Miért van szüksége frekvenciaváltóra - a frekvenciaváltó feladatai és előnyei. Mi az a feszültséginverter, hogyan működik, az inverter alkalmazása A frekvenciaváltó működési elve

Természetesen ez az eszköz rendkívül primitív, és inkább az elme edzése. A stabilabb működés érdekében ki kell egészíteni egy egyszerű vezérlési sémával, amely sokkal pontosabban tartja fenn a leállási küszöböt:

A feszültségátalakítókat széles körben használják mind a mindennapi életben, mind a gyártásban. Gyártás és ipar számára leggyakrabban megrendelésre készülnek, mert erős átalakítóra van szükségük, és nem mindig szabványos feszültséggel. A kimeneti és bemeneti paraméterek standard értékeit gyakran használják háztartási körülmények között. Vagyis a feszültségátalakító egy elektronikus eszköz, amelyet arra terveztek, hogy megváltoztassa az elektromosság típusát, nagyságát vagy frekvenciáját.

Funkciójuk szerint a következőkre oszthatók:

1. Süllyesztés;
2. Növekvő;
3. transzformátor nélküli;
4. inverter;
5. Állítható a kimeneti AC feszültség frekvenciájának és nagyságának beállításával;
6. Állítható az állandó kimeneti feszültség értékének beállításával.

Némelyikük speciális hermetikus kivitelben készülhet, az ilyen típusú eszközöket nedves helyiségekhez, vagy általában víz alá történő felszereléshez használják.

Tehát mik az egyes típusok?

Nagyfeszültségű feszültség átalakító

Egy ilyen elektronikus eszköz, amelyet váltakozó vagy közvetlen nagyfeszültség (több ezer voltig) fogadására terveztek. Ilyen eszközökkel például nagyfeszültségű energiát állítanak elő televíziós kineszkópokhoz, valamint laboratóriumi kutatásokhoz és többszörös feszültségű elektromos berendezések teszteléséhez. A 6 kV-os névleges feszültségű olajkapcsolók kábeleit vagy tápáramköreit 30 kV-os és magasabb feszültséggel tesztelik, azonban ennek a feszültségértéknek nincs nagy teljesítménye, és meghibásodáskor azonnal kikapcsol. Ezek az átalakítók meglehetősen kompaktak, mivel a személyzetnek kell őket egyik alállomásról a másikra szállítani, leggyakrabban kézzel. Meg kell jegyezni, hogy minden laboratóriumi tápegység és konverter szinte referencia, pontos feszültséggel rendelkezik.

A fénycsövek indításához egyszerűbb nagyfeszültségű átalakítókat használnak. Az önindító és a fojtószelep révén nagymértékben növelheti az impulzust a kívánt értékre, aminek lehet elektronikus vagy elektromechanikus alapja.

Az alacsonyabb feszültséget magas feszültséggé alakító ipari berendezések számos védelemmel rendelkeznek, és fokozó transzformátorokon (PTN) hajtják végre. Itt van az egyik ilyen áramkör, amely 8-16 ezer voltos kimenetet ad, miközben csak körülbelül 50 V szükséges a működéséhez.

Tekintettel arra, hogy a transzformátorok tekercseiben meglehetősen nagy feszültség keletkezik és áramlik, ezeknek a tekercseknek a szigetelésével és minőségével szemben magas követelményeket támasztanak. A koronakisülések lehetőségének kiküszöbölése érdekében a nagyfeszültségű egyenirányító részeit óvatosan, sorja és éles sarkok nélkül kell a táblához forrasztani, majd mindkét oldalról epoxigyantával vagy paraffin réteggel 2 kell feltölteni. .. 3 mm vastag, amely biztosítja az egymástól való elszigetelést. Néha ezeket az elektronikus rendszereket és eszközöket emelőfeszültség-átalakítónak nevezik.

A következő áramkör egy lineáris rezonáns feszültség átalakító, amely boost üzemmódban működik. Az U növelő funkcióinak szétválasztásán és teljesen eltérő kaszkádokban történő egyértelmű stabilizálásán alapul.

Ugyanakkor egyes inverteregységek minimális veszteséggel üzemképessé tehetők a tápkapcsolókon, valamint a kiegyenesített hídon, ahol magas feszültség jelenik meg.

Feszültség átalakító otthonra

Egy hétköznapi ember gyakran találkozik otthoni feszültség-átalakítókkal, mivel sok eszköz rendelkezik tápegységgel. Leggyakrabban ezek galvanikus leválasztású leléptető átalakítók. Például mobiltelefonok és laptopok töltők, helyhez kötött személyi számítógépek, rádiók, sztereó rendszerek, különféle médialejátszók, és ez a lista nagyon sokáig folytatható, hiszen ezek változatossága és a mindennapi életben való alkalmazása az utóbbi időben igen széles.

A szünetmentes tápegységek energiatárolókkal vannak felszerelve akkumulátorok formájában. Az ilyen eszközöket a fűtési rendszer hatékonyságának fenntartására is használják váratlan áramkimaradás esetén. Előfordul, hogy az otthoni konvertereket inverteres áramkör szerint lehet készíteni, vagyis egy kémiai reakció miatt működő DC forráshoz (akkumulátorhoz) csatlakoztatva normál váltakozó feszültséget kaphat a kimeneten, amelynek értéke legyen 220 volt. Ezen áramkörök jellemzője, hogy a kimeneten tiszta szinuszos jelet kapnak.

A konverterek mindennapi életében használt egyik nagyon fontos jellemző a jel stabil értéke a készülék kimenetén, függetlenül attól, hogy hány voltos a bemenetére. A tápegységek ezen funkcionális jellemzője annak a ténynek köszönhető, hogy a mikroáramkörök és más félvezető eszközök stabil és folyamatos működéséhez egyértelműen normalizált feszültségre van szükség, és még hullámzás nélkül is.

A ház vagy lakás átalakító kiválasztásának fő kritériumai a következők:

1. Erő;
2. A bemeneti és kimeneti feszültség értéke;
3. A stabilizáció lehetősége és határai;
4. A terhelés áramának nagysága;
5. A fűtés minimalizálása, vagyis jobb, ha az átalakító teljesítménytartalékkal rendelkező üzemmódban működik;
6. A készülék szellőzése lehet természetes vagy kényszerített;
7. Jó hangszigetelés;
8. Túlterhelés és túlmelegedés elleni védelem.

A feszültségátalakító kiválasztása nem egyszerű feladat, mert a megfelelően megválasztott átalakítótól is függ a meghajtott készülék működése.

Transzformátor nélküli feszültségátalakítók

Az utóbbi időben nagyon népszerűvé váltak, mivel sok pénzt kell költeni a gyártásukra, és különösen a transzformátorok gyártására, mivel tekercselésük színesfémből készül, amelynek ára folyamatosan növekszik. Az ilyen konverterek fő előnye természetesen az ár. A negatív oldalak között van egy, amely jelentősen megkülönbözteti a transzformátoros tápegységektől és konverterektől. Egy vagy több félvezető eszköz meghibásodása következtében az összes kimenő energia a fogyasztó termináljaira kerülhet, és ez minden bizonnyal letiltja azt. Itt van egy egyszerű AC-DC átalakító. A szabályozó elem szerepét a tirisztor tölti be.

Egyszerűbb a helyzet azokkal az átalakítókkal, amelyekben nincs transzformátor, hanem feszültségnövelő berendezés alapján és üzemmódban működnek. Itt még egy vagy több elem felszabadulásakor sem jelenik meg veszélyes pusztító energia a terhelésen.

DC feszültség átalakítók

Az AC-DC konverter a leggyakrabban használt ilyen típusú eszköz. A mindennapi életben ezek mindenféle tápegység, a termelésben és az iparban pedig tápegységek:

• Minden félvezető áramkör;
• Szinkronmotorok és egyenáramú motorok gerjesztőtekercsei;
• Olajkapcsolók mágnestekercsei;
• Üzemi áramkörök és kioldó áramkörök, ahol a tekercsek egyenáramot igényelnek.

A tirisztoros feszültségátalakító a leggyakrabban használt készülék erre a célra. Ezeknek az eszközöknek a jellemzője a váltakozó feszültség teljes, és nem részleges átalakítása egyenfeszültséggé, mindenféle hullámosság nélkül. Az ilyen típusú nagy teljesítményű feszültségátalakítónak szükségszerűen hűtőbordákat és ventilátorokat kell tartalmaznia a hűtéshez, mivel minden elektronikus alkatrész hosszú ideig és problémamentesen működhet csak üzemi hőmérsékleten.

Állítható feszültség átalakító

Ezeket az eszközöket úgy tervezték, hogy mind a feszültség felfelé, mind a lefelé irányuló üzemmódban működjenek. Leggyakrabban ezek még mindig olyan eszközök, amelyek a kimenő jel zökkenőmentes beállítását végzik, amely alacsonyabb, mint a bemenet. Vagyis 220 voltot adunk a bemenetre, és a kimeneten állítható állandó értéket kapunk, például 2 és 30 volt között. Az ilyen nagyon finom beállítású műszereket mutató és digitális műszerek laboratóriumi tesztelésére használják. Nagyon kényelmes, ha digitális jelzővel vannak felszerelve. El kell ismerni, hogy minden rádióamatőr ezt a típust vette első munkái alapjául, mivel bizonyos berendezések tápellátása eltérő méretű lehet, és ez az áramforrás nagyon univerzálisnak bizonyult. A fiatal rádióamatőrök fő problémája a jó minőségű és tartós konverter készítése.

Inverteres feszültség átalakító

Az ilyen típusú konverterek az innovatív kompakt hegesztőberendezések alapjai. A 220 V váltakozó feszültséget kapva a készülék kiegyenesíti, majd ismét váltakozóvá teszi, de már több tízezer Hz frekvenciával. Ez lehetővé teszi a kimenetre szerelt hegesztő transzformátor méreteinek jelentős csökkentését.

Az inverteres módszert a fűtőkazánok akkumulátorról történő táplálására is használják váratlan áramkimaradás esetén. Ennek köszönhetően a rendszer tovább működik, és 220 V AC feszültséget kap 12 V egyenfeszültségről. Az erre a célra szolgáló nagy teljesítményű emelőberendezést nagy kapacitású akkumulátorról kell üzemeltetni, attól függ, meddig látja el árammal a kazánt. Vagyis a kapacitás kulcsszerepet játszik ebben.

Nagyfrekvenciás feszültség átalakító

A boost konverterek használatának köszönhetően lehetővé válik az áramköröket alkotó összes elektronikus és elektromágneses elem méretének csökkentése, ami azt jelenti, hogy a transzformátorok, tekercsek, kondenzátorok stb. költsége is csökken. Igaz, ez okozhatja nagyfrekvenciás rádióinterferencia, amely befolyásolja más elektronikus rendszerek, sőt a hagyományos rádiók működését is, ezért megbízhatóan le kell árnyékolni a házukat. A jelátalakító és interferencia számítását magasan képzett személyzetnek kell elvégeznie.

Mi az ellenállás a feszültségátalakítóval szemben?
Ez egy speciális típus, amelyet csak mérőműszerek, különösen ohmmérők gyártásához és gyártásához használnak. Hiszen az ohmmérő, vagyis az ellenállást mérő készülék alapja az U esés mérése és tárcsa vagy digitális jelzőkké alakítása. A méréseket általában az egyenáramhoz viszonyítva végzik. A mérőátalakító egy olyan technikai eszköz, amellyel egy mért értéket más értékké vagy mérőjellé alakítanak át, amely alkalmas feldolgozásra, tárolásra, további átalakításokra, kijelzésre és továbbításra. Minden mérőeszköz része.

Áram-feszültség átalakító

A legtöbb esetben az összes elektronikus áramkörre szükség van a feszültségként ábrázolt jelek feldolgozásához. Néha azonban meg kell küzdenie egy áram formájában megjelenő jellel. Ilyen jelek például egy fotoellenállás vagy fotodióda kimenetén fordulnak elő. Ekkor kívánatos az áramjelet mielőbb feszültséggé alakítani. A feszültség-áram átalakítókat akkor használják, ha a terhelésben lévő áramnak arányosnak kell lennie az U bemenettel, és nem függhet az R terheléstől. Különösen állandó U bemenet esetén a terhelésben lévő áram is állandó lesz, ezért az ilyen konvertereket néha hagyományosan áramstabilizátoroknak nevezik.

Feszültségváltó javítása

Ezeket az eszközöket jobb az egyik feszültségtípus másikra való átalakításához olyan szervizközpontokban javítani, ahol a személyzet magasan képzett, és ezt követően garanciát nyújt az elvégzett munkára. Leggyakrabban minden modern, kiváló minőségű konverter több száz elektronikus alkatrészből áll, és ha nincsenek nyilvánvalóan kiégett elemek, akkor nagyon nehéz lesz megtalálni a meghibásodást és kijavítani. Egyes ilyen típusú kínai olcsó készülékek alapvetően meg vannak fosztva a javítás lehetőségétől, ami nem mondható el a hazai gyártókról. Igen, talán kissé terjedelmesek és nem kompaktak, de javításra szorulnak, mivel sok alkatrészük cserélhető hasonlóra.

A DC/DC átalakítókat széles körben használják különféle elektronikus berendezések táplálására. Használják számítástechnikai eszközökben, kommunikációs eszközökben, különféle vezérlő- és automatizálási áramkörökben stb.

Transzformátor tápegységek

A hagyományos transzformátoros tápegységekben a hálózati feszültséget transzformátor segítségével alakítják át, leggyakrabban lecsökkentve, a kívánt értékre. Csökkentett feszültség és kondenzátorszűrővel simított. Ha szükséges, az egyenirányító után félvezető stabilizátort helyezünk el.

A transzformátor tápegységei általában lineáris stabilizátorokkal vannak felszerelve. Az ilyen stabilizátoroknak legalább két előnyük van: ez az alacsony költség és a kis számú alkatrész a kábelkötegben. Ezeket az előnyöket azonban felemészti az alacsony hatásfok, mivel a bemeneti feszültség jelentős részét a vezérlőtranzisztor fűtésére használják, ami teljesen elfogadhatatlan a hordozható elektronikus eszközök táplálására.

DC/DC átalakítók

Ha a berendezést galvanikus cellák vagy akkumulátorok táplálják, akkor a feszültség átalakítása a kívánt szintre csak DC / DC átalakítók segítségével lehetséges.

Az ötlet meglehetősen egyszerű: a DC feszültséget váltakozó árammá alakítják, általában több tíz vagy akár több száz kilohertzes frekvenciával, felemelkedik (esik), majd egyenirányítja és betáplálja a terhelésbe. Az ilyen átalakítókat gyakran impulzus-átalakítóknak nevezik.

Példa erre az 1,5 V-ról 5 V-ra növelt konverter, amely csak egy számítógép USB kimeneti feszültsége. Hasonló kis teljesítményű konvertert árulnak az Aliexpressen.

Rizs. 1. Átalakító 1,5V / 5V

Az impulzusátalakítók azért jók, mert nagy hatásfokkal rendelkeznek, 60...90%-on belül. Az impulzusátalakítók másik előnye a bemeneti feszültségek széles skálája: a bemeneti feszültség lehet alacsonyabb, mint a kimeneti feszültség, vagy sokkal magasabb is lehet. Általában a DC / DC konverterek több csoportra oszthatók.

Átalakító osztályozás

Leeresztés, angol terminológiával step-down vagy bak

Ezeknek az átalakítóknak a kimeneti feszültsége általában alacsonyabb, mint a bemeneti feszültség: a vezérlőtranzisztor fűtéséhez szükséges nagy veszteség nélkül csak néhány volt feszültséget kaphat 12 ... 50 V bemeneti feszültség mellett. Az ilyen konverterek kimeneti árama a terhelés igényeitől függ, ami viszont meghatározza az átalakító áramköri felépítését.

A chopper bakkonverter másik angol neve. Ennek a szónak az egyik fordítása a törő. A szakirodalomban a bakkonvertert néha "choppernek" is nevezik. Egyelőre csak emlékezzen erre a kifejezésre.

Növekvő, angol terminológiában step-up vagy boost

Ezen konverterek kimeneti feszültsége nagyobb, mint a bemeneti feszültség. Pl. 5V-os bemeneti feszültséggel akár 30V-os feszültség is elérhető a kimeneten, ennek zökkenőmentes szabályozása, stabilizálása lehetséges. A booster konvertereket gyakran boostereknek nevezik.

Univerzális konverterek - SEPIC

Ezeknek a konvertereknek a kimeneti feszültsége akkor van egy adott szinten, ha a bemeneti feszültség magasabb vagy alacsonyabb, mint a bemeneti feszültség. Olyan esetekben ajánlott, amikor a bemeneti feszültség jelentősen eltérhet. Például egy autóban az akkumulátor feszültsége 9 ... 14 V között változhat, és stabil 12 V feszültség szükséges.

Invertáló konverterek - invertáló konverter

Ezeknek a konvertereknek az a fő funkciója, hogy fordított polaritású feszültséget állítsanak elő a kimeneten az áramforráshoz képest. Nagyon kényelmes olyan esetekben, amikor például bipoláris áramra van szükség.

Az említett konverterek mindegyike lehet stabilizált vagy nem stabilizált, a kimeneti feszültség galvanikusan csatlakoztatható a bemeneti feszültséghez, vagy galvanikus feszültségleválasztással rendelkezik. Minden attól függ, hogy melyik eszközben használják az átalakítót.

A DC/DC konverterekkel kapcsolatos további történethez való továbblépéshez legalább általánosságban meg kell értenie az elméletet.

Chopper bak konverter - bak típusú konverter

Működési diagramja az alábbi ábrán látható. A vezetékeken lévő nyilak mutatják az áramok irányát.

2. ábra. A chopper stabilizátor működési diagramja

Az Uin bemeneti feszültséget a bemeneti szűrőre - Cin kondenzátorra - kapcsoljuk. A VT tranzisztor kulcselemként szolgál, nagyfrekvenciás áramkapcsolást hajt végre. Bármelyik lehet. Ezeken a részleteken kívül az áramkör tartalmaz egy VD kisülési diódát és egy kimeneti szűrőt - LCout, amelyből a feszültség az Rn terhelésre kerül.

Könnyen belátható, hogy a terhelés sorba van kötve a VT és L elemekkel. Ezért az áramkör szekvenciális. Hogyan történik a feszültségesés?

Impulzusszélesség-moduláció - PWM

A vezérlőáramkör téglalap alakú impulzusokat állít elő állandó frekvenciával vagy állandó periódussal, ami lényegében ugyanaz. Ezeket az impulzusokat a 3. ábra mutatja.

3. ábra. Irányítsd az impulzusokat

Itt t az impulzusidő, a tranzisztor nyitott, tp a szünetidő, a tranzisztor zárva van. A ti/T arányt munkaciklusnak nevezzük, D betűvel jelöljük, és %%-ban vagy egyszerűen számokban fejezzük ki. Például, ha D egyenlő 50%-kal, akkor kiderül, hogy D=0,5.

Így D 0-tól 1-ig változhat. D=1 értéknél a kulcstranzisztor teljes vezetési állapotban van, D=0 esetén pedig levágott állapotban, egyszerűen fogalmazva zárt. Könnyen kitalálható, hogy D=50%-nál a kimeneti feszültség egyenlő lesz a bemeneti feszültség felével.

Teljesen nyilvánvaló, hogy a kimeneti feszültség szabályozása a t vezérlőimpulzus szélességének változtatásával, sőt, a D együttható változtatásával történik. Ezt a szabályozási elvet (PWM) nevezzük. Szinte minden kapcsolóüzemű tápegységben a PWM segítségével stabilizáljuk a kimeneti feszültséget.

A 2. és 6. ábrán látható áramkörökben a PWM a "Control Circuit" feliratú dobozokban van "rejtve", amely néhány további funkciót is ellát. Ez lehet például a kimeneti feszültség lágy indítása, távoli aktiválás vagy az átalakító rövidzárlat elleni védelme.

Általánosságban elmondható, hogy az átalakítókat olyan széles körben használják, hogy az elektronikus alkatrészek gyártói minden alkalomra elindították a PWM vezérlők gyártását. A kínálat olyan nagy, hogy felsorolásukból egy egész könyvre lenne szükség. Emiatt senkinek sem jut eszébe, hogy diszkrét elemekre, vagy ahogy szokták mondani „laza” szavakra konvertereket szerelni.

Sőt, az Aliexpressen vagy az Ebay-en alacsony áron vásárolhatók kész kis teljesítmény-átalakítók. Ugyanakkor az amatőr kivitelben történő telepítéshez elegendő a vezetékeket a kártya bemenetéhez és kimenetéhez forrasztani, és beállítani a szükséges kimeneti feszültséget.

De térjünk vissza a 3. ábrához. Ebben az esetben a D együttható határozza meg, hogy meddig lesz nyitva (1. fázis) vagy zárva (2. fázis). Ennél a két fázisnál az áramkör két ábrával ábrázolható. Az ábrákon NEM MUTATJA azokat az elemeket, amelyeket ebben a fázisban nem használnak.

4. ábra. 1. fázis

Amikor a tranzisztor nyitva van, az áramforrás (galvanikus cella, akkumulátor, egyenirányító) árama áthalad az L induktív fojtótekercsen, az Rn terhelésen és a Cout töltőkondenzátoron. Ebben az esetben áram folyik át a terhelésen, a Cout kondenzátor és az L tekercs energiát halmoz fel. Az iL áram FOKOZATOSAN NÖVEKEDIK az induktor induktivitásának hatására. Ezt a fázist szivattyúzásnak nevezik.

Miután a terhelés feszültsége eléri a megadott értéket (amelyet a vezérlőkészülék beállítása határoz meg), a VT tranzisztor bezárul, és a készülék átvált a második fázisra - a kisülési fázisra. A zárt tranzisztor egyáltalán nem látható az ábrán, mintha nem is létezne. De ez csak azt jelenti, hogy a tranzisztor zárva van.

5. ábra. 2. fázis

Amikor a VT tranzisztor zárva van, az induktorban nincs energia utánpótlás, mivel a tápegység le van választva. Az L induktivitás igyekszik megakadályozni az induktor tekercsén átfolyó áram (önindukció) nagyságának és irányának változását.

Ezért az áram nem tud leállni azonnal, és a „diódaterhelés” áramkörön keresztül zár. Emiatt a VD diódát kisülési diódának nevezték. Általában ez egy nagy sebességű Schottky-dióda. A 2. fázis szabályozási periódusa után az áramkör 1. fázisra kapcsol, a folyamat ismétlődik. A vizsgált áramkör kimenetén a maximális feszültség egyenlő lehet a bemenettel, és nem több. A boost konvertereket a bemeneti feszültségnél nagyobb kimeneti feszültség elérésére használják.

Egyelőre csak az induktivitás tényleges értékét kell felidézni, amely meghatározza a szaggató két üzemmódját. Elégtelen induktivitás esetén az átalakító nem folytonos áramok üzemmódjában fog működni, ami teljesen elfogadhatatlan a tápegységek számára.

Ha az induktivitás elég nagy, akkor a működés folyamatos áramok üzemmódban történik, ami lehetővé teszi a kimeneti szűrők használatával állandó feszültség elérését elfogadható hullámossági szint mellett. A boost konverterek folyamatos áram üzemmódban is működnek, amiről az alábbiakban lesz szó.

A hatékonyság némi növelése érdekében a VD kisülési diódát MOSFET tranzisztorra cserélik, amelyet a megfelelő időben nyit a vezérlő áramkör. Az ilyen konvertereket szinkronnak nevezzük. Használatuk akkor indokolt, ha az átalakító teljesítménye elég nagy.

Növelje vagy fokozza a konvertereket

A fokozatos konvertereket főként alacsony feszültségű tápellátásra használják, például két vagy három akkumulátorról, és a kialakítás egyes alkatrészei 12 ... 15 V feszültséget igényelnek alacsony áramfelvétel mellett. Elég gyakran a boost konvertert röviden és egyértelműen "fokozó" szónak nevezik.

6. ábra. A boost konverter működési diagramja

Az Uin bemeneti feszültség a Cin bemeneti szűrőre kerül, és a sorba kötött L-re, valamint a VT kapcsolótranzisztorra. A tekercs csatlakozási pontjához és a tranzisztor leeresztőjéhez VD dióda csatlakozik. A Load Rl és a Cout söntkondenzátor a dióda másik kivezetésére csatlakozik.

A VT tranzisztort egy vezérlőáramkör vezérli, amely stabil frekvenciavezérlő jelet állít elő, beállítható D munkaciklussal, csakúgy, mint a szaggató áramkör leírásánál egy kicsit magasabban (3. ábra). A VD dióda a megfelelő időben blokkolja a kulcstranzisztor terhelését.

Amikor a kulcstranzisztor nyitva van, az L tekercs kimenete, a séma szerint, az Uin áramforrás negatív pólusához csatlakozik. Az áramforrásból érkező növekvő áram (az induktivitás befolyását befolyásolja) a tekercsen és a nyitott tranzisztoron keresztül áramlik, az energia felhalmozódik a tekercsben.

Ekkor a VD dióda blokkolja a terhelést és a kimeneti kondenzátort a kapcsolóáramkörből, ezáltal megakadályozza a kimeneti kondenzátor kisülését a nyitott tranzisztoron keresztül. A terhelést ebben a pillanatban a Cout kondenzátorban tárolt energia táplálja. Természetesen a kimeneti kondenzátor feszültsége csökken.

Amint a kimeneti feszültség valamivel alacsonyabb lesz a megadott értéknél (amelyet a vezérlőáramkör beállításai határoznak meg), a VT kulcstranzisztor zár, és az induktorban tárolt energia újratölti a Cout kondenzátort a VD diódán keresztül, amely táplálja a terhelést. . Ebben az esetben az L tekercs önindukciós EMF-je hozzáadódik a bemeneti feszültséghez, és átkerül a terhelésre, ezért a kimeneti feszültség nagyobb, mint a bemeneti feszültség.

Amikor a kimeneti feszültség eléri a beállított stabilizációs szintet, a vezérlő áramkör kinyitja a VT tranzisztort, és a folyamat megismétlődik az energiatárolási fázistól.

Univerzális konverterek - SEPIC (egyvégű primer induktoros konverter vagy aszimmetrikusan terhelt primer tekercses konverter).

Az ilyen konvertereket főként akkor használják, ha a terhelés kis teljesítményű, és a bemeneti feszültség a kimeneti feszültséghez képest felfelé vagy lefelé változik.

7. ábra. A SEPIC konverter működési diagramja

Nagyon hasonló a 6. ábrán látható erősítő konverter áramköréhez, de további elemei vannak: egy C1 kondenzátor és egy L2 tekercs. Ezek az elemek biztosítják az átalakító működését feszültségcsökkentési módban.

A SEPIC konvertereket olyan esetekben használják, amikor a bemeneti feszültség széles tartományban változik. Példa erre a 4V-35V-1,23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down átalakító szabályozó. Ezen a néven árulnak a kínai üzletekben egy konvertert, melynek áramköre a 8. ábrán látható (a képre kattintva nagyítható).

8. ábra. A SEPIC konverter sematikus diagramja

A 9. ábra a tábla megjelenését mutatja a fő elemek megjelölésével.

9. ábra. A SEPIC konverter megjelenése

Az ábra a 7. ábra szerinti fő alkatrészeket mutatja. Vegye figyelembe a két L1 L2 tekercs jelenlétét. Ezzel a jellel megállapíthatja, hogy ez egy SEPIC konverter.

A tábla bemeneti feszültsége 4 ... 35 V között lehet. Ebben az esetben a kimeneti feszültség 1,23 ... 32 V között állítható. Az átalakító működési frekvenciája 500 kHz. Kis méreteivel, 50 x 25 x 12 mm-es kártya 25 watt teljesítményt biztosít. Maximális kimeneti áram 3A-ig.

De itt egy megjegyzést kell tenni. Ha a kimeneti feszültség 10 V-ra van állítva, akkor a kimeneti áram nem lehet nagyobb, mint 2,5 A (25 W). 5 V kimeneti feszültség és 3 A maximális áramerősség mellett a teljesítmény csak 15 W lesz. A legfontosabb dolog itt az, hogy ne vigyük túlzásba: vagy ne lépje túl a maximálisan megengedett teljesítményt, vagy ne lépje túl a megengedett áramot.

A feszültségátalakító egy olyan eszköz, amely megváltoztatja az áramkör feszültségét. A külföldi szakirodalomban ez benne van: váltakozó feszültségű áramkörökre vonatkozik, egyébként az eszközt DC átalakítónak nevezik. Ez utóbbiak a család teljes jogú tagjainak számítanak.

A feszültségátalakítók célja

Ilyen eszközök alkalmazásának szükségessége akkor merül fel, ha egy elektromos berendezést olyan régióban kell megvalósítani, ahol az ipari áramellátó hálózatok szabványai eltérnek a termékfejlesztők által meghatározottaktól. Az USA feszültségfrekvenciái és amplitúdója szemben áll Európával, Oroszországgal. Számos okot látunk. A Tesla észrevette: a frekvencia növekedésével drámaian csökkenthető a transzformátor réztekercsének súlya, amikor a paraméter eléri a 700 Hz-et, az elektromosság nagymértékben biztonságossá válik az emberi test számára. Ezzel párhuzamosan nőnek a magok veszteségei, megindul az elektromágneses hullám kisugárzása az űrbe.

Feszültség átalakító

Az érvek súlyát értékelve az Egyesült Államok Nikola Tesla hatására legalizálta a 60 Hz-es frekvenciát. Oroszországban (Európa) tudomásul vették a híres mérnök Dolivo-Dobrovolsky érveit (ő alátámasztotta a háromfázisú hálózatok használatának jövedelmezőségét). Eurázsia egész területén az 50 Hz lett a de facto szabvány. A feszültség amplitúdókat kényelmesnek választottuk. A 220 volt veszélyes az emberre, a fogyasztó egyidejűleg kevesebb áramot költ. A rézvezetők keresztmetszete jelentősen csökkenthető. Az amerikai 110 V AC nem tekinthető teljesen biztonságosnak. Az emberek tudatában vannak a fegyveresek által tanítottnak, hogy a főszereplő nem egyszer elpusztította az ellenséget a helyi elektromos hálózat elektromos kisülésével.

A paraméterek hatását a technikára egyszerűen leírjuk:

1. A motor fordulatszámát az alkalmazott feszültség amplitúdója határozza meg. A mókuskalitkás rotorral rendelkező aszinkron motor tengelyének forgási sebessége közvetlenül függ a táphálózat frekvenciájától.
2. A fűtőberendezéseket a feszültség nagyságával arányos üzemi áramra tervezték. Az ellenállás túlnyomórészt aktív. A teljesítmény négyszeresére változik (az áramot négyzetre vesszük), hasonló eltéréssel a 110/220 voltos hálózatok között. A fogyasztó névleges paramétereket vár el a terméktől, előfordulhat, hogy a készüléket nem szabványos működésre tervezték.
3. Az összetételben lévő háztartási készülékek gyakran szigorúan meghatározott amplitúdójú hálózati feszültséget használnak. A feltételeket a tápegység biztosítja. A normál működéshez feszültségváltóra van szükség.

Miért van szüksége a világgyakorlatnak különböző feszültségekre?

A 20. század eleje óta tömegesen végeznek villamosítást. Nagyon sok ember vett részt, akik az objektíven túl a saját érdekeiket is követték. Edison előmozdította az állandó feszültséget, a Tesla kifogásolható - változó. Dolivo-Dobrovolszkijnak oka volt nem szeretni a második tudóst (érdekkonfliktus a háromfázisú hálózatok területén), talán ő vezette be az 50 Hz-es frekvenciát dacolva az Egyesült Államokkal, Európa hallgatott egy közelebb álló mérnök véleményére. azt a környéket.

Ami a Szovjetuniót illeti, kétségtelen: a 220 voltos feszültséget a hidegháborúban csak katonai, stratégiai konfrontáció miatt hagyták meg. A cigaretta átmérője megfelelt a patron kaliberének, amely lehetővé teszi a berendezések gyors átvitelét bizonyos termékek előállításához.

A feszültségátalakítók elhelyezkedése az általános osztályozásban

• Egyenáram:

1. Feszültségszint-átalakítók (fentebb).
2. Feszültségszabályozók.
3. Lineáris feszültségstabilizátor.

• AC-DC:

1. Egyenirányítók.
2. Áramforrás.
3. Kapcsolófeszültség stabilizátorok.

• DC-AC:

1. Inverterek.

• AC feszültség:

1. Különféle transzformátorok.
2. Feszültség átalakítók.
3. Feszültségszabályozók.
4. Feszültségforma és frekvenciaváltók.
5. Változtatható frekvenciájú transzformátorok.

A feszültségátalakítók további két osztályt alkotnak. Először a tápegységek. Mindegyik tartalmaz egy feszültség átalakítót. Transzformátor. A szintátalakítók illeszkednek a beszélgetés tárgyának hazai meghatározásához, külön osztályban tűnnek ki. A kérdést M.A. Shustov a vizsgált témáról.

A feszültségátalakítók osztályozása

Végezzük el a feszültségátalakítók elsődleges osztályozását:

Ha hagyományos transzformátorokat vagy autotranszformátorokat használ a feszültség amplitúdójának átalakítására, ügyeljen a frekvenciára. Sok 60 Hz-es működésre tervezett motor túlmelegszik az 50 Hz-es hálózatokon, még akkor is, ha a feszültség amplitúdója megfelelő. Ami a beépített tápegység opciókat illeti, korántsem mindig lehetséges a beállítások váltása. A termék (az adattábla mellett) matricával jelölhető, amely egyértelműen ismerteti a készülék rendeltetésszerű használatának megfelelő működési feltételeit. Ami az Európa és Oroszország közötti eltéréseket illeti (230 - 220 \u003d 10 volt), ez az eltérés nem befolyásolja nagyban a működést (vannak negatív pontok). Az előző témakörökben megjegyeztük a paraméter hatását az izzólámpák, elektronikus lámpák élettartamára.

Az elektronikai tervezésnek megfelelően a feszültségátalakítókat a következőképpen osztják fel:

1. Transzformátor nélküli kondenzátor.
2. Kapcsolt kondenzátorokkal.
3. Multiplexer.
4. Impulzus átalakítók.
5. Kapcsoló tápegységek.
6. Transzformátor impulzus gerjesztéssel.
7. Autogenerátor.
8. Piezoelektromos transzformátorokon.

Feszültségátalakítók tervezése

A frekvencia növekedésével a transzformátorok magjaiban az örvényáramok okozta veszteségek nőnek. A jelenséget keveréssel próbálják megállítani. A mag lemezekre van osztva, a mágneses tér vonalaival párhuzamos síkkal. Speciális, nagy ellenállású elektromos acélt használnak.

A frekvencia növekedésével a mágneses fluxust a mag vastagsága kiszorítja. Az induktivitás növelésére ferromágneses anyagokat használnak. Magas frekvenciákon ez a fenti ok miatt nem praktikus. A mágneses permeabilitás növekedése leáll, nincs értelme ilyen magot gyártani. A HF-nél széles körben alkalmazzák a préselt poros magnetoelektrikumokat. Az örvényáramok okozta veszteségek kiküszöbölése. A mágneses fluxus erőssége jelentősen csökken. Az áram, a feszültség változásának törvényeinek gyakorisága a következő szabályt diktálja ...

Az átalakító által egy periódusban tárolt energia arányos a rendszer kapacitásának vagy induktivitásának négyzetével.

Az eszközök induktív vagy kapacitív típusú meghajtókat használnak. Ez megmagyarázza a ferromágneses anyagok tápegységekben való használatát, megmagyarázza, hogy Tesla miért járt a másik irányba kísérletei során. A tudós oszcillációs áramköröket használt nagyfrekvenciás áramok létrehozására. A feszültségátalakítók technológiája manapság is hasonlóan halad. Egyenáram esetén a kialakítás így néz ki:

1. A bemeneti feszültség egyben tápfeszültséggé válik.
2. Az átalakító szíve egy váltakozó feszültségű generátor. Jól ismert multivibrátor (flip-flop két tranzisztoron), a kép mindenhol elérhető. Néha előnyös az ipari sorozatú kész mikroáramkörök, inverterek használata.
3. A kapott feszültség változó, gyakran téglalap alakú. Szükség esetén erősítik, szorozzák vagy csökkentik (kapcsolt kondenzátorok segítségével), egyenirányítják, megkapják a kívánt polaritást (feszültség polaritás átalakító). Megjegyzés: ezek a kaszkádok néha mikroáramkörökön készülnek. A multiplexereket széles körben használják az áramot tároló kondenzátorok kapcsolására.

A feszültségátalakító nem épül közvetlenül transzformátor nélkül. Ha azonban eltér a szigorú definíciótól, akkor különféle problémákat lehet megoldani. Minden multivibrátor tartalmaz egy RC-láncot, amit a Tesla alkalmazott. A szükséges feszültség eléréséhez a polaritást a diódák és a szűrőkondenzátorok megfelelően végrehajtott bekapcsolásával biztosítják. Az egyenirányító hídból készül (lásd).

Az ilyen áramkörök a gyakorlatban az elektronikában egyszerű okból találhatók: nehéz nagy teljesítményt elérni. A korlátot megkerülő félvezető kapcsolók nem készültek, a kondenzátorok kapacitására egyszerűen óriási szükség lenne. Ezért a gyártók folyamatosan küzdenek az energiamegtakarításért.

A PC rendszeregység impulzustranszformátorokat használ, és kvarc rezonátorokat használnak a stabil tisztaság létrehozására. Mutatjuk a különbséget. A nagyfrekvenciás feszültséggel történő munkavégzés lehetővé teszi az oszcillációs periódus alatt tárolt energia jelentős csökkentését. A transzformátorok méretei jelentősen csökkenthetők, a káros ferromágneses magok teljesen kidobhatók, csökkentve a súlyt. Vannak másfajta tervezési jellemzők is. Ahogy a kiváló áramkörmérnök, M.A. Shustov:

1. Kisebb induktív jelátalakítók, más dolgok azonosak mellett. Ezért nagy kapacitásra használják őket. Amit a transzformátorok példáján látunk.
2. Ami a kapacitív átalakítókat illeti, előnyös az alacsony teljesítményekhez való alkalmazása. Gondoljunk csak az RC láncos multivibrátorokra.

Hallottál már az állandó feszültségű "transzformátorokról"? Elfogadható a tervezési jellemzőkre való hivatkozás. A generátor részeként visszacsatoló kapcsolatot használnak - kvarckristályt. A tárolókondenzátor vezérli a tranzisztor működési módját, a váltakozó feszültség akusztikus hullám formájában halad át a piezoelektromos elemen. Nyilvánvaló körülmények miatt a működési frekvenciák MHz egységnyi tartományba esnek, a teljesítmény alacsony. Nyilvánvaló, hogy a rendszer nem képes közvetlenül egyenfeszültséget továbbítani, a transzformátor kifejezést allegorikusan használják.