Līdzstrāvas sprieguma pārveidotāji

Runājot par elektroenerģijas pārveidi, var atgādināt dažādus transformatorus, ģeneratorus, dažādu sadzīves tehnikas barošanas avotus, elektronisko ierīču lādētājus, metināšanas invertorus un pat atomelektrostacijas. Visos gadījumos elektriskās enerģijas pārveide notiek vienā vai otrā veidā. Var teikt, ka ikdienā mūs ieskauj dažāda veida elektriskie pārveidotāji, un mūsdienu pasaulē ir grūti iedomāties to pilnīgu neesamību.

Līdzstrāvas/līdzstrāvas pārveidotāji ir kļuvuši īpaši izplatīti pēdējo divdesmit gadu laikā. Tas ir saistīts ar straujo pusvadītāju nozares un elektronikas attīstību kopumā.

Augstfrekvences impulsu pārveidotājus no tirgus gandrīz izspieduši zemfrekvences transformatoru barošanas avoti, kas tagad atrodami tikai vecos televizoros un citās antīkās ierīcēs vai dažos modernos audio pastiprinātājos.

Augstfrekvences transformatoram (vai droselim) ir daudz mazāks izmērs nekā zemfrekvences dzelzs transformatoram, kas paredzēts darbam no 50-60 Hz tīkla, tāpēc komutācijas barošanas avoti ir tik kompakti.Tā vai citādi, līdzstrāvas / līdzstrāvas pārveidotāju konstrukcijā joprojām ir transformators (vai droselis), taču tas nemaz nav tik smags un trokšņains transformators.

Mūsdienu līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāju (proti, tā saukto DC-DC sprieguma pārveidotāju) klāsts ir diezgan plašs. Apskatīsim sīkāk, kas īsti ir DC-DC pārveidotāji.

1. Miniatūrs regulējams devējs

Šī mazā 43 mm x 21 mm pārveidotāja un līdzīgu modeļu cena Ķīnas tirgos ir USD 1 vai vairāk. Šajā gadījumā tiek darbināta LM2596 mikroshēma, un tās izvades parametrus var pielāgot. Ieejai tiek pievienots līdzstrāvas spriegums diapazonā no 4,5 līdz 40 voltiem, un izejā tiek iegūts līdzstrāvas spriegums no 1,3 līdz 35 voltiem.

Maksimālā strāva, ko var iegūt no šī pārveidotāja, ir 3 ampēri, bet šajā gadījumā ir nepieciešams radiators, ja pārveidotājs tiek izmantots bez radiatora, vidējai strāvai nevajadzētu pārsniegt 2 ampērus. Šāda pārveidotāja efektivitāte var sasniegt 92%.

Šis pārveidotājs ir samontēts saskaņā ar buck pārveidotāja topoloģiju un visas tā galvenās sastāvdaļas ir redzamas uz tāfeles: ieejas un izejas kondensatori, nosmakšana, Šotkija diode, regulējošais rezistors un pati mikroshēma TO-263-5 iepakojumā. Iepriekš redzamajā shēmā nav redzams apgriešanas rezistors, bet tas ir uz tāfeles.

Bez šī rezistora ķēde pie izejas nedos vairāk par 5 voltiem, bet, ja atgriezeniskā saite netiek noņemta tieši no filtra izejas kondensatora, bet gan caur sprieguma dalītāju, kas tikko ir samontēts šeit, izmantojot šo regulējošo rezistoru, jūs var ievērojami paplašināt izejas sprieguma diapazonu, kā tas ir ieviests šajā platē.

Šo pārveidotāju darbības jomu ierobežo tikai izstrādātāja iztēle. Šeit jūs varat darbināt gaismas diodes un uzlādēt dažādas pārnēsājamas ierīces un daudz ko citu.

Ir arī šāda veida pastiprināšanas pārveidotāji, kas izgatavoti saskaņā ar pieaugošā (pastiprinošā) pārveidotāja topoloģiju.

Iepriekš redzamajā attēlā (sarkanā tāfele) ir regulējams pastiprināšanas pārveidotājs ar maksimālo jaudu līdz 150 vatiem (nepieciešama papildu dzesēšana), kura ieeju var darbināt no 10 līdz 30 voltiem, bet izejā no 12 līdz 35 voltiem.

Tāpat kā iepriekšējā piemērā, šim pārveidotājam pie izejas ir regulēšanas rezistors, kas ir atbildīgs par vēlamās izejas sprieguma vērtības iegūšanu. Vadības mikroshēma atrodas tāfeles aizmugurē. Pašas dēļa izmēri ir 65 mm x 35 mm. Šāda pārveidotāja cena ir 3 reizes augstāka nekā iepriekšējā piemērā.

2. Ūdensizturīgs barošanas avots

Šim barošanas blokam ir izturīgs, ūdensizturīgs, spiedienlietas korpuss, kas piepildīts ar epoksīdu, ļaujot to izmantot gan transportēšanai, gan jebkurā citā aprīkojumā, kur nepieciešama uzticamība un drošība. Invertoram ir pārsprieguma, pārsprieguma, īssavienojuma un pārslodzes aizsardzība.

Dažādu modeļu ieejas sprieguma diapazons ir ļoti plašs un šajā piemērā no 9 līdz 24 voltiem, savukārt izeja ir 24 volti ar maksimālo strāvu 5 ampēri (šajā piemērā). Fotoattēlā redzamās kastes izmērs 75mm x 75mm, augstums 31mm. Šādu pārveidotāju cena ir aptuveni 10 - 50 dolāri atkarībā no jaudas.

Šāda veida pārveidotājus ražo jaudai no 15 līdz 360 vatiem, ieejas spriegumam līdz 60 voltiem un izejas spriegumam no 5 līdz 48 voltiem. Tie ir arī diezgan izplatīti daudzos tirgos.

3. Pārslēdziet līdzstrāvu uz korpusu

Parasti šie barošanas avoti tiek izgatavoti saskaņā ar flyback, push-pull vai pustilta komutācijas ķēdi. Tie ir pieejami ieejas spriegumam no 19 līdz 72 voltiem un vairāk, un izeja parasti ir no 5 līdz 24 voltiem. Šāda veida pārveidotāju jauda var sasniegt 1000 vatus. Korpusa izmēri no 78 mm x 51 mm x 28 mm līdz 295 mm x 127 mm x 41 mm.

Šie barošanas avoti ir pieejami no daudziem ražotājiem, un tie var maksāt līdz pat vairākiem simtiem dolāru. Diezgan bieži šādas ierīces tiek izmantotas LED sloksņu barošanai. Tiem ir iespēja precīzi noregulēt izejas spriegumu un tiem ir pārslodzes aizsardzība.

Tirgū ir līdzīgi pārveidotāju modeļi, kas tiek darbināti tieši no maiņstrāvas tīkla, tā sauktie maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāji, taču tur tīkla spriegums vispirms tiek rektificēts, filtrēts, tas ir, konstants un tikai pēc tam, kad tas ir pārveidots ar standarta augstfrekvences pārveidošanu un iztaisnošanu pastāvīgā spriegumā citā līmenī, kas ir zemāks, tas ir, atkal tiek izmantots līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāja modulis.

Atšķirībā no citiem pārveidotājiem, pārveidotājiem, kurus darbina maiņstrāvas tīkls, obligāti ir galvaniskā augstfrekvences impulsa transformatora sekundārā tinuma izolācija no primārā... Parasti atgriezeniskās saites cilpa šādās vienībās ir izolēta, izmantojot opto savienotāji… Taisnības labad jāatzīmē, ka šāda veida mazjaudas agregāti ir pieejami arī bezrāmju dizainā.

4. DC-DC pārveidotājs PCB montāžai

Šo miniatūro barošanas avotu jauda ir no 0,25 līdz 100 vatiem. Tie nodrošina dažādu ieejas spriegumu diapazonu: 3-3,6 V, 4,5-9 V, 9-18 V, 13-16,6 V, 9-36 V, 18-36 V, 18-72 V, 36-72 V un 36-75 V.Atkarībā no ražotāja barošanas sprieguma diapazoni var atšķirties. Daži pārveidotāji ļauj regulēt izejas spriegumu un novietot ierīci gaidīšanas režīmā. Bloku standarta izejas sprieguma diapazons: 5V, 12V, 15V.

DC-DC pārveidotāji PCB montāžai ir elektriski izolēti (1500V), un maksimālā pieļaujamā temperatūra var sasniegt 90 grādus pēc Celsija. Izstrādātājus visvairāk interesē pārveidotāji ar jaudu 3 vati. Šādu pārveidotāju izmaksas svārstās no vienībām līdz desmitiem dolāru.

Visu mūsdienu industriālo komutācijas līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāju darbības frekvence ir virs 50kHz un sasniedz 300kHz. Šis apgalvojums attiecas uz impulsu transformatoriem un ferīta droseles, jo aprakstītajos pārveidotājos izmantotajiem transformatoriem un droselēm visur tiek izmantotas ferīta serdes.

Rūpnieciskajiem pārveidotāju komutācijas IC ļoti bieži ir stingri noteikta frekvence, kas vienmēr pārsniedz 50 kHz. Ja tiek izmantots PWM kontrolleris, tad atbilstošo frekvenci nosaka ārējie komponenti.