice, što nije loše. 
1, 2 Na ulazu su instalirana dva kondenzatora od 470 µF x 50 V, a na izlazu dva kondenzatora od 1000 µF, ali 35 V.
Ako pratite listu deklariranih karakteristika, tada je izlazni napon kondenzatora prilično blizu, ali malo je vjerovatno da će itko smanjiti napon sa 40 na 35, a da ne spominjemo činjenicu da je 40 volti za mikro krug općenito maksimum ulazni napon.
3. Ulazni i izlazni konektori su označeni, doduše na dnu ploče, ali to nije posebno važno.
4. Ali otpornici za podešavanje nisu ni na koji način označeni.
Sa lijeve strane je podešavanje maksimalne izlazne struje, desno - napona. 
Sada pogledajmo malo deklarirane karakteristike i ono što zapravo imamo.
Gore sam napisao da pretvarač koristi moćan PWM kontroler, odnosno PWM kontroler sa ugrađenim tranzistorom snage.
Citirao sam i gore navedene karakteristike ploče, hajde da pokušamo to shvatiti.
Navedeno - Izlazni napon: kontinuirano podesiv (1,25-35V)
Ovdje nema pitanja, pretvarač će proizvesti 35 volti, čak 36 volti, u teoriji.
Navedeno - Izlazna struja: 8A, maksimalno 10A
I evo pitanja. Proizvođač čipa jasno ukazuje da je maksimalna izlazna struja 8 ampera. U karakteristikama mikrokola zapravo postoji linija - maksimalna granica struje je 10 Ampera. Ali ovo je daleko od maksimalne radne granice; 10 A je maksimum.
Navedeno - Radna frekvencija: 300KHZ
300 kHz je naravno cool, možete staviti prigušnicu u manjim dimenzijama, ali izvinite, u datasheetu jasno piše 180 kHz fiksna frekvencija, odakle dolazi 300?
Navedeno - Efikasnost konverzije: do oko 95%
Pa, ovdje je sve korektno, efikasnost je do 95%, proizvođač općenito tvrdi do 96%, ali to je u teoriji, pri određenom omjeru ulaznog i izlaznog napona. 
A ovdje je blok dijagram PWM kontrolera, pa čak i primjer njegove implementacije.
Inače, ovdje je jasno vidljivo da se za 8 ampera struje koristi prigušnica od najmanje 12 ampera, tj. 1,5 izlazne struje. Obično preporučujem korištenje 2x dionica.
Također pokazuje da se izlazna dioda može instalirati s naponom od 45 volti; diode s naponom od 100 volti obično imaju veći pad i, shodno tome, smanjuju učinkovitost.
Ako postoji cilj povećati efikasnost ove ploče, onda iz starih računarskih napajanja možete pokupiti diode tipa 20 Ampera 45 Volt ili čak 40 Ampere 45 Volt. 
U početku nisam želeo da crtam kolo; ploča na vrhu je prekrivena delovima, maskom, a takođe i sitotiskom, ali onda sam video da je sasvim moguće precrtati kolo i odlučio da ne menjam tradiciju :)
Nisam mjerio induktivnost induktora, 47 μH je uzeto iz tablice.
Krug koristi dvostruko operativno pojačalo, prvi dio se koristi za regulaciju i stabilizaciju struje, drugi za indikaciju. Vidi se da je ulaz drugog op-pojačala povezan preko razdjelnika od 1 do 11; općenito u opisu stoji 1 do 10, ali mislim da to nije fundamentalno. 
Prvi test je u stanju mirovanja, ploča je inicijalno konfigurisana za izlazni napon od 5 volti.
Napon je stabilan u opsegu napona napajanja od 12-26 Volti, potrošnja struje je ispod 20 mA jer se ne registruje ampermetrom napajanja. 
LED će svijetliti crveno ako je izlazna struja veća od 1/10 (1/11) podešene struje.
Ova indikacija se koristi za punjenje baterija, jer ako tokom procesa punjenja struja padne ispod 1/10, tada se obično smatra da je punjenje završeno.
One. Postavljamo struju punjenja na 4 A, svijetli crveno dok struja ne padne ispod 400mA.
Ali postoji upozorenje, ploča pokazuje samo smanjenje struje, struja punjenja se ne isključuje, već se jednostavno dodatno smanjuje. 
Za testiranje sam sastavio mali štand u kojem su učestvovali.
Olovka i papir, izgubio sam link :)
Ali tokom procesa testiranja, na kraju sam morao koristiti podesivo napajanje, jer se pokazalo da je zbog mojih eksperimenata poremećena linearnost mjerenja/podešavanja struje u rasponu od 1-2 A za moćno napajanje.
Kao rezultat toga, prvo sam izvršio testove grijanja i procijenio nivo talasanja. 
Testiranje se ovog puta dogodilo malo drugačije nego inače.
Temperature radijatora su mjerene na mjestima blizu energetskih komponenti, jer je temperaturu samih komponenti bilo teško izmjeriti zbog guste instalacije.
Osim toga, testiran je rad u sljedećim režimima.
Ulaz - izlaz - struja
14V - 5V - 2A
28V - 12V - 2A
14V - 5V - 4A
itd. do struje 7,5 A.
Zašto je testiranje obavljeno na tako lukav način?
1. Nisam bio siguran u pouzdanost ploče i povećavao sam struju postepeno mijenjajući različite načine rada.
2. Odabrana je konverzija 14 u 5 i 28 u 12 jer su to jedan od najčešće korišćenih režima, 14 (približni napon mreže putničkog automobila) u 5 (napon za punjenje tableta i telefona) . 28 (napon u vozilu) do 12 (jednostavno često korišteni napon.
3. U početku sam imao plan da testiram dok se ne ugasi ili pregori, ali planovi su se promijenili i imao sam neke planove za komponente sa ove ploče. Zato sam testirao samo do 7,5 A. Iako to na kraju ni na koji način nije utjecalo na ispravnost provjere.
Ispod je nekoliko grupnih fotografija na kojima ću pokazati 5 Volt 2 Ampere i 5 Volt 7.5 Ampere testove, kao i odgovarajući nivo talasanja.
Mreškanje na strujama od 2 i 4 ampera je bilo slično, a na strujama od 6 i 7,5 ampera također je bilo slično, tako da ne dajem srednje opcije. 
Isto kao gore, ali 28 V ulaz i 12 V izlaz. 
Toplotni uslovi pri radu sa ulazom od 28 volti i izlazom od 12.
Vidi se da nema smisla dalje povećavati struju, termovizir već pokazuje temperaturu PWM kontrolera na 101 stepen.
Za sebe koristim određenu granicu: temperatura komponenti ne bi trebala prelaziti 100 stepeni. Općenito, to ovisi o samim komponentama. na primjer, tranzistori i diodni sklopovi mogu sigurno raditi na visokim temperaturama, a bolje je da mikrokrugovi ne prelaze ovu vrijednost.
Naravno, na fotografiji se ne vidi mnogo, ploča je vrlo kompaktna, a u dinamici se malo bolje vidjelo. 
Pošto sam mislio da se ova ploča može koristiti kao punjač, skontao sam kako će funkcionisati u režimu gde je ulaz 19 volti (tipični napon napajanja laptopa), a izlaz 14,3 volti i 5,5 ampera (tipični parametri za punjenje akumulatora automobila).
Ovdje je sve prošlo bez problema, pa skoro bez problema, ali o tome kasnije. 
Rezultate mjerenja temperature sažeo sam u tabelu.
Sudeći po rezultatima testa, preporučio bih da se ploča ne koristi na strujama većim od 6 A, barem bez dodatnog hlađenja. 
Gore sam napisao da postoje neke karakteristike, objasniću.
Tokom testiranja primijetio sam da se ploča ponaša malo neprimjereno u određenim situacijama.
1.2 Postavio sam izlazni napon na 12 volti, struju opterećenja na 6 ampera, nakon 15-20 sekundi izlazni napon je pao ispod 11 volti, morao sam ga podesiti.
3.4 Izlaz je postavljen na 5 volti, ulaz je bio 14, ulaz je podignut na 28, a izlaz je pao na 4 volta. Na slici lijevo struja je 7,5 A, desno 6 A, ali struja nije igrala ulogu; kada napon poraste pod opterećenjem, ploča "resetuje" izlazni napon. 
Nakon ovoga, odlučio sam provjeriti efikasnost uređaja.
Proizvođač je dao grafikone za različite režime rada. Zanimaju me grafikoni sa izlazom 5 i 12 volti i ulazima 12 i 24, jer su najbliži mom testiranju.
Posebno se izjavljuje -
2A - 91%
4A - 88%
6A - 87%
7.5A - 85%
2A - 94%
4A - 94%
6A - 93%
7.5A - Nije deklarisano. 
Ono što je uslijedilo bila je u osnovi jednostavna provjera, ali sa nekim nijansama.
Test od 5 volti prošao je bez problema. 
Ali kod testa od 12 volti bilo je nekih posebnosti, opisat ću ih.
1. 28V ulaz, 12V izlaz, 2A, sve je u redu
2. 28V ulaz, 12V izlaz, 4A, sve je u redu
3. Podižemo struju opterećenja na 6 A, izlazni napon pada na 10.09
4. Ispravljamo ga tako što ga ponovo povećavamo na 12 volti.
5. Podignemo struju opterećenja na 7,5 A, ona ponovo opadne i ponovo je prilagodimo.
6. Snižavamo struju opterećenja na 2 A bez korekcije, izlazni napon raste na 16,84.
U početku sam htio pokazati kako je narastao na 17,2 bez opterećenja, ali sam odlučio da bi to bilo netačno i dao sam fotografiju gdje je opterećenje.
Da tužno je :( 
Pa, u isto vrijeme sam provjerio efikasnost u načinu punjenja automobilske baterije iz napajanja laptopa.
Ali i tu postoje neke posebnosti. U početku je izlaz bio postavljen na 14,3 V, izvršio sam test grijanja i ostavio ploču na stranu. ali onda sam se sjetio da želim provjeriti efikasnost.
Priključujem hlađenu ploču i promatram napon od oko 14,59 Volti na izlazu, koji je pao na 14,33-14,35 kako se zagrijao.
One. U stvari, ispostavilo se da ploča ima nestabilnost izlaznog napona. i ako takav zalet nije toliko kritičan za olovno-kiselinske baterije, onda se litijumske baterije ne mogu puniti sa takvom pločom kategorički. 
Završio sam dva testa efikasnosti.
Zasnovani su na dva rezultata mjerenja, iako se na kraju ne razlikuju mnogo.
P out - izračunata izlazna snaga, vrijednost trenutne potrošnje je zaokružena, P out DCL - izlazna snaga mjerena elektronskim opterećenjem. Ulazni i izlazni naponi su mjereni direktno na terminalima ploče.
Shodno tome, dobijena su dva rezultata mjerenja efikasnosti. Ali u svakom slučaju, jasno je da je efikasnost približno slična deklariranoj, iako nešto manja.
Duplicirat ću ono što je navedeno u podacima
Za ulaz od 12 volti i izlaz od 5 volti
2A - 91%
4A - 88%
6A - 87%
7.5A - 85%
Za 24V ulaz i 12V izlaz.
2A - 94%
4A - 94%
6A - 93%
7.5A - Nije deklarisano.
I šta se desilo u stvarnosti. Mislim da ako moćnu diodu zamijenite njenim niskonaponskim analogom i ugradite prigušnicu dizajniranu za veću struju, moći ćete izvući još par postotaka. 
Čini se da je to sve, a čak znam šta čitaoci misle -
Zašto nam treba gomila testova i nerazumljivih fotografija, samo nam recite šta je na kraju dobro ili ne :)
I donekle će čitaoci biti u pravu, uglavnom, recenziju se može skratiti 2-3 puta uklanjanjem nekih fotografija sa testovima, ali ja sam se već navikao, izvini.
I tako rezime.
pros
Prilično kvalitetna proizvodnja
Mala velicina
Širok raspon ulaznih i izlaznih napona.
Dostupnost indikacije kraja punjenja (smanjenje struje punjenja)
glatko podešavanje struje i napona (bez problema možete podesiti izlazni napon sa tačnošću od 0,1 volta
Odlično pakovanje.
Minusi.
Za struje iznad 6 A, bolje je koristiti dodatno hlađenje.
Maksimalna struja nije 10, već 8 Ampera.
Niska tačnost održavanja izlaznog napona, njegova moguća zavisnost od struje opterećenja, ulaznog napona i temperature.
Ponekad je ploča počela da "zvuči", to se dogodilo u vrlo uskom rasponu podešavanja, na primjer, promijenim izlaz sa 5 na 12 i na 9,5-10 volti tiho pišti.
Poseban podsjetnik:
Ploča prikazuje samo pad struje, ne može isključiti punjenje, to je samo pretvarač.
Moje mišljenje. Pa, iskreno, kad sam prvi put uzeo ploču u ruke i uvrnuo je, pregledavajući je sa svih strana, htio sam je pohvaliti. Urađeno pažljivo, nije bilo posebnih zamjerki. Kad sam ga povezao, nisam baš htio da psujem, pa grije se, tako se svi griju, to je u suštini normalno.
Ali kada sam vidio kako je izlazni napon skočio iz bilo čega, uznemirio sam se.
Ne želim da istražujem ove probleme jer to treba da uradi proizvođač koji od toga zarađuje, ali pretpostavljam da je problem u tri stvari
1. Duga putanja povratne sprege koja ide gotovo duž perimetra ploče
2. Trimer otpornici instalirani blizu vrućeg čoka
3. Gas se nalazi tačno iznad čvora gde je koncentrisana "tanka" elektronika.
4. Neprecizni otpornici se koriste u krugovima povratne sprege.
Zaključak - sasvim je prikladan za nezahtjevno opterećenje, do 6 ampera sigurno, dobro radi. Alternativno, korištenje ploče kao drajvera za LED diode velike snage će dobro funkcionirati.
Upotreba kao punjač je vrlo upitna i u nekim slučajevima opasna. Ako olovna kiselina i dalje normalno reagira na takve razlike, tada se litij ne može puniti, barem bez modifikacije.
To je sve, kao i uvijek, čekam komentare, pitanja i dopune.
Proizvod je dat za pisanje recenzije od strane trgovine. Recenzija je objavljena u skladu sa klauzulom 18 Pravila sajta.
Planiranje kupovine +121 Dodaj u favorite Svidjela mi se recenzija +105 +225- U kontaktu sa 0
- Google+ 0
- uredu 0
- Facebook 0
