Низковольтный преобразователь напряжения схема: Схемы низковольтных преобразователей напряжения

Схемы низковольтных преобразователей напряжения

Устройство содержит задающий генератор на микросхеме , стабилизатор, разрядные полевые транзисторы VT1-VT4, мощные транзисторы VT5 и VT6, коммутирующие ток в первичной обмотке трансформатора Т1, узел защиты по току на реле К1, узел стабилизации. В основном, питание различных устройств и приборов осуществляется линейным стабилизатором. Это обусловлено привычкой и простотой схемы. Но при таком способе существует один серьезный недостаток нагрев и как следствие более высокое энергопотреблении.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы низковольтных преобразователей напряжения

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Обратноходовой преобразователь напряжения, принципы работы схемы и область применения!

НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ


Менеджмент качества. ISO УПП, плавные пускатели, мягкие пускатели,. По материалам softstarter. В последние годы многие фирмы большое внимание, которое диктуется потребностями рынка, уделяют разработке и созданию высоковольтных частотных преобразователей.

Требуемая величина выходного напряжения преобразователя частоты для высоковольтного электропривода достигает 10 кВ и выше при мощности до нескольких десятков мегаватт. Для таких напряжений и мощностей при прямом преобразовании частоты применяются весьма дорогие тиристорные силовые электронные ключи со сложными схемами управления.

Подключение преобразователя к сети осуществляется либо через входной токоограничивающий реактор, либо через согласующий трансформатор. Предельные напряжение и ток единичного электронного ключа ограничены, поэтому применяют специальные схемные решения дляповышения выходного напряжения преобразователя.

Кроме того, это позволяет уменьшить общую стоимость высоковольтных преобразователей частоты за счет использования низковольтных электронных ключей. В преобразователях частоты различных фирм производителей используются следующие схемные решения. Двухтрансформаторная схема высоковольтного преобразователя частоты. В схеме преобразователя рис. Двойная трансформация позволяет использовать для регулирования частоты относительно дешевый низковольтный преобразователь частоты, структура которого представлена на рис.

Преобразователи отличаютотносительная дешевизна и простота практической реализации. Вследствие этого они наиболее часто применяются для управления высоковольтными электродвигателями в диапазоне мощностей до 1 — 1,5 МВт. При большей мощности электропривода трансформатор Т2 вносит существенные искажения в процесс управления электродвигателем.

Преобразователи, выполненныепо этой схеме, имеют ограниченный диапазон регулирования частоты вращения двигателя как сверху, так и снизу от номинальной частоты. При снижении частоты на выходе преобразователя увеличивается насыщение сердечника и нарушается расчетный режим работы выходного трансформатора Т2.

Для расширения диапазона регулирования используют трансформаторы с увеличенным сечением магнитопровода, но это увеличивает стоимость, массу и габариты. При увеличении выходной частоты растут потери в сердечнике трансформатора Т2 на перемагничивание и вихревые токи.

В приводах мощностью более 1 МВт инапряжениинизковольтной части 0,4 — 0,6 кВ сечение кабеля между преобразователем частоты и низковольтной обмоткой трансформаторов должно быть рассчитано на токи до килоампер, что увеличивает массу преобразователя. Схема преобразователя с последовательным включением электронных ключей. Для повышения рабочего напряжения преобразователя частоты электронные ключи соединяют последовательно см.

Число элементов в каждом плече определяется величиной рабочего напряжения и типом элемента. Основная проблема для этой схемы состоит в строгом согласовании работы электронных ключей. Полупроводниковые элементы, изготовленные даже в одной партии, имеют разброс параметров, поэтому очень остро стоит задача согласования их работы по времени.

Если один из элементов откроется с задержкой или закроется раньше остальных, то к нему будет приложено полное напряжение плеча, и он выйдет из строя. Для снижения уровня высших гармоник и улучшения электромагнитной совместимостииспользуют многопульсные схемы преобразователей. Согласование преобразователя с питающей сетью осуществляется с помощью многообмоточных согласующих трансформаторов Т.

На рис. На практике существуют ти, ти, х пульсные схемы преобразователей. Число вторичных обмоток трансформаторов в этих схемах равно 2, 3, 4 соответственно. Схема является наиболее распространенной для высоковольтных преобразователей большой мощности.

Схема преобразователя с многообмоточным трансформатором. Силовая схемапреобразователя рис. Количество вторичных обмоток трансформаторовв известных схемах достигает Вторичные обмотки электрически сдвинуты относительно друг друга. Это позволяет использовать низковольтные инверторные ячейки. Ячейка выполняется по схеме: неуправляемый трехфазный выпрямитель, емкостной фильтр, однофазный инвертор на IGBT транзисторах.

Выходы ячеек соединяются последовательно. В приведенном примере каждая фаза питания электродвигателя содержит три ячейки. По своим характеристикам преобразователи находятся ближе к схеме с последовательным включением электронных ключей.

Менеджмент качества ISO сертифицировано.


Схема китайского преобразователя с 12 на 220

В мощных DC-DC преобразователях напряжения, работающих от низковольтных источников питания, с минимальным количеством последовательно включенных в цепь силового тока полупроводниковых приборов, одним из основных факторов, определяющих режим работы и параметры элементов устройства и его КПД, является избыточная энергия, которая накапливается в индуктивностях рассеивания согласующих силовых трансформаторов. В статье рассматриваются вопросы рациональной утилизации этой энергии, приводятся схемные решения, позволяющие существенно повысить КПД преобразователей напряжения и жестко ограничить напряжения на силовых элементах. Мощный DC-DC преобразователь напряжения, работающий от низковольтного В источника питания аккумуляторные батареи, водородные источники питания и т. Не трудно убедиться, что в таких случаях статические потери энергии в полупроводниковых элементах преобразователя напряжения существенно, часто на порядок, превышают динамические. Таким образом, силовая схема преобразователя напряжения должна содержать минимальное количество последовательно включенных в цепь потребляемого тока силовых полупроводниковых приборов. Как правило, это однотактные схемы либо двухтактная схема с выводом нулевой точки первичной обмотки силового трансформатора.

Удобнее всего применить преобразователь напряжения, схема которого изображена на рисунке. Преобразователь выдает напряжение 5 вольт при.

Схема преобразователя напряжения своими руками

Новые книги Шпионские штучки: Новое и лучшее схем для радиолюбителей: Шпионские штучки и не только 2-е издание Arduino для изобретателей. Обучение электронике на 10 занимательных проектах Конструируем роботов. Руководство для начинающих Компьютер в лаборатории радиолюбителя Радиоконструктор 3 и 4 Шпионские штучки и защита от них. Сборник 19 книг Занимательная электроника и электротехника для начинающих и не только Arduino для начинающих: самый простой пошаговый самоучитель Радиоконструктор 1 Обновления Подавитель сотовой связи большой мощности. Низковольтный преобразователь напряжения до 0,5 В , На дискретных элементах. Подписка на тему Сообщить другу Версия для печати.

Схема преобразователя напряжения своими руками

Преобразователи напряжения на транзисторах предназначены для получения высоких напряжений от низковольтных батарей и аккумуляторов. Они отличаются от умформеров и вибропреобразователей более высокой экономичностью, меньшим весом и небольшими габаритами. Отсутствие подвижных механических деталей; щеток, контактов, коллекторов — делает преобразователи на транзисторах исключительно надежными устройствами, практически не требующими ухода в процессе эксплуатации. Преобразователь напряжения, принципиальная схема которого приведена на рис.

Конструкция платы Автор: Klimenchyk87

Сверхнизковольтный преобразователь напряжения

Устройствами с батарейным питанием сейчас уже никого не удивишь, всевозможных игрушек и гаджетов питающихся от аккумулятора или батарейки найдется с десяток в каждом доме. Между тем, мало кто задумывался над количеством разнообразных преобразователей, которые используются для получения необходимых напряжений или токов от стандартных батарей. В большинстве случаев для построения таких конвертеров используются специализированные микросхемы, позволяющие с минимальным количеством обвязки построить преобразователь определенной топологии, благо микросхем питания на рынке сейчас великое множество. Рассматривать особенности применения данных микросхем можно бесконечно долго, особенно с учетом целой библиотеки даташитов и аппноутов от производителей, а также бесчисленного числа условно-рекламных обзоров от представителей конкурирующих фирм, каждая из которых старается представить свой продукт наиболее качественным и универсальным. Данные преобразователи напряжения можно смело считать проектом выходного дня и рекомендовать для сборки тем, кто делает свои первые шаги в удивительный мир электроники.

Преобразователи напряжения (инверторы) и фотореле

Ниже приведена схема сверхнизковольтного автогенераторного преобразователя напряжения всего на одном транзистор. Технические характеристики: Напряжение питания 1,5 вольт. Запускается автогенератор при напряжении не ниже милливольт и сохраняет свою работоспособность при напряжении милливольт и ниже! Может быть использован для генерации низкочастотных колебаний в жестких условиях напряжения питания например от одного модуля солнечной батареи! Остальные не подойдут! Если преобразователь откажется работать, то необходимо поменять концы вторичной обмотки! С1 главным образом влияет на КПД. Трансформатор преобразователя — это ферритовое колечко проницаемостью где-то HH внутренний диаметр 8мм, остальное 5мм.

Схема DC-DC преобразователя напряжения, построенного на базе известного . в мощных преобразователях напряжения с низковольтным питанием.

Низковольтный преобразователь напряжения

Схемы низковольтных преобразователей напряжения

Схемы источники питания. Схемы источников электропитания. Преобразователь напряжения для портативного фонаря.

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе.

Часто возникает необходимость в питании устройства от одного батарейного элемента 1. Для этих целей выпускаются повышающие преобразователи.

Светодиоды, как источники оптического излучения, имеют неоспоримые достоинства: малые габариты, высокую яркость свечения при минимальном единицы мА токе, экономичность. Но в силу технологических особенностей они не могут светиться при напряжении ниже 1, Это обстоятельство резко ограничивает возможность применения светодиодных излучателей в широком классе устройств, имеющих низковольтное питание, обычно от одного гальванического элемента. Несмотря на очевидную актуальность проблемы низковольтного питания светодиодных источников оптического излучения, известно весьма ограниченное число схемных решений, в которых авторы пытались решить эту задачу. В этой связи ниже приведен обзор схем питания светодиодов от источника низкого 0,

При питании устройств от сети переменного тока это достигается несложно — применением интегрального или транзисторного стабилизатора на 5 вольт. А как быть, если необходимо питать устройство автономно? Использовать шесть элементов питания и стабилизатор невыгодно как энергетически, так и экономически. Удобнее всего применить преобразователь напряжения, схема которого изображена на рисунке.


Низковольтные преобразователи напряжения для светодиодов

Светодиоды, как источники оптического излучения, имеют неоспоримые достоинства: малые габариты, высокую яркость свечения при минимальном (единицы мА) токе, экономичность.

Но в силу технологических особенностей они не могут светиться при напряжении ниже 1,6… 1,8 В. Это обстоятельство резко ограничивает возможность применения светодиодных излучателей в широком классе устройств, имеющих низковольтное питание, обычно от одного гальванического элемента.

Несмотря на очевидную актуальность проблемы низковольтного питания светодиодных источников оптического излучения, известно весьма ограниченное число схемных решений, в которых авторы пытались решить эту задачу.

В этой связи ниже приведен обзор схем питания светодиодов от источника низкого (0,25…1,6 В) напряжения. Многообразие схем, приведенных в этой главе, можно свести к двум основным разновидностям преобразования напряжения низкого уровня в высокое. Это схемы с емкостными и индуктивными накопителями энергии [Рк 5/00-23].

Удвоитель напряжения

На рисунке 1 показана схема питания светодиода с использованием принципа удвоения напряжения питания. Генератор низкочастотных импульсов выполнен на транзисторах разной структуры: КТ361 и КТ315.

Частота следования импульсов определяется постоянной времени R1C1, а продолжительность импульсов — постоянной времени R2C1. С выхода генератора короткие импульсы через резистор R4 подаются на базу транзистора VT3, в коллекторную цепь которого включен светодиод HL1 (АЛ307КМ) красного цвета свечения и германиевый диод VD1 типа Д9.

Между выходом генератора импульсов и точкой соединения светодиода с германиевым диодом подключен электролитический конденсатор С2 большой емкости.

В период продолжительной паузы между импульсами (транзистор VT2 закрыт и не проводит ток) этот конденсатор заряжается через диод VD1 и резистор R3 до напряжения источника питания. При генерации короткого импульса транзистор VT2

открывается. Отрицательно заряженная обкладка конденсатора С2 оказывается соединенной с положительной шиной питания. Диод VD1 запирается. Заряженный конденсатор С2 оказывается подключенным последовательно с источником питания.

Суммарное напряжение приложено к цепи светодиод — переход эмиттер — коллектор транзистора VT3. Поскольку тем же импульсом транзистор VT3 отпирается, его сопротивление эмиттер — коллектор становится малым.

Таким образом, практически удвоенное напряжение питания (исключая незначительные потери) оказывается кратковременно приложенным к светодиоду: следует его яркая вспышка. После этого процесс заряда — разряда конденсатора С2 периодически повторяется.

Рис. 1. Принципиальная схема удвоителя напряжения для питания светодиода.

Поскольку светодиоды допускают работу при кратковременном токе в импульсе, в десятки раз превосходящем номинальные значения, повреждения светодиода не происходит.

Если необходимо повысить надежность работы светодиодных излучателей с низковольтным питанием и расширить диапазон напряжения питания в сторону увеличения, последовательно со светодиодом следует включить токоограничи-вающий резистор сопротивлением десятки, сотни Ом.

При использовании светодиода типа АЛ307КМ с напряжением начала едва заметного свечения 1,35… 1,4 В и напряжением, при котором без ограничительного сопротивления ток через светодиод составляет 20 мА, 1,6… 1,7 В, рабочее напряжение генератора, представленного на рисунке 1, составляет 0,8… 1,6 В.

Границы диапазона определены экспериментально тем же образом: нижняя указывает напряжение начала свечения светодиода, верхняя — напряжение, при котором ток, потребляемый всем устройством, составляет примерно 20 мА, т.е. не превышает в самых неблагоприятных условиях эксплуатации предельный ток через светодиод и, одновременно, сам преобразователь.

Как уже отмечалось ранее, генератор (рисунок 1) работает в импульсном режиме, что является с одной стороны недостатком схемы, с другой стороны — достоинством, поскольку позволяет генерировать яркие вспышки света, привлекающие внимание.

Генератор достаточно экономичен, поскольку средний ток, потребляемый устройством, невелик. В то же время в схеме необходимо использовать хотя и низковольтный, но довольно громоздкий электролитический конденсатор большой емкости (С2).

Упрощенный вариант преобразователя напряжения

На рисунке 2 показан упрощенный вариант генератора, работающего аналогично изложенному выше. Генератор, используя малогабаритный электролитический конденсатор, работает при напряжении питания от 0,9 до 1,6 В.

Средний ток, потребляемый устройством, не превышает 3 мА при частоте следования импульсов около 2 Гц. Яркость генерируемых вспышек света несколько ниже, чем в предыдущей схеме.

Рис. 2. Схема простого низковольтного преобразователя напряжения на двух транзисторах из 0,9В в 2В.

Генератор с применением телефонного капсюля

Генератор, показанный на рис. 9.3, использует в качестве нагрузки телефонный капсюль ТК-67. Это позволяет повысить амплитуду генерируемых импульсов и понизить тем самым на 200 мВ нижнюю границу начала работы генератора.

За счет перехода на более высокую частоту генерации удается осуществить непрерывную «перекачку» (преобразование) энергии и ощутимо снизить емкости конденсаторов.

Рис. 3. Схема низковольтного генератора преобразователя напряжения с использованием катушки телефона.

Генератор с удвоением напряжения на выоде

На рисунке 4 показан генератор с выходным каскадом, в котором осуществляется удвоение выходного напряжения. При закрытом транзисторе VT3 к светодиоду приложено только небольшое по величине напряжение питания.

Электрическое сопротивление светодиода велико в силу ярко выраженной нелинейности ВАХ и намного превышает сопротивление резистора R6. Поэтому конденсатор С2 оказывается подключенным к источнику питания через резисторы R5 и R6.

Рис. 4. Схема низковольтного преобразователя с удвоением выходного напряжения.

Хотя вместо германиевого диода использован резистор R6, принцип работы удвоителя напряжения остается тем же: заряд конденсатора С2 при закрытом транзисторе VT3 через резисторы R5 и R6 с последующим подключением заряженного конденсатора последовательно с источником питания.

При приложении удвоенного таким образом напряжения динамическое сопротивление светодиода на более крутом участке ВАХ становится на время разряда конденсатора порядка 100 Ом и менее, что намного ниже сопротивления шунтирующего конденсатор резистора R6.

Расширить рабочий диапазон питающих напряжений (от 0,8 до 6 В) позволяет использование резистора R6 вместо германиевого диода. Если бы в схеме стоял германиевый диод, напряжение питания устройства было бы ограничено величиной 1,6…1,8 В.

При дальнейшем увеличении напряжения питания ток через светодиод и германиевый диод вырос бы до неприемлемо высокой величины и произошло бы их необратимое повреждение.

Преобразователь на основе генератора ЗЧ

В генераторе, представленном на рисунке 5 одновременно со световыми вырабатываются звонкие импульсы звуковой частоты. Частота звуковых сигналов определяется параметрами колебательного контура, образованного обмоткой телефонного капсюля и конденсатора С2.

Рис. 5. Принципиальная схема преобразователя напряжения для светодиода на основе генератора ЗЧ.

Преобразователи напряжения на основе мультивибраторов

Источники питания светодиодов на основе мультивибраторов изображены на рисунках 6 и 7. Первая схема выполнена на основе асимметричного мультивибратора, вырабатывающего, как и устройства (рис. 1 — 5), короткие импульсы с протяженной междуимпульсной паузой.

Рис. 6. Низковольтный преобразователь напряжения на основе асимметричного мультивибратора.

Накопитель энергии — электролитический конденсатор C3 периодически заряжается от источника питания и разряжается на светодиод, суммируя свое напряжение с напряжением питания.

В отличие от предыдущей схемы генератор (рис. 7) обеспечивает непрерывный характер свечения светодиода. Устройство выполнено на основе симметричного мультивибратора и работает на повышенных частотах.

Рис. 7. Преобразователь для питания светодиода от низковольтного источника 0,8 — 1,6В.

В этой связи емкости конденсаторов в этой схеме на 3…4 порядка ниже. В то же время яркость свечения заметно понижена, а средний ток, потребляемый генератором при напряжении источника питания 1,5 6 не превышает 3 мА.

Преобразователи напряжения с последовательным соединением транзисторов

Рис. 8. Преобразователь напряжения с последовательным соединением транзисторов разного типа проводимости.

В генераторах, показанных далее на рисунках 8 — 13, в качестве активного элемента используется несколько необычное последовательное соединение транзисторов разного типа проводимости, к тому же, охваченных положительной обратной связью.

Рис. 9. Двухтранзисторный преобразователь напряжения для светодиода с применением катушки от телефона.

Конденсатор положительной обратной связи (рисунок 8) одновременно выполняет роль накопителя энергии для получения напряжения, достаточного для питания светодиода.

Параллельно переходу база — коллектор транзистора VT2 (типа КТ361) включен германиевый диод (либо заменяющее его сопротивление, рис. 12).

В генераторе с RC-цепочкой (рис. 8) за счет существенных потерь напряжения на полупроводниковых переходах рабочее напряжение устройства составляет 1,1… 1,6 В.

Заметно понизить нижнюю границу напряжения питания стало возможным за счет перехода на LC-вариант схемы генераторов, использующих индуктивные накопители энергии (рис. 9 — 13).

Рис. 10. Схема простого низковольтного преобразователя напряжения 0,75В -1,5В в 2В на основе LC-генератора.

В качестве индуктивного накопителя энергии в первой из схем использован телефонный капсюль (рис. 9). Одновременно со световыми вспышками генератор вырабатывает акустические сигналы.

При увеличении емкости конденсатора до 200 мкФ генератор переходит в импульсный экономичный режим работы, вырабатывая прерывистые световые и звуковые сигналы.

Переход на более высокие рабочие частоты возможен за счет использования малогабаритной катушки индуктивности с большой добротностью. В связи с этим появляется возможность заметно уменьшить объем устройства и понизить нижнюю границу питающего напряжения (рис. 10 — 13).

В качестве индуктивности использована катушка контура промежуточной частоты от радиоприемника «ВЭФ» индуктивностью 260 мкГн. На рис. 11, 12 показаны разновидности таких генераторов.

Рис. 11. Схема низковольтного преобразователя напряжения для светодиода с катушкой от ПЧ-контура приемника.

Рис. 12. Схема простого преобразователя напряжения для светодиода с катушкой от ПЧ-контура приемника.

Наконец, на рисунке 13 показан наиболее упрощенный вариант устройства, в котором вместо конденсатора колебательного контура использован светодиод.

Преобразователи напряжения конденсаторного типа (с удвоением напряжения), используемые для питания светодиодных излучателей, теоретически могут обеспечить снижение рабочего напряжения питания только до 60% (предельное, идеальное значение — 50%).

Рис. 13. Очень простой низковольтный преобразователь напряжения с включенным светодиодом вместо конденсатора.

Использование в этих целях многокаскадных умножителей напряжения неперспективно в связи с прогрессивно возрастающими потерями и падением КПД преобразователя.

Преобразователи с индуктивными накопителями энергии более перспективны при дальнейшем снижении рабочего напряжения генераторов, обеспечивающих работу светодиодов. При этом сохраняются высокий КПД и простота схемы преобразователя.

Преобразователи напряжения индуктивного и индуктивно-емкостного типа

На рисунках 14 — 18 показаны преобразователи для питания светодиодов индуктивного и индуктивно-емкостного типа, выполненные на основе генераторов с использованием в качестве активного элемента аналогов инжекционно-полевого транзистора [Рк 5/00-23].

Рис. 14. Схема низковольтного преобразователя напряжения 1-6В в 2В индуктивно-емкостного типа.

Преобразователь, изображенный на рисунке 14, является устройством индуктивно-емкостного типа. Генератор импульсов выполнен на аналоге инжекционно-полевого транзистора (транзисторы VT1 и VT2).

Элементами, определяющими рабочую частоту генерации в диапазоне звуковых частот, являются телефонный капсюль BF1 (типа ТК-67), конденсатор С1 и резистор R1. Короткие импульсы, вырабатываемые генератором, поступают на базу транзистора VT3, открывая его.

Одновременно происходит заряд/разряд емкостного накопи 1еля энергии (конденсатор С2). При поступлении импульса положительно заряженная обкладка конденсатора С2 оказывается соединенной с общей шиной через открытый на время действия импульса транзистор VT2. Диод VD1 закрывается, транзистор VT3 — открыт.

Таким образом, к цепи нагрузки (светодиоду HL1) оказываются присоединены последовательно включенные источник питания и заряженный конденсатор С2, в результате чего следует яркая вспышка светодиода.

Расширить диапазон рабочих напряжений преобразователя позволяет транзистор VT3. Устройство работоспособно при напряжениях от 1,0 до 6,0 В. Напомним, что нижняя граница соответствует едва заметному свечению светодиода, а верхняя — потреблению устройством тока в 20 мА.

В области малых напряжений (до 1,45 В) звуковая генерация не слышна, хотя по мере последующего увеличения напряжения питания устройство начинает вырабатывать и звуковые сигналы, частота которых довольно быстро понижается.

Переход на более высокие рабочие частоты (рис. 15) за счет использования высокочастотной катушки позволяет уменьшить емкость конденсатора, «перекачивающего» энергию (конденсатор С1).

Рис. 15. Принципиальная схема низковольтного преобразователя напряжения с ВЧ-генератором.

В качестве ключевого элемента, подключающего светодиод к «плюсовой» шине питания на период следования импульса, использован полевой транзистор VT3 (КП103Г). В результате диапазон рабочих напряжений этого преобразователя расширен до 0,7… 10 В.

Заметно упрощенные, но работающие в ограниченном интервале питающих напряжений устройства показаны на рисунках 16 и 17. Они обеспечивают свечение светодиодов в диапазоне 0,7…1,5 В (при R1=680 Ом) и 0,69…1,2 В (при R1=0 Ом), а также от 0,68 до 0,82 В (рис. 17).

Рис. 16. Принципиальная схема упрощенного низковольтного преобразователя напряжения с ВЧ-генератором.

Рис. 17. Упрощенный низковольтный преобразователь напряжения с ВЧ-генератором и телефонным капсюлем в качестве катушки.

Наиболее прост генератор на аналоге инжекционно-полевого транзистора (рис. 18), где светодиод одновременно выполняет роль конденсатора и является нагрузкой генератора. Устройство работает в довольно узком диапазоне питающих напряжений, однако яркость свечения светодиода достаточно высока, поскольку преобразователь (рис. 18) является чисто индуктивным и имеет высокий КПД.

Рис. 18. Низковольтный преобразователь напряжения с генератором на аналоге инжекционно-полевого транзистора.

 

Следующий вид преобразователей достаточно хорошо известен и является более традиционным. Это преобразователи трансформаторного и автотрансформаторного типа.

На рис. 19 показан генератор трансформаторного типа для питания светодиодов низковольтным напряжением. Генератор содержит лишь три элемента, одним из которых является светоизлучающий диод.

Без светодиода устройство является простейшим блокинг-генератором, причем на выходе трансформатора может быть получено довольно высокое напряжение. Если в качестве нагрузки генератора использовать светодиод, он начинает ярко светиться даже при низком значении питающего напряжения (0,6…0,75 В).

Рис. 19. Схема преобразователя трансформаторного типа для питания светодиодов низковольтным напряжением.

В этой схеме (рис. 19) обмотки трансформатора имеют по 20 витков провода ПЭВ 0.23. В качестве сердечника трансформатора использовано ферритовое кольцо М1000 (1000НМ) К 10x6x2,5. В случае отсутствия генерации выводы одной из обмоток трансформатора следуе! поменять местами.
   
Преобразователь, показанный на рисунке 20, имеет самое низкое напряжение питания из всех рассмотренных устройств. Существенного понижения нижней границы рабочего напряжения удалось достичь за счет оптимизации выбора числа (соотношения) витков обмоток и способа их включения. При использовании высокочастотных германиевых транзисторов типа 1Т311, 1Т313 (ГТ311, ГТ313) подобные преобразователи начинают работать пои напояжении питания выше 125 мВ.

Рис. 20. Низковольтный преобразователь напряжения из 0,25В — 0,6В в 2В.

Рис. 21. Экспериментально измеренные характеристики генератора.

В качестве сердечника трансформатора, как и в предыдущей схеме, использовано ферритовое кольцо М1000 (1000НМ) К10x6x2,5. Первичная обмотка выполнена проводом ПЭВ 0,23 мм, вторичная — ПЭВ 0,33. Довольно яркое свечение светодиода наблюдается уже при напряжении 0,3 В.

На рисунке 21 представлены экспериментально измеренные характеристики генератора (рис. 20) при варьировании числа витков обмоток. Из анализа полученных зависимостей следует, что существует область оптимального соотношения числа витков первичной и вторичной обмоток, причем, с увеличением числа витков первичной обмотки минимальное рабочее напряжение преобразователя плавно снижается, причем одновременно сужается и диапазон рабочих напряжений преобразователя.

Для решения обратной задачи — расширения диапазона рабочих напряжений преобразователя — последовательно с ним может быть подключена RC-цепочка (рис. 22).

Рис. 22. Схема низковольтного преобразователя напряжения с применением RC-цепочки.

Схемы преобразователей по типу индуктивной или емкостной трех-точки

Еще один вид преобразователей представлен на рисунки 23 — 29. Их особенность — использование индуктивных накопителей энергии и схем, выполненных по типу «индуктивной» или «емкостной трех-точки» с барьерным режимом включения транзистора.
   
Генератор (рис. 23) работоспособен в диапазоне напряжений от 0,66 до 1,55 В. Для оптимизации режима работы требуется подбор номинала резистора R1. В качестве катушки индуктивности, как и во многих предыдущих схемах. использована катушка контура фильтра ПЧ индуктивностью 260 мкГн.

Рис. 23. Преобразователь напряжения для светодиода на одном транзисторе КТ315.

Так, при числе витков первичной обмотки п(1) равном 50…60 и числе витков вторичной л(II) — 12, устройство работоспособно в диапазоне питающих напряжений 260…440 мВ (соотношение числа витков 50 к 12), а при соотношении числа витков 60 к 12 — 260…415 мВ.

При использовании ферритового сердечника другого типа или размера это соотношение может нарушиться и быть иным. Полезно самостоятельно выполнить подобное исследование, а результаты для наглядности представить в виде графика.

Весьма интересным представляется использование туннельного диода в рассматриваемых генераторах (аналогичного приведенному на рис. 20), включенного вместо перехода эмиттер — база транзистора VT1.

Генератор (рис. 24) немногим отличается от предыдущего (рис. 23). Интересной его особенностью является то, что яркость свечения светодиода меняется с ростом напряжения питания (рис. 25).

Рис. 24. Преобразователь напряжения с меняющейся яркостью свечения светодиода.

Рис. 25. График зависимости яркости свечения светодиода от питающего генератор напряжения (для рисунка 24).

Причем максимум яркости достигается при 940 мВ. Преобразователь, показанный на рисунке 26, можно отнести к генераторам, выполненным по схеме «трехточки», причем светодиод выполняет роль одного из конденсаторов.

Трансформатор устройства выполнен на ферритовом кольце (1000HM) К10x6x2,5, причем его обмотки содержат приблизительно по 15…20 витков провода ПЭЛШО 0,18.

 

Рис. 26. Низковольтный преобразователь напряжения с генератором выполненном на основе трехточки.

Преобразователь (рис. 27) отличается от предыдущего точкой подключения светодиода. Зависимость яркости свечения светодиода от напряжения питания показана на рисунке 28: при повышении напряжения питания яркость вначале нарастает, затем резко снижается, после чего снова растет.

Рис. 27. Простой преобразователь напряжения для низковольтного питания светодиода АЛ307.

Рис. 28. Зависимость яркости свечения светодиода от напряжения питания.

Наиболее простой схемой преобразователей этого типа является схема, представленная на рисунке 29. Установление рабочей точки достигается подбором резистора R1.

Светодиод, как и в ряде предшествующих схем, одновременно играет роль конден сатора. В порядке эксперимента рекомендуется подключить па раллельно светодиоду конденсатор и подобрать его емкость.

Рис. 29. Очень простая схема низковольтного преобразователя напряжения на одном транзисторе.

В заключение

В качестве общего замечания по налаживанию схем, представленных выше, следует отметить, что напряжение питания всех рассмотренных устройств во избежание повреждения светодиодов не должно (за редким исключением) превышать значения 1.6…1.7 В.


Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1).

Низковольтный преобразователь напряжения 2В в 5В

В устройствах на цифровых микросхемах и микропроцессорах с автономным питанием батареи гальванических элементов должны обеспечить стабилизированное напряжение 5 В. Достигнуть этого простейшим способом — использованием шести элементов по 1,5 В и интегрального стабилизатора КР142ЕН5А — невыгодно как энергетически, так и экономически. Для подобных нужд целесообразно использовать . Предлагаемый несложный стабилизированный преобразователь позволяет получить напряжение 5 В при токе нагрузки до 120 мА. Его входное напряжение может находиться в пределах 2…3,5 В (два гальванических элемента). КПД при входном напряжении 3 В и максимальном токе нагрузки — приблизительно 75%. Схема преобразователя показана на рис. 4.2.

На транзисторе VT2 собран блокинг-генератор. Обмотка 1 трансформатора Т1 выполняет также функцию накопительного дросселя, а с обмотки II на базу транзистора VT2 поступает сигнал положительной обратной связи. Импульсы, возникающие на коллекторе этого транзистора, через диод VD1 заряжают конденсаторы С4, С5, напряжение на которых и является выходным. Оно зависит от частоты повторения и скважности импульсов блокинг-генератора, которые, в свою очередь, зависят от коллекторного тока транзистора VT1, перезаряжающего конденсатор СЗ в интервалах между импульсами.

После того, как на блокинг-генератор подано напряжение питания, и по мере зарядки конденсатора С2 через резистор R1, увеличиваются коллекторный ток транзистора VT1, частота генерируемых импульсов и .выходное напряжение преобразователя. Но как только последнее превысит сумму напряжений стабилизации стабилитрона VD2 и открывания транзистора VT3, часть тока, протекающего через резистор R1 и базу транзистора VT1, ответвится в коллекторную цепь открывшегося транзистора VT3. Это приведет к уменьшению частоты импульсов. Таким образом, выходное напряжение будет стабилизировано.

Подстроечный резистор R3 позволяет установить его равным 5 В. Транзистор VT2 — КТ819 с любым буквенным индексом, КТ805А или КТ817 также с любым индексом. В последнем случае выходная мощность преобразователя будет немного меньше. КПД устройства повысится, если в качестве VD1 применить германиевый диод Д310. Трансформатор Т1 изготовлен из дросселя ДПМ-1,0 индуктивностью 51 мкГн. Имеющаяся на нем обмотка использована в качестве первичной. Поверх нее намотана обмотка обрат

ной связи (II) из 14 витков провода диаметром 0,31 мм в эмалевой изоляции. Конденсатор СЗ должен быть металлопленочным серий К71, К78. Керамический конденсатор здесь нежелателен из-за низкой температурной стабильности. К типам остальных деталей устройство некритично. Преобразователь смонтирован на плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Фольга на одной из сторон платы оставлена нетронутой и служит общим проводом.

НИЗКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

   Во многих случаях бывает необходимо иметь напряжение 5 вольт — стандартное напряжение USB гнёзд и зарядок мобильных устройств (плееров, смартфонов и т.д.), именно автономное напряжение, для заряда вышеуказанных устройств на улице. А в качестве источника питания желательно иметь чего подешевле и поудобнее, в идеале одна пальчиковая батарейка АА. Для этого прекрасно подходит небольшая схема, способная преобразовать 1,5 до 5В. Для этого существуют специальные микросхемы, как например MAX1674 или MAX7176 — повышающие DC-DC конвертеры, которые могут преобразовывать напряжения в диапазоне от 0,7 в до любой в пределах от 2 в до 5,5 в. У MAX1676 уже предустановлены выходы для 3.3В и 5В, что делает создание преобразователя делом пары часов.


Принципиальная эл. схема низковольтного инвертора


Упрощённая схема MAX1674



Структурная внутренняя схема

   Резистор рассчитывается по следующей формуле: R2 = R1/(VLBI/Vref — 1)

   Где: VLBI –напряжение батареи, при котором должен сработать сигнал разряда батареи, R1 – сопротивление резистора, R1 = 470 кОм, Vref = 1.25 В.

   Микросхема рекомендуется для использования в первую очередь из-за высокого КПД 95%, миниатюрных габаритов, и минимума дополнительных радиоэлементов. Микросхема выдает на выходе 3.3 или 5В. Питается напряжением от 0.7 до 6В. То есть на одной пальчиковой батарейке 1.5 вольта, работает отлично.

Фото готового преобразователя


   Номинальный выходной ток и индуктивность дросселя (в мкГн), связаны так: 300мА — 47, 120мА — 22, 70мА — 10. То есть от него и будет зависеть предельная выходная мощность преобразователя, которая ограничена лишь мощностью рассеивания самой микросхемы — около полуватта. Подробнее о предельных режимах читайте в даташите на MAX1674.

Originally posted 2019-09-12 18:44:37. Republished by Blog Post Promoter

Dc Dc преобразователь. Устройство и принцип работы основных схем.


Питание схем с помощью трансформаторных блоков питания

В традиционных трансформаторных блоках питания напряжение питающей сети с помощью трансформатора преобразуется, чаще всего понижается, до нужного значения. Пониженное напряжение выпрямляется диодным мостом и сглаживается конденсаторным фильтром. В случае необходимости после выпрямителя ставится полупроводниковый стабилизатор.

Трансформаторные блоки питания, как правило, оснащаются линейными стабилизаторами. Достоинств у таких стабилизаторов не менее двух: это маленькая стоимость и незначительное количество деталей в обвязке. Но эти достоинства съедает низкий КПД, поскольку значительная часть входного напряжения используется на нагрев регулирующего транзистора, что совершенно неприемлемо для питания переносных электронных устройств.

Источник питания для питания портативных и карманных приемников

Бестрансформаторный источник питания (рис. 23) предназначен для питания портативных и карманных приемников от сети переменного тока напряжением 220 В. Следует учитывать, что этот источник электрически не изолирован от питающей сети. При выходном напряжении 9В и токе нагрузки 50 мА источник питания потребляет от сети около 8 мА.

Рис. 23. Схема бестрансформаторного источника питания на основе импульсного преобразователя напряжения.

Сетевое напряжение, выпрямленное диодным мостом VD1 — VD4 (рис. 23), заряжает конденсаторы С1 и С2. Время заряда конденсатора С2 определяется постоянной цепи R1, С2. В первый момент после включения устройства тиристор VS1 закрыт, но при некотором напряжении на конденсаторе С2 он откроется и подключит к этому конденсатору цепь L1, C3.

При этом от конденсатора С2 будет заряжаться конденсатор C3 большой емкости. Напряжение на конденсаторе С2 будет уменьшаться, а на C3 — увеличиваться.

Ток через дроссель L1, равный нулю в первый момент после открывания тиристора, постепенно увеличивается до тех пор, пока напряжения на конденсаторах С2 и C3 не уравняются. Как только это произойдет, тиристор VS1 закроется, но энергия, запасенная в дросселе L1, будет некоторое время поддерживать ток заряда конденсатора C3 через открывшийся диод VD5. Далее диод VD5 закрывается, и начинается относительно медленный разряд конденсатора C3 через нагрузку. Стабилитрон VD6 ограничивает напряжение на нагрузке.

Как только закрывается тиристор VS1 напряжение на конденсаторе С2 снова начинает увеличиваться. В некоторый момент тиристор снова открывается, и начинается новый цикл работы устройства. Частота открывания тиристора в несколько раз превышает частоту пульсации напряжения на конденсаторе С1 и зависит от номиналов элементов цепи R1, С2 и параметров тиристора VS1.

Конденсаторы С1 и С2 — типа МБМ на напряжение не ниже 250 В. Дроссель L1 имеет индуктивность 1…2 мГн и сопротивление не более 0,5 Ом. Он намотан на цилиндрическом каркасе диаметром 7 мм.

Ширина обмотки 10 мм, она состоит из пяти слоев провода ПЭВ-2 0,25 мм, намотанного плотно, виток к витку. В отверстие каркаса вставлен подстроечный сердечник СС2,8х12 из феррита М200НН-3. Индуктивность дросселя можно менять в широких пределах, а иногда и исключить его совсем.

Питание схем с помощью Dc Dc преобразователей

Если питание аппаратуры осуществляется от гальванических элементов или аккумуляторов, то преобразование напряжения до нужного уровня возможно лишь с помощью Dc Dc преобразователей.

Идея достаточно проста: постоянное напряжение преобразуется в переменное, как правило, с частотой несколько десятков и даже сотен килогерц, повышается (понижается), а затем выпрямляется и подается в нагрузку. Такие преобразователи часто называются импульсными.

В качестве примера можно привести повышающий преобразователь из 1,5 В до 5 В (выходное напряжение компьютерного USB).

Dc Dc преобразователь 1,5 В / 5 В

Импульсные преобразователи хороши тем, что имеют высокий КПД, в пределах 60..90%. Еще одно достоинство импульсных преобразователей широкий диапазон входных напряжений: входное напряжение может быть ниже выходного или намного выше.

Импульсные преобразователи и стабилизаторы

Для стабилизации выходного напряжения импульсных стабилизаторов любого типа могут быть использованы обычные «линейные» стабилизаторы, но они имеют низкий КПД, В этой связи гораздо логичнее для стабилизации выходного напряжения импульсных преобразователей использовать импульсные же стабилизаторы напряжения, тем более, что осуществить такую стабилизацию совсем несложно.

Импульсные стабилизаторы напряжения, в свою очередь, подразделяются на стабилизаторы с широтно-импульсной модуляцией и на стабилизаторы с частотно-импульсной модуляцией. В первых из них изменяется длительность управляющих импульсов при неизменной частоте их следования. Во вторых, напротив, изменяется частота управляющих импульсов при их неизменной длительности. Встречаются импульсные стабилизаторы и со смешанным регулированием.

Ниже будут рассмотрены радиолюбительские примеры эволюционного развития импульсных преобразователей и стабилизаторов напряжения.

Классификация Dc Dc преобразователей

Вообще Dc Dc преобразователи можно разделить на несколько групп.

Понижающий, по английской терминологии step-down или buck

Выходное напряжение этих преобразователей, как правило, ниже входного: без особых потерь на нагрев регулирующего транзистора можно получить напряжение всего несколько вольт при входном напряжении 12…50 В. Выходной ток таких преобразователей зависит от потребности нагрузки, что в свою очередь определяет схемотехнику преобразователя.

Еще одно англоязычное название понижающего преобразователя chopper. Один из вариантов перевода этого слова – прерыватель. В технической литературе понижающий преобразователь иногда так и называют «чоппер». Пока просто запомним этот термин.

Повышающий, по английской терминологии step-up или boost

Выходное напряжение этих преобразователей выше входного. Например, при входном напряжении 5 В на выходе можно получить напряжение до 30 В, причем, возможно его плавное регулирование и стабилизация. Достаточно часто повышающие преобразователи называют бустерами.

Универсальный Dc Dc преобразователь – SEPIC

Выходное напряжение этих преобразователей удерживается на заданном уровне при входном напряжении как выше входного, так и ниже. Рекомендуется в случаях, когда входное напряжение может изменяться в значительных пределах. Например, в автомобиле напряжение аккумулятора может изменяться в пределах 9…14 В, а требуется получить стабильное напряжение 12 В.

Инвертирующий Dc Dc преобразователь — inverting converter

Основной функцией этих преобразователей является получение на выходе напряжения обратной полярности относительно источника питания. Очень удобно в тех случаях, когда требуется двухполярное питание, например для питания ОУ (операционных усилителей).

Все упомянутые преобразователи могут быть стабилизированными или нестабилизированными, выходное напряжение может быть гальванически связано с входным или иметь гальваническую развязку напряжений. Все зависит от конкретного устройства, в котором будет использоваться преобразователь.

Чтобы перейти к дальнейшему рассказу о Dc Dc преобразователях следует хотя бы в общих чертах разобраться с теорией.

Преобразователь напряжения с индуктивным накопителем энергии

Преобразователь напряжения с индуктивным накопителем энергии, позволяющий поддерживать на выходе стабильное регулируемое напряжение, показан на рис. 13.

Рис. 13. Схема преобразователя напряжения со стабилизацией.

Схема содержит генератор импульсов, двухкаскадный усилитель мощности, индуктивный накопитель энергии, выпрямитель, фильтр, схему стабилизации выходного напряжения. Резистором R6 устанавливают необходимое выходное напряжение в пределах от 30 до 200 В.

Аналоги транзисторов: ВС237В — КТ342А, КТ3102; ВС307В — КТ3107И, BF459—КТ940А.

Понижающий Dc Dc преобразователь – преобразователь типа buck

Его функциональная схема показана на рисунке ниже. Стрелками на проводах показаны направления токов.

Функциональная схема чопперного стабилизатора

Входное напряжение U in подается на входной фильтр — конденсатор C in. В качестве ключевого элемента используется транзистор VT, он осуществляет высокочастотную коммутацию тока. Это может быть транзистор структуры MOSFET, IGBT либо обычный биполярный транзистор. Кроме указанных деталей в схеме содержится разрядный диод VD и выходной фильтр – LC out, с которого напряжение поступает в нагрузку R н.

Нетрудно видеть, что нагрузка включена последовательно с элементами VT и L. Поэтому схема является последовательной.

Как же происходит понижение напряжения?

Широтно-импульсная модуляция – ШИМ

Схема управления вырабатывает прямоугольные импульсы с постоянной частотой или постоянным периодом, что в сущности одно и то же. Эти импульсы показаны на рисунке ниже.

Импульсы управления

Здесь tи время импульса, транзистор открыт, tп – время паузы, — транзистор закрыт. Соотношение tи/T называется коэффициентом заполнения duty cycle, обозначается буквой D и выражается в %% или просто в числах. Например, при D равном 50% получается, что D=0,5.

Таким образом D может изменяться от 0 до 1. При значении D=1 ключевой транзистор находится в состоянии полной проводимости, а при D=0 в состоянии отсечки, попросту говоря, закрыт. Нетрудно догадаться, что при D=50% выходное напряжение будет равно половине входного.

Совершенно очевидно, что регулирование выходного напряжения происходит за счет изменения ширины управляющего импульса tи, по сути дела изменением коэффициента D. Такой принцип регулирования называется широтно-импульсной модуляцией ШИМ (PWM). Практически во всех импульсных блоках питания именно с помощью ШИМ производится стабилизация выходного напряжения.

Вообще конвертеры получили столь широкое применение, что фирмы производители электронных компонентов наладили выпуск ШИМ контроллеров на все случаи жизни. Ассортимент настолько велик, что просто для того чтобы их перечислить понадобится целая книга. Поэтому собирать конвертеры на дискретных элементах, или как часто говорят на «рассыпухе», никому не приходит в голову.

Более того готовые конвертеры небольшой мощности можно купить на Алиэкспрес или Ebay за незначительную цену. При этом для установки в любительскую конструкцию достаточно припаять к плате провода на вход и выход, и выставить требуемое выходное напряжение.

Сейчас вернемся к нашему понижающему конвертеру типа buck, полная схема приведена выше.

В данном случае коэффициент D определяет, сколько времени будет открыт (фаза 1) или закрыт (фаза 2) ключевой транзистор. Для этих двух фаз можно представить схему двумя рисунками. На рисунках НЕ ПОКАЗАНЫ те элементы, которые в данной фазе не используются.


Фаза 1

При открытом транзисторе ток от источника питания (гальванический элемент, аккумулятор, выпрямитель) проходит через индуктивный дроссель L, нагрузку Rн, и заряжающийся конденсатор Cout. При этом через нагрузку протекает ток, конденсатор Cout и дроссель L накапливают энергию. Ток iL ПОСТЕПЕННО ВОЗРАСТАЕТ, сказывается влияние индуктивности дросселя. Эта фаза называется накачкой.

После того, как напряжение на нагрузке достигнет заданного значения (определяется настройкой устройства управления), транзистор VT закрывается и устройство переходит ко второй фазе – фазе разряда. Закрытый транзистор на рисунке не показан вовсе, как будто его и нет. Но это означает лишь то, что транзистор закрыт.

Фаза 2

При закрытом транзисторе VT пополнения энергии в дросселе не происходит, поскольку источник питания отключен. Индуктивность L стремится воспрепятствовать изменению величины и направления тока (самоиндукция) протекающего через обмотку дросселя.

Поэтому ток мгновенно прекратиться не может и замыкается через цепь «диод-нагрузка». Из-за этого диод VD получил название разрядный. Как правило, это быстродействующий диод Шоттки. По истечении периода управления фаза 2 схема переключается на фазу 1, процесс повторяется снова. Максимальное напряжение на выходе рассмотренной схемы может быть равным входному, и никак не более. Чтобы получить выходное напряжение больше, чем входное, применяются повышающие преобразователи.

Следует заметить, что на самом деле не все так просто, как написано выше: предполагается, что все компоненты идеальные, т.е. включение и выключение происходит без задержек, а активное сопротивление нулевое. При практическом изготовлении подобных схем приходится учитывать многие нюансы, поскольку очень многое зависит от качества применяемых компонентов и паразитной емкости монтажа. Только про такую простую деталь как дроссель (ну, просто моток провода!) можно написать еще не одну статью.

Пока только следует напомнить собственно о величине индуктивности, которая определяет два режима работы чоппера. При недостаточной индуктивности преобразователь будет работать в режиме разрывных токов, что совершенно недопустимо для источников питания.

Если же индуктивность достаточно большая, то работа происходит в режиме неразрывных токов, что позволяет с помощью выходных фильтров получить постоянное напряжение с приемлемым уровнем пульсаций. В режиме неразрывных токов работают и повышающие преобразователи, о которых будет рассказано ниже.

Для некоторого повышения КПД разрядный диод VD заменяется транзистором MOSFET, который в нужный момент открывается схемой управления. Такие преобразователи называются синхронными. Их применение оправдано, если мощность преобразователя достаточно велика.

Преобразователь напряжения со стабильными 30В

Преобразователь напряжения (рис. 12) позволяет получить на выходе стабилизированное напряжение 30 В. Напряжение такой величины используется для питания варикапов, а также вакуумных люминесцентных индикаторов.

Рис. 12. Схема преобразователя напряжения с выходным стабилизированным напряжением 30 В.

На микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 по обычной схеме собран задающий генератор, вырабатывающий прямоугольные импульсы с частотой около 40 кГц.

К выходу генератора подключен транзисторный ключ VT1, коммутирующий катушку индуктивности L1. Амплитуда импульсов при коммутации катушки зависит от качества ее изготовления.

Во всяком случае напряжение на ней достигает десятков вольт. Выходное напряжение выпрямляется диодом VD1. К выходу выпрямителя подключен П-образный RC-фильтр и стабилитрон VD2. Напряжение на выходе стабилизатора целиком определяется типом используемого стабилитрона. В качестве «высоковольтного» стабилитрона можно использовать цепочку стабилитронов, имеющих более низкое напряжение стабилизации.

Повышающий Dc Dc преобразователь – преобразователь типа boost

Повышающие преобразователи применяются в основном при низковольтном питании, например, от двух-трех батареек, а некоторые узлы конструкции требуют напряжения 12…15 В с малым потреблением тока. Достаточно часто повышающий преобразователь кратко и понятно называют словом «бустер».

Функциональная схема повышающего преобразователя

Входное напряжение U in подается на входной фильтр C in и поступает на последовательно соединенные катушку индуктивности L и коммутирующий транзистор VT. В точку соединения катушки и стока транзистора подключен диод VD. К другому выводу диода подключены нагрузка R н и шунтирующий конденсатор C out.

Транзистор VT управляется схемой управления, которая вырабатывает сигнал управления стабильной частоты с регулируемым коэффициентом заполнения D, так же, как было рассказано чуть выше при описании чопперной схемы. Диод VD в нужные моменты времени блокирует нагрузку от ключевого транзистора.

Когда открыт ключевой транзистор правый по схеме вывод катушки L соединяется с отрицательным полюсом источника питания U in. Нарастающий ток (сказывается влияние индуктивности) от источника питания протекает через катушку и открытый транзистор, в катушке накапливается энергия.

В это время диод VD блокирует нагрузку и выходной конденсатор от ключевой схемы, тем самым предотвращая разряд выходного конденсатора через открытый транзистор. Нагрузка в этот момент питается энергией накопленной в конденсаторе C out. Естественно, что напряжение на выходном конденсаторе падает.

Как только напряжение на выходе станет несколько ниже заданного, (определяется настройками схемы управления), ключевой транзистор VT закрывается, и энергия, запасенная в дросселе, через диод VD подзаряжает конденсатор C out, который подпитывает нагрузку. При этом ЭДС самоиндукции катушки L складывается с входным напряжением и передается в нагрузку, следовательно, напряжение на выходе получается больше входного напряжения.

По достижении выходным напряжением установленного уровня стабилизации схема управления открывает транзистор VT, и процесс повторяется с фазы накопления энергии.

Преобразователь напряжения на основе КР1006ВИ1

Преобразователь напряжения, выполненный на основе генератора импульсов на микросхеме DA1 КР1006ВИ1, усилителя на основе полевого транзистора VT1 и индуктивного накопителя энергии с выпрямителем и фильтром, показан на рис. 10.

На выходе преобразователя при напряжении питания и потребляемом токе 80…90 мА образуется напряжение 400…425 В. Следует отметить, что величина выходного напряжение не гарантирована — она существенно зависит от способа выполнения катушки индуктивности (дросселя) L1.

Рис. 10. Схема преобразователя напряжения с генератором импульсов на микросхеме КР1006ВИ1.

Для получения нужного напряжения проще всего экспериментально подобрать катушку индуктивности для достижения требуемого напряжения или использовать умножитель напряжения.

Универсальный Dc Dc преобразователь – SEPIC

SEPIC (single-ended primary-inductor converter) или преобразователь с несимметрично нагруженной первичной индуктивностью.

Подобные преобразователи применяются в основном, когда нагрузка имеет незначительную мощность, а входное напряжение изменяется относительно выходного в большую или меньшую сторону.

Функциональная схема преобразователя SEPIC

Очень похожа на схему повышающего преобразователя, показанного на предыдущем рисунке, но имеет дополнительные элементы: конденсатор C1 и катушку L2. Именно эти элементы и обеспечивают работу преобразователя в режиме понижения напряжения.

Преобразователи SEPIC применяются в тех случаях, когда входное напряжение изменяется в широких пределах. В качестве примера можно привести 4V-35V to 1.23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down Converter Regulator. Именно под таким названием в китайских магазинах продается преобразователь, схема которого показана на рисунке ниже.

Принципиальная схема преобразователя SEPIC

Ниже показан внешний вид платы с обозначением основных элементов.

Внешний вид преобразователя SEPIC

Следует обратить внимание на наличие двух катушек L1 L2. По этому признаку можно определить, что это именно преобразователь SEPIC.

Входное напряжение платы может быть в пределах 4…35 В. При этом выходное напряжение может настраиваться в пределах 1,23…32 В. Рабочая частота преобразователя 500 КГц. При незначительных размерах 50 x 25 x 12 мм плата обеспечивает мощность до 25 Вт. Максимальный выходной ток до 3 А.

Но тут следует сделать замечание. Если выходное напряжение установить на уровне 10 В, то выходной ток не может быть выше 2,5 А (25 Вт). При выходном напряжении 5 В и максимальном токе 3 А мощность составит всего 15 Вт. Здесь главное не перестараться: либо не превысить максимально допустимую мощность, либо не выйти за пределы допустимого тока.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Инверторы на специализированных микросхемах

Наиболее удобно собирать высокоэффективные современные преобразователи напряжения, используя специально созданные для этих целей микросхемы.

Микросхема КР1156ЕУ5 (МС33063А, МС34063А фирмы Motorola) предназначена для работы в стабилизированных повышающих, понижающих, инвертирующих преобразователях мощностью в несколько ватт.

На рис. 17 приведена схема повышающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5. Преобразователь содержит входные и выходные фильтрующие конденсаторы С1, C3, С4, накопительный дроссель L1, выпрямительный диод VD1, конденсатор С2, задающий частоту работы преобразователя, дроссель фильтра L2 для сглаживания пульсаций. Резистор R1 служит датчиком тока. Делитель напряжения R2, R3 определяет величину выходного напряжения.

Рис. 17. Схема повышающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5.

Частота работы преобразователя близка к 15 кГц при входном напряжении 12 В и номинальной нагрузке. Размах пульсаций напряжения на конденсаторах C3 и С4 составлял соответственно 70 и 15 мВ.

Дроссель L1 индуктивностью 170 мкГн намотан на трех склеенных кольцах К12x8x3 М4000НМ проводом ПЭШО 0,5. Обмотка состоит из 59 витков. Каждое кольцо перед намоткой следует разломить на две части.

В один из зазоров вводят общую прокладку из текстолита толщиной 0,5 мм и склеивают пакет. Можно также применить кольца из феррита с магнитной проницаемостью свыше 1000.

Пример выполнения понижающего преобразователя на микросхеме КР1156ЕУ5 приведен на рис. 18. На вход такого преобразователя нельзя подавать напряжение более 40 В. Частота работы преобразователя — 30 кГц при UBX=15 В. Размах пульсаций напряжения на конденсаторах C3 и С4 — 50 мВ.

Рис. 18. Схема понижающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5.

Рис. 19. Схема инвертирующего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5.

Дроссель L1 индуктивностью 220 мкГч намотан аналогичным образом (см. выше) на трех кольцах, но зазор при склейке был установлен 0,25 мм, обмотка содержала 55 витков такого же провода.

На следующем рисунке (рис. 19) показана типовая схема инвертирующего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5, Микросхема DA1 питается суммой входного и выходного напряжений, которая не должна превышать 40 В.

Частота работы преобразователя — 30 кГц при UBX=5 S; размах пульсаций напряжения на конденсаторах C3 и С4 — 100 и 40 мВ.

Для дросселя L1 инвертирующего преобразователя индуктивностью 88 мкГн были использованы два кольца К12x8x3 М4000НМ с зазором 0,25 мм. Обмотка состоит из 35 витков провода ПЭВ-2 0,7. Дроссель L2 во всех преобразователях стандартный — ДМ-2,4 индуктивностью 3 мкГч. Диод VD1 во всех схемах (рис. 17 — 19) должен быть диодом Шотки.

Для получения двухполярного напряжения из однополярного фирмой MAXIM разработаны специализированные микросхемы. На рис. 20 показана возможность преобразования напряжения низкого уровня (4,5…5 6) в двухполярное выходное напряжение 12 (или 15 6) при токе нагрузки до 130 (или 100 мА).

Рис. 20. Схема преобразователя напряжения на микросхеме МАХ743.

По внутренней структуре микросхема не отличается от типового построения подобного рода преобразователей, выполненных на дискретных элементах, однако интегральное исполнение позволяет при минимальном количестве внешних элементов создавать высокоэффективные преобразователи напряжения.

Так, для микросхемы МАХ743 (рис. 20) частота преобразования может достигать 200 кГц (что намного превышает частоту преобразования подавляющего большинства преобразователей, выполненных на дискретных элементах). При напряжении питания 5 В КПД составляет 80…82% при нестабильности выходного напряжения не более 3%.

Микросхема снабжена защитой от аварийных ситуаций: при снижении питающего напряжения на 10% ниже нормы, а также при перегреве корпуса (выше 195°С).

Для снижения на выходе преобразователя пульсаций с частотой преобразования (200 кГц) на выходах устройства установлены П-образные LC-фильтры. Перемычка J1 на выводах 11 и 13 микросхемы предназначена для изменения величины выходных напряжений.

Для преобразования напряжения низкого уровня (2,0…4,5 6) в стабилизированное 3,3 или 5,0 В предназначена специальная микросхема, разработанная фирмой MAXIM, — МАХ765. Отечественные аналоги — КР1446ПН1А и КР1446ПН1Б. Микросхема близкого назначения — МАХ757 — позволяет получить на выходе плавно регулируемое напряжение в пределах 2,7…5,5 В.

Рис. 21. Схема низковольтного повышающего преобразователя напряжения до уровня 3,3 или 5,0 В.

Схема преобразователя, показанная на рис. 21, содержит незначительное количество внешних (навесных) деталей.

Работает это устройство по традиционному принципу, описанному ранее. Рабочая частота генератора зависит от величины входного напряжения и тока нагрузки и изменяется в широких пределах — от десятков Гц до 100 кГц.

Величина выходного напряжения определяется тем, куда подключен вывод 2 микросхемы DA1: если он соединен с общей шиной (см. рис. 21), выходное напряжение микросхемы КР1446ПН1А равно 5,0±0,25 В, если же этот вывод соединен с выводом 6, то выходное напряжение понизится до 3,3±0,15 В. Для микросхемы КР1446ПН1Б значения будут 5,2±0,45 В и 3,44±0,29 В. соответственно.

Максимальный выходной ток преобразователя — 100 мА. Микросхема МАХ765 обеспечивает выходной ток 200 мА при напряжении 5-6 и 300 мА при напряжении 3,3 В. КПД преобразователя — до 80%.

Назначение вывода 1 (SHDN) — временное отключение преобразователя путем замыкания этого вывода на общий провод. Напряжение на выходе в этом случае понизится до значения, несколько меньшего, чем входное напряжение.

Светодиод HL1 предназначен для индикации аварийного снижения питающего напряжения (ниже 2 В), хотя сам преобразователь способен работать и при более низких значениях входного напряжения (до 1,25 6 и ниже).

Дроссель L1 выполняют на кольце К10x6x4,5 из феррита М2000НМ1. Он содержит 28 витков провода ПЭШО 0,5 мм и имеет индуктивность 22 мкГч. Перед намоткой ферритовое кольцо разламывают пополам, предварительно надпилив алмазным надфилем. Затем кольцо склеивают эпоксидным клеем, установив в один из образовавшихся зазоров текстолитовую прокладку толщиной 0,5 мм.

Индуктивность полученного таким образом дросселя зависит в большей степени от толщины зазора и в меньшей — от магнитной проницаемости сердечника и числа витков катушки. Если смириться с увеличением уровня электромагнитных помех, то можно использовать дроссель типа ДМ-2,4 индуктивностью 20 мкГч.

Конденсаторы С2 и С5 типа К53 (К53-18), С1 и С4 — керамические (для снижения уровня высокочастотных помех), VD1 — диод Шотки (1 N5818, 1 N5819, SR106, SR160 и др.).

Схемы устройств для преобразования энергии

Схемы устройств для преобразования энергии показаны на рис. 24 и 25. Они представляют собой понижающие преобразователи энергии с питанием от выпрямителей с гасящим конденсатором. Напряжение на выходе устройств стабилизировано.

Рис. 24. Схема понижающего преобразователя напряжения с сетевым бестрансформаторным питанием.

Рис. 25. Вариант схемы понижающего преобразователя напряжения с сетевым бестрансформаторным питанием.

В качестве динисторов VD4 можно использовать отечественные низковольтные аналоги — КН102А, Б. Как и предыдущее устройство (рис. 23), источники питания (рис. 24 и 25) имеют гальваническую связь с питающей сетью.

Проектирование инвертирующего преобразователя

Рассмотрим типичные схемы повышающего преобразователя и подробно разберем процесс проектирования и расчета. В конце статьи будет форма, в которую можно забить необходимые параметры источника, провести расчет онлайн и получить номиналы всех элементов. Эта форма считает номиналы сразу для всех трех схем. Если в выбранной Вами схеме этих элементов нет, то их номиналы нужно игнорировать.


Схема 1


Схема 2


Схема 3

Повышающая топология — самая простая в реализации, так как эмиттер (исток) силового транзистора в не соединен с общим проводом. Нет необходимости в специальных ухищрениях при подаче управляющего напряжения на базу (затвор). Достаточно подать это напряжение напрямую. С формированием сигнала обратной связи тоже нет никаких проблем. Если ток нагрузки относительно небольшой, то и сигнал ограничения тока снять совсем просто. В эмиттерной (истоковой) цепи устанавливается резистор. Если ток через этот резистор превышает максимально допустимый, то напряжение на этом резисторе превышает напряжение срабатывания защиты контроллера, и ключ принудительно закрывается.

Если ток нагрузки большой, то потери энергии на резисторе R7 становятся недопустимой роскошью. Тогда применяется трансформатор тока.

Если применяется маломощный контроллер, не способный раскачать мощный биполярный транзистор, то нужно поставить дополнительный транзистор, как это показано на схеме. Применение составного транзистора нежелательно, так как потери энергии на транзисторе тем больше, чем больше напряжение насыщения коллектор — эмиттер, а у составного транзистора напряжение насыщения больше в разы, чем у обычного.

На схеме 3 показано применение трансформатора тока и дополнительного маломощного транзистора. Но это не означает, что их можно применять только вместе. Трансформатор тока можно применять в схемах с полевым транзистором и в схемах с мощным контроллером. А маломощный транзистор можно применять в схемах с резистором R7. Эти два решения показаны на одной схеме просто для примера

Обратите внимание! Если в схеме 3 для управления транзисторами используется ШИМ — контроллер с открытым эмиттером на выходе, то между базой и эмиттером транзистра VT7 нужно включить резистор сопротивлением 300 — 400 Ом для надежного запирания транзистора VT7. Если же на выходе контроллера стоит двухтактный каскад, как в той микросхеме, которую применяем мы, то в таком резисторе потребности нет

Как быть в случае, если входное напряжение больше, чем допустимое напряжение на затворе полевого транзистора или допустимое напряжение питания контроллера, описано в статье про понижающий преобразователь. Для повышающего решение совершенно аналогично.

Для примера в качестве ШИМ — контроллера мы используем микросхему 1156EU3.

В схемах в качестве силового ключа используются мощный биполярный транзистор или мощный полевой транзистор. Подробнее о работе биполярного транзистора и полевого транзистора в качестве силового ключа.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

:: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Еще статьи

Инвертирующий импульсный преобразователь напряжения, источник питания…. Как работает инвертирующий стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание…

Зарядное устройство. Импульсный автомобильный зарядник. Зарядка аккуму… Схема импульсного зарядного устройства. Расчет на разные напряжения и токи….

Импульсный источник питания. Своими руками. Самодельный. Сделать. Лабо… Схема импульсного блока питания. Расчет на разные напряжения и токи….

Мостовой импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, исто… Как работает мостовой стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание прин…

Силовой мощный импульсный трансформатор, дроссель. Намотка. Изготовить… Приемы намотки импульсного дросселя / трансформатора….

Понижающий импульсный преобразователь напряжения, источник питания. Ко… Как сконструировать понижающий импульсный преобразователь. Шаг 1. Как выбрать ча…

Питание светодиода. Драйвер. Светодиодный фонарь, фонарик. Своими рука… Включение светодиодов в светодиодном фонаре….

Бесперебойник своими руками. ИБП, UPS сделать самому. Синус, синусоида… Как сделать бесперебойник самому? Чисто синусоидальное напряжение на выходе, при…

Как сделать АС/АС конвертор

АС/АС и DC/DC конверторы, имеют идентичные схемы. Только в АС/АС конверторах необходимо исключить полярные элементы и использовать силовые ключи, которые «…способны находиться или в замкнутом (проводящем), или в разомкнутом (непроводящем) состоянии и обеспечивать протекание или блокировку протекания тока в любом направлении» . Если первое условие интуитивно понятно – нельзя использовать полярные элементы на переменном токе, то второе условие необходимо объяснить более подробно.

Сегодня в качестве силовых ключей из доступной элементной базы можно использовать механические контакты (например, контакты реле), полупроводниковые диоды, биполярные транзисторы, MOSFET и IGBT (Рисунок 1).

Рисунок 1.Протекание тока в силовых элементах.

Диоды, биполярные транзисторы и IGBT пропускают ток только в одном направлении, причем диод – это неуправляемый элемент. Поэтому в качестве самостоятельных ключей АС/АС конверторов эти приборы использовать нельзя. Проводящий канал MOSFET пропускает ток в обоих направлениях, а его сопротивление определяется напряжением между затвором и истоком. Теоретически, MOSFET вполне подходит для преобразования переменного тока. Однако наличие в этих приборах паразитного диода приводит к тому, что для одного из направлений ток невозможно блокировать. Таким образом, единственными элементами, которые можно использовать для ключей АС/АС конвертора, остаются механические контакты. Они могут, как пропускать ток, так и блокировать его протекание в любом направлении. Но механические контакты физически не могут переключаться с высокой частотой, имеют низкую надежность, высокий уровень шума и много других недостатков, из-за которых в современных преобразователях они не применяются.

В результате, ни один из приборов, показанных на Рисунке 1, в качестве полноценного самостоятельного силового ключа АС/АС конвертора использовать нельзя, поэтому в преобразователях переменного напряжения силовые ключи представляет собой комбинацию из нескольких полупроводниковых приборов (Рисунок 2). Аналогичные схемы используются в матричных преобразователях и подробно описаны в .

Рисунок 2.Силовые ключи АС/АС конверторов.

Сразу видно, что эти схемы имеют серьезный недостаток – ток протекает минимум через два силовых элемента: диод и транзистор, что негативно сказывается на КПД и стоимости преобразователя. Но, возможно, в будущем появятся более эффективные решения. Например, в упомянуты RB-IGBT и BD-IGBT, но эти приборы по своим характеристикам, доступности и стоимости пока не достигли уровня, достаточного для широкого применения.

Рисунок 3.Понижающий (а), повышающий (б) и инвертирующий (в) АС/АС конверторы.

Из приведенных решений наибольший интерес представляет схема Рисунка 2в, поскольку в ней один драйвер может управлять двумя транзисторами, в качестве которых из-за меньших потерь на управление лучше использовать MOSFET или IGBT. При использовании MOSFET, если падение напряжения на открытом канале меньше прямого напряжения на диоде, ток будет проходить только через каналы транзисторов, а диод в процессе преобразования принимать участия не будет. Для ключей на основе IGBT можно использовать приборы со встроенным антипараллельным диодом. Это позволяет уменьшить количество корпусов и упростить разводку платы, хотя при этом ухудшается охлаждение кристаллов

При выборе IGBT со встроенным диодом необходимо обращать внимание также на тепловое сопротивление переход-корпус диода – оно должно быть соизмеримо с аналогичным сопротивлением транзистора, потому что в некоторых приборах диод может иметь в несколько раз большее тепловое сопротивление, чем транзистор

Для построения АС/АС конвертора можно взять любую схему DC/DC преобразователя, исключить полярные элементы, а в качестве традиционных транзисторов и диодов использовать управляемые двунаправленные силовые ключи, показанные на Рисунке 2. В качестве примера на Рисунке 3 приведены схемы классических (базовых) АС/АС конверторов понижающего, повышающего и инвертирующего типов. При преобразовании переменного тока они будут выполнять те же функции: понижать, повышать и инвертировать величину входного напряжения.

Советуем изучить Терморегуляторы с датчиком температуры

К вопросу построения мощных DC-DC преобразователей напряжения

Мощный DC-DC преобразователь напряжения, работающий от низковольтного (10-50 В) источника питания (аккумуляторные батареи, водородные источники питания и т. д.), преобразует энергию постоянного тока с уровнем в сотни ампер. Не трудно убедиться, что в таких случаях статические потери энергии в полупроводниковых элементах преобразователя напряжения существенно, часто на порядок, превышают динамические. Таким образом, силовая схема преобразователя напряжения должна содержать минимальное количество последовательно включенных в цепь потребляемого тока силовых полупроводниковых приборов. Как правило, это однотактные схемы либо двухтактная схема с выводом нулевой точки первичной обмотки силового трансформатора.

Схема DC-DC преобразователя напряжения, построенного на базе известного инвертора со средней точкой первичной обмотки силового трансформатора, представлена на рис. 1. В схеме для наглядности выделены индуктивности рассеивания обмоток силового трансформатора. Особенностью данной схемы, а также преобразователей напряжения, построенных на базе однотактных схем, является необходимость вывода энергии, накапливаемой в индуктивностях рассеивания силового трансформатора на этапах проводимости силовых транзисторов.

Рис. 1. Схема DC-DC преобразователя  напряжения

Для вывода энергии индуктивностей рассеивания в схеме необходимы дополнительные элементы. Если такой вывод энергии не обеспечивается, то ЭДС самоиндукции индуктивности рассеивания трансформатора при запирании силового транзистора схемы может вызвать на нем бросок напряжения, что приведет данный прибор к выходу из строя.

Простейшие устройства, обеспечивающие ограничение напряжения на силовых транзисторах, — это RCD-цепочки, показанные на рис. 1. Помимо ограничения напряжения на силовых транзисторах они снижают потери энергии в транзисторах на этапе выключения, что при низковольтном питании не столь актуально.

Энергия, выводимая из индуктивностей рассеивания в силовые конденсаторы C1, C2, при очередном включении силовых транзисторов VS1, VS2 рассеивается в токоограничивающих резисторах R1, R2, что существенно (как будет показано ниже) снижает КПД устройства.

Режим работы RCD-цепочек, а соответственно, и уровень напряжения на силовых конденсаторах C1, C2 и силовых транзисторах VS1, VS2, в немалой степени зависит от режима работы инвертора, в частности, от коэффициента заполнения ключей, тока нагрузки и т. д. Не вдаваясь в подробности, укажем, что в зависимости от режима работы схемы наибольшее значение напряжения на силовых транзисторах схемы может значительно превышать удвоенную величину напряжения питания. Последнее заставляет использовать в схеме силовые транзисторы с повышенным допустимым напряжением и, как следствие, с увеличенным падением напряжения на силовом транзисторе в проводящем состоянии, что снижает КПД схемы.

Не проводя детального анализа работы схемы, можно оценить соответствующую мощность, рассеиваемую в RCD-цепочках. Соответственно, эта мощность в режиме, близком к максимальному коэффициенту заполнения силовых транзисторов, может быть приближенно оценена как

где введены следующие обозначения: Iн‘ — ток нагрузки, пересчитанный в первичную обмотку (принимается, что ZН имеет индуктивный характер, ток нагрузки хорошо сглажен и может быть принят постоянным на периоде работы схемы), LS1 — индуктивность рассеивания первичной обмотки, LS3‘ — пересчитанная к первичной обмотке индуктивность рассеивания вторичной обмотки, f— частота работы преобразователя, Kпр— коэффициент, характеризующий максимальное напряжение на силовые конденсаторах C1, C2 (или, что то же самое, на транзисторах преобразователя напряжения) при максимальном токе нагрузки преобразователя напряжения, и равный

    (1а)

где UC MAX— максимальное напряжение на силовых конденсаторах C1 и C2, E— величина напряжения питания.

Для оценки потерь в RCD-цепочках в соответствии с уровнем тока, частотой и индуктивностями рассеивания силового трансформатора (то есть конструкции трансформатора) необходимо получить зависимость величины индуктивностей рассеивания силового трансформатора от параметров схемы (в упрощенном варианте это могут быть частота, установленная мощность силового трансформатора, величина тока или величина напряжения).

С помощью известных методик расчета силового трансформатора [1, 2], выбрав материал для сердечника и обмоток, можно приближенно оценить величину индуктивности рассеивания обмоток. С учетом материала сердечника (феррит 2000 НМ) и обмоток (медь), конструкции силового трансформатора (броневой) были построены зависимости суммарной индуктивности рассеивания обмоток трансформатора LS 1+LS3= L, пересчитанной к первичной обмотке (предполагается, что обмотки несекционированные) от установленной мощности силового трансформатора (S) для трех рабочих частот трансформатора (10, 20 и 30 кГц) для напряжений питания 24 и 12 В (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость суммарной индуктивности рассеивания силового трансформатора от его установленной мощности:
а) E = 24 В,
б) E = 12 В

Имея зависимости рис. 2, можно оценить мощность, рассеиваемую в RCD-цепочках (Prcd), через установленную мощность силового трансформатора (S). Далее полагаем, что мощность, передаваемая в нагрузку преобразователем напряжения (P), и установленная мощность силового трансформатора связаны известным соотношением

S = Pxkсхемы (2)

где kсхемы— коэффициент, зависящий от схемы и режима работы преобразователя напряжения [3, 4]. КПД преобразователя напряжения (определяемый в предположении, что единственными потерями являются потери, рассеиваемые в RCD-цепочках) равен:

   (3)

Можно считать, что расчетная максимальная индукция в сердечнике B(S, f), определяемая рабочей частотой и установленной мощностью силового трансформатора (при принятых для силового трансформатора конструкции и геометрических соотношениях), задает число витков первичной обмотки ω1 через напряжение на первичной обмотке. Предположим, что режимом с максимальной вольт-секундной площадью будет режим с напряжением на первичных обмотках в форме меандра с периодом, равным T (где T— период работы схемы), и амплитудой, которую можно считать равной напряжению питания E. Тогда можно записать:

     (4)

где Sс(S, f) — площадь сечения сердечника, B(S, f) — максимальная индукция в сердечнике. Таким образом, в силу известной приближенной формулы расчета индуктивностей рассеивания [1,2], для суммарной индуктивности рассеивания, пересчитанной к первичной обмотке,

    (5)

где k — коэффициент пропорциональности, lоб (S, f) — средняя длина витка обмотки.

Приняв, что КПД преобразователя напряжения определяется только потерями в RCD-цепочках, считая коммутации пренебрежимо малыми, токи обмоток и напряжения на обмотках имеющими прямоугольную форму, ток вторичной обмотки и напряжения на обмотках не имеющими пауз, можно считать, что приведенный к первичной обмотке ток нагрузки преобразователя напряжения равен

      (6)

Тогда, пользуясь оценкой мощности, проходящей через индуктивности рассеивания, приведенной выше, можно оценить мощность, выделяющуюся в резисторах R1, R2, подставляя вместо (LS1+LS3‘) суммарную индуктивность рассеивания силового трансформатора L:

Таким образом, в пределах сделанных предположений, PRCD не зависит от E.

На рис. 3а приведены полученные зависимости мощности PRCD для частот 10, 20 и 30 кГц от установленной мощности силового трансформатора. На рис. 3б показаны соответствующие оценки для КПД преобразователя ηRCD.

Рис. 3. Зависимость PRCD (а) и ηRCD (б) от установленной мощности силового трансформатора

Зависимости, приведенные на рис. 3, позволяют сделать вывод о неперспективности применения защитных RCD-цепей в мощных преобразователях напряжения с низковольтным питанием. На практике преобразователи напряжения, выполненные по схеме рис. 1, мощностью более нескольких сотен ватт не применяются.

Естественным решением, расширяющим области применения аналогичных преобразователей напряжения, является вывод энергии, накапливаемой в индуктивностях рассеивания силового трансформатора, в питающую сеть либо в нагрузку. Вывод энергии индуктивностей рассеивания в источник питания имеет то преимущество, что передаваемая таким путем мощность может варьироваться в широких пределах независимо от величины нагрузки преобразователя напряжения. Кроме того, вывод этой энергии в питающую сеть обеспечивается гораздо более простым схемным решением. На рис. 4 показана схема, реализующая указанный принцип. Энергия, накапливаемая в индуктивностях рассеивания силового трансформатора, выводится в силовой конденсатор C1, напряжение на котором во всех режимах работы близко к двойному напряжению питания, всегда оставаясь несколько больше его. При этом максимальные напряжения на силовых транзисторах жестко ограничены напряжением на силовом конденсаторе C1.

Рис. 4. Схема преобразователя напряжения с выводом энергии индуктивностей рассеивания в источник питания

Стабилизация напряжения на силовом конденсаторе C1 на требуемом уровне обеспечивается за счет работы регулятора первого рода, выполненного на силовом транзисторе VS3, диоде VD3 и дросселе L1. Установленная мощность регулятора первого рода, естественно, меньше установленной мощности основного преобразователя напряжения и определяется энергией, выводимой из индуктивностей рассеивания силового трансформатора.

Оценим мощность, на которую должен быть рассчитан регулятор первого рода, при допущении, что все полупроводниковые элементы схемы — идеальные ключи, потери энергии в элементах схемы отсутствуют.

Эквивалентная схема для этапа вывода энергии из индуктивностей рассеивания в силовой конденсатор C1 изображена на рис. 5. Эта схема справедлива при условии малых пульсаций напряжения на силовом конденсаторе C1. Тогда напряжение на силовом конденсаторе UC может быть принято постоянным, а конденсатор C1 эквивалентно заменен источником напряжения, равным UC. Кроме того, предполагаем, что выходной выпрямитель за счет индуктивности в нагрузке стягивается в точку на всем интервале вывода энергии. При этом выводимая энергия будет наибольшей.

Рис. 5. Эквивалентная схема на этапе вывода энергии из индуктивностей рассеивания

Энергию, выводимую в силовой конденсатор, можно представить как сумму энергии, накопленной к этому времени в индуктивностях рассеивания, и энергии, потребленной от источника питания на этапе вывода энергии в силовой конденсатор. Пренебрегая током индуктивности намагничивания, можно считать, что ток индуктивностей рассеивания спадает от величины Iн‘ до нуля линейно. Обозначая время спада тока как tсп, можно записать:

     (8)

Мощность, потребляемая от источника питания, за время вывода энергии из индуктивностей рассеивания равна:

     (9)

Накопленная к моменту запирания силового транзистора в индуктивностях рассеивания энергия может быть оценена следующим образом:

      (10)

С учетом выражений (9) и (10) мощность, передаваемая вспомогательным преобразователем напряжения, равна:

     (11)

где f— частота работы преобразователя напряжения.

При UC= 2xE мощность Pвспом= 2xfxLx (Iн‘)2, при большем UC мощность Pвспомменьше.

Приращение напряжения на силовом конденсаторе C1 за один цикл вывода энергии из индуктивностей рассеивания может быть оценено из условия, что вся выводимая энергия накапливается в конденсаторе и на интервале вывода передача энергии вспомогательным преобразователем пренебрежимо мала.

Приращение энергии в силовом конденсаторе δ WC равно

где AUC — приращение напряжения на силовом конденсаторе С1. Тогда

     (13)

На рис. 6 показаны зависимости мощности, передаваемой вспомогательным преобразователем, от установленной мощности силового трансформатора при UC ≈2xE.

Рис. 6. Зависимость мощности, передаваемой вспомогательным преобразователем напряжения, от установленной мощности силового трансформатора (при UC ≈ 2xE)

Для проверки эффективности приведенной выше схемы со вспомогательным преобразователем было проведено моделирование ее работы в системе моделирования MicroCap.

Для устройства приняты следующие параметры: напряжение питания 24 В, частота работы основного преобразователя напряжения 30 кГц, вспомогательного преобразователя — 60 кГц. Мощность, передаваемая в нагрузку, равна 1400 Вт. В модели силового трансформатора, рассчитанного по указанной выше методике, учтены индуктивности рассеивания и индуктивность намагничивания. В качестве управляемых полупроводниковых ключей VS1, VS2 использованы силовые транзисторы IRFP2907, диоды VD1, VD2 — 35CGQ100. Вспомогательный преобразователь напряжения построен на силовом транзисторе VS3 типа IRF1310 и диоде VD3 (также 35CGQ100). По результатам моделирования КПД схемы — 96%. Полученный КПД, в отличие от ηRCD (3), учитывает также потери в полупроводниковых элементах схемы.

Мощность, передаваемая вспомогательным преобразователем напряжения, — 285 Вт по результатам моделирования, по приведенной выше аналитической оценочной формуле — 324 Вт. Разница между результатами оценки и результатами моделирования может быть объяснена учетом потерь в полупроводниковых элементах схемы при моделировании.

На рис. 7 показаны полученные при моделировании осциллограммы. Преобразователь напряжения работает в режиме, близком к максимальному коэффициенту заполнения силовых транзисторов основного преобразователя напряжения (коэффициент заполнения равен 0,87).

Рис. 7. Осциллограммы работы преобразователя напряжения со вспомогательным преобразователем

Моделирование показало, что включение ключа в одном из плеч схемы в то время, как в противоположном плече ток еще не спал, существенно замедляет спад этого тока, а также нарастание тока во включившейся обмотке. Это объясняется трансформацией напряжения на включившейся обмотке в противоположное плечо и трансформацией тока в обмотку включившегося плеча из обмотки противоположного. Поэтому предпочтительно включать ключевой прибор в одном из плеч не раньше, чем в противоположном плече ток спадет до достаточно малой величины.

Очевидно, что при уменьшении индуктивности рассеивания трансформатора снижается мощность вспомогательного источника питания, уменьшается длительность коммутации, что повышает КПД схемы и позволяет реализовать ее работу на более высокой частоте. Широко известным методом снижения индуктивности рассеивания является применение в силовом трансформаторе секционированных обмоток. На рис. 8 показаны зависимости суммарной индуктивности рассеивания от установленной мощности трансформатора при Е = 24 В для силового трансформатора с несекционированной обмоткой (аналогично рассматриваемому выше), рассчитанного на рабочую частоту 30 кГц, и для трансформаторов с секционированной обмоткой при числе элементов обмоток, равном двум [2], которые рассчитаны на частоты 30 и 50 кГц.

Рис. 8. Зависимость суммарной индуктивности рассеивания от установленной мощности силового трансформатора при E = 24 В для трансформатора с несекционированной обмоткой и для силового трансформатора с секционированной обмоткой (число элементов обмоток равно двум)

Следует заметить, что конструктивно выполнение мощного высокочастотного силового трансформатора с низковольтными (сильноточными) обмотками достаточно сложная задача.

Обычно сильноточные обмотки такого трансформатора выполняются в виде пластин с эффективной поверхностью охлаждения, часто обдуваемых с помощью внешнего вентилятора. В таких силовых трансформаторах организация дополнительного силового вывода либо организация секционирования обмоток практически не усложняет его конструкцию, а следовательно, секционирование обмоток, несомненно, перспективно в этих применениях.

На рис. 9 приведены полученные при моделировании схемы с трансформатором с секционированными обмотками осциллограммы.

Рис. 9. Осциллограммы работы преобразователя напряжения со вспомогательным преобразователем. Применен силовой трансформатор с секционированными обмотками

Снижение индуктивностей рассеивания предоставляет возможность сократить длительность интервалов коммутации, что в свою очередь позволяет реализовать работу преобразователя напряжения на большей частоте.

Для устройства приняты следующие параметры: напряжение питания 24 В, частота работы основного преобразователя напряжения 50 кГц, вспомогательного преобразователя — 100 кГц. Мощность, передаваемая в нагрузку, равна 1700 Вт. По результатам моделирования КПД схемы достигает 97%.

Мощность, передаваемая вспомогательным преобразователем, — 77 Вт по результатам моделирования, по приведенной выше аналитической оценочной формуле — 97 Вт. Разница между результатами оценки и результатами моделирования здесь также может быть объяснена учетом потерь в полупроводниковых элементах схемы при моделировании.

Недостатком рассмотренной выше схемы со вспомогательным преобразователем является то, что на интервале спада тока в обмотке этот ток протекает через источник питания Е. Вследствие чего энергия, которая поступает во вспомогательный преобразователь после каждого запирания транзистора основного преобразователя напряжения, оказывается больше, чем энергия, накопленная в индуктивности рассеивания силового трансформатора перед запиранием силового транзистора. Если исключить из контура протекания тока обмотки источник питания на интервале спада тока, то энергия, выводимая в источник  питания, уменьшится, то есть уменьшится мощность вспомогательного преобразователя. Схема с таким включением вспомогательного преобразователя показана на рис. 10. Уменьшение мощности вспомогательного преобразователя ведет к снижению стоимости и массо-габаритных показателей его элементов, упрощению его конструкции.

Рис. 10. Схема преобразователя напряжения с выводом энергии индуктивностей рассеивания в источник питания со вспомогательным преобразователем уменьшенной мощности

В схеме на рис. 10 энергия из индуктивностей рассеивания выводится в силовой конденсатор C1, напряжение на котором U*c несколько больше Е. C1 заряжен таким образом, что вывод отрицательной полярности подключен к средней точке силового трансформатора. Предполагается, что пульсации напряжения на C1 пренебрежимо малы по сравнению с величиной напряжения на C1. Стабилизация напряжения на силовом конденсаторе C1 осуществляется за счет регулятора третьего рода, включающего силовой транзистор VS3, диод VD3 и дроссель L1.

В предыдущей схеме (рис. 4) ток в обмотке силового трансформатора спадал под действием напряжения, равного разности напряжения на входном силовом конденсаторе вспомогательного преобразователя (C1 на рис. 4) и напряжения питания. Эта разность несколько превышала Е. В схеме на рис. 10 ток спадает под действием напряжения, равного напряжению на входном конденсаторе вспомогательного преобразователя, которое в этой схеме несколько превышает Е. Таким образом, скорости спада тока в индуктивностях рассеивания в данных схемах, при одинаковых величинах самих ин-дуктивностей рассеивания, очевидно, равны. Однако ток обмотки на этапе спада в схеме рис. 10 не протекает через источник питания Е. В эквивалентной схеме на этапе вывода энергии из индуктивностей рассеивания, в отличие от рис. 5, необходимо учитывать лишь напряжение U*c. В соответствии со сказанным, W* потр = 0.

Для мощности, передаваемой вспомогательным преобразователем, можно получить:

P*вспом= 2xfxW*нак= fxLSσx(Iн‘)2. (14)

Приращение напряжения на силовом конденсаторе C1 в схеме рис. 10 может быть оценено следующим образом:

    (15)

Зависимость мощности, передаваемой вспомогательным преобразователем, от установленной мощности силового трансформатора при применении таких же трансформаторов, что и для условий рис. 6, приведена на рис. 11. Как видно из (11) и (14), с учетом Uc2xE, эта мощность в два раза меньше мощности, передаваемой вспомогательным преобразователем, для условий рис. 6.

Рис. 11. Зависимость мощности, передаваемой вспомогательным преобразователем, от установленной мощности силового трансформатора для схемы с дополнительным преобразователем уменьшенной мощности

Было проведено моделирование в системе MicroCap работы преобразователя напряжения, построенного по схеме рис. 10.

Для устройства приняты следующие параметры: напряжение питания 24 В, частота работы основного преобразователя 30 кГц, вспомогательного преобразователя — 60 кГц. Мощность, передаваемая в нагрузку, равна 1400 Вт. В качестве управляемых полупроводниковых ключей VS1, VS2 также использованы силовые транзисторы IRFP2907, диоды VD1, VD2 — 35CGQ100. Вспомогательный преобразователь построен на силовом транзисторе VS3 типа IRF1310 и диоде VD3 (также 35CGQ100). Параметры силового трансформатора соответствуют трансформатору с несекционированными обмотками. По результатам моделирования КПД схемы — 96%.

Мощность, передаваемая вспомогательным преобразователем напряжения, — 157 Вт по результатам моделирования, по приведенной выше аналитической оценочной формуле — 162 Вт.

На рис. 12 показаны полученные при моделировании осциллограммы.

Рис. 12. Осциллограммы работы преобразователя напряжения со вспомогательным преобразователем уменьшенной мощности

Выше были описаны возможные пути решения проблемы, возникающей при разработке схем ключевых преобразователей напряжения с выводом нулевой точки трансформатора — необходимости вывода энергии из индуктивностей рассеивания силового трансформатора. Требование повышения КПД преобразователя напряжения делает логичным обеспечение вывода этой энергии в первичный источник питания взамен ее рассеивания в потери. Расчеты величины данной энергии и мощности, передаваемой вспомогательными преобразователями, проведенные для параметров схем, которые можно считать типичными для современных преобразователей напряжения такого типа, позволяют считать эффективным применение описанного решения.

Схема, рассмотренная здесь второй (рис. 10), позволяет снизить мощность вспомогательного преобразователя, не ухудшая режим преобразователя напряжения по сравнению со схемой рис. 4. Поэтому в большинстве случаев применение такой схемы представляется предпочтительным. Но в силу, например, конструктивных особенностей преобразователя напряжения может оказаться целесообразным применение и схемы рис. 4. Разумеется, приведенные оценки определяются выбранными конструкцией и материалами силовых трансформаторов и могут варьироваться в широких пределах в зависимости от применяемых трансформаторов. Однако можно утверждать, что рассмотренные схемы позволяют в широком диапазоне параметров схем с выводом нулевой точки трансформатора существенно повысить КПД схемы, принципиально улучшить режим работы силовых транзисторов основного преобразователя напряжения, жестко ограничивая максимальное напряжение на них вблизи минимально необходимой величины, требуя при этом применения весьма простого дополнительного преобразователя.

Литература
  1. Бальян Р. Х. Трансформаторы для радиоэлектроники. М.: Советское радио. 1971.
  2. Горский А. Н., Русин Ю. С, Иванов Н. Р., Сергеева Л. А. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. М.: Радио и связь. 1988.
  3. Моин В. С. Лаптев Н. Н. Стабилизированный транзисторные преобразователи. М.: Энергия. 1972.
  4. Справочник по преобразовательной технике / Под ред. И. М. Чиженко. Киев: Техника. 1978.

Преобразователь напряжения на 555 схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Иногда нужно получить более высокое напряжение, чем дают батарейки или обычный низковольтный БП, намного более высокое. Вариантов схем немало, но самая простая, стабильно работающая и часто повторяемая — флайбек преобразователь на связке таймер 555 + ключевой транзистор с трансформатором. Также понадобятся высоковольтные (на нужное напряжение) конденсаторы. На транзистор нужен небольшой радиатор. Трансформатор можно снять с блока питания ATX.

Схема повышающего преобразователя напряжения питания

Электрическая схема обратноходового преобразователя на рисунке выше. Здесь можно поставить также и дроссель, заменив им трансформатор, а транзистор выбран BUZ21, так как он имеет низкое сопротивление (Рон=0.085 ом), как вариант — BUZ41A.

Выбор и намотка трансформатора

Что касается нахождения оптимального числа витков на ферритовом сердечнике — редакция 2shemi.ru рекомендует вначале собрать схему на испытательной макетной плате. Если это ваш первый флай-бек инвертор, попробуйте сначала взять ферритовый сердечник без воздушного зазора. Начните с 10 или 20 витков. Теперь прикрепите скотч на поверхность феррита. Так получится гораздо более низкая индуктивность и больший ток насыщения. Возможно придется добавить или удалить слои скотча, чтобы получить зазор и индуктивность оптимального значения. Для первичной обмотки используйте 0.5 мм медную проволоку. Когда вы установили нужное число витков на первичке, вторичная обмотка будет состоять из в 10 раз большего количества витков, чем первичная. Для вторичных обмоток используем диаметр 0.15 мм. Советуем обернуть слой изоляционной ленты между двумя слоями обмоток для предотвращения искрения. Трансформатор, который используется тут, имеет количество 22 первичных витков и 220 вторичных.

Да, намотка трансформатора это трудная часть сборки схемы, но главная проблема заключается в том, чтобы найти подходящий ферритовый сердечник, так как не каждый феррит сюда подойдёт. Можете взять Ш-образный ферритовый сердечник 20x20x5 мм от импульсных БП ПК. Или тороидальный, как на фото готового устройства.

Испытания обратноходового преобразователя

При питании 12 В и 2 А преобразователь при испытаниях заряжает конденсаторы от 0 до 200 В за несколько секунд, но при подключении нагрузки напряжение конечно падает. Печатная плата слишком проста, чтоб травить и сверлить её, поэтому всё паялось на куске универсальной макетки. Если будут помехи другим электронным устройствам — сделайте общий экран и поставьте по питанию дроссель.

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Иногда нужно получить более высокое напряжение, чем дают батарейки или обычный низковольтный БП, намного более высокое. Вариантов схем немало, но самая простая, стабильно работающая и часто повторяемая — флайбек преобразователь на связке таймер 555 + ключевой транзистор с трансформатором. Также понадобятся высоковольтные (на нужное напряжение) конденсаторы. На транзистор нужен небольшой радиатор. Трансформатор можно снять с блока питания ATX.

Схема повышающего преобразователя напряжения питания

Электрическая схема обратноходового преобразователя на рисунке выше. Здесь можно поставить также и дроссель, заменив им трансформатор, а транзистор выбран BUZ21, так как он имеет низкое сопротивление (Рон=0.085 ом), как вариант — BUZ41A.

Выбор и намотка трансформатора

Что касается нахождения оптимального числа витков на ферритовом сердечнике — редакция 2shemi.ru рекомендует вначале собрать схему на испытательной макетной плате. Если это ваш первый флай-бек инвертор, попробуйте сначала взять ферритовый сердечник без воздушного зазора. Начните с 10 или 20 витков. Теперь прикрепите скотч на поверхность феррита. Так получится гораздо более низкая индуктивность и больший ток насыщения. Возможно придется добавить или удалить слои скотча, чтобы получить зазор и индуктивность оптимального значения. Для первичной обмотки используйте 0.5 мм медную проволоку. Когда вы установили нужное число витков на первичке, вторичная обмотка будет состоять из в 10 раз большего количества витков, чем первичная. Для вторичных обмоток используем диаметр 0.15 мм. Советуем обернуть слой изоляционной ленты между двумя слоями обмоток для предотвращения искрения. Трансформатор, который используется тут, имеет количество 22 первичных витков и 220 вторичных.

Да, намотка трансформатора это трудная часть сборки схемы, но главная проблема заключается в том, чтобы найти подходящий ферритовый сердечник, так как не каждый феррит сюда подойдёт. Можете взять Ш-образный ферритовый сердечник 20x20x5 мм от импульсных БП ПК. Или тороидальный, как на фото готового устройства.

Испытания обратноходового преобразователя

При питании 12 В и 2 А преобразователь при испытаниях заряжает конденсаторы от 0 до 200 В за несколько секунд, но при подключении нагрузки напряжение конечно падает. Печатная плата слишком проста, чтоб травить и сверлить её, поэтому всё паялось на куске универсальной макетки. Если будут помехи другим электронным устройствам — сделайте общий экран и поставьте по питанию дроссель.

Рассмотрим конструкцию простого преобразователя напряжения на основе таймера 555 серии. Устройство, из себя представляет однотактный повышающий преобразователь напряжения, который имеет достаточно широкую область применения. Простой и качественный преобразователь напряжения, который может быть использован в самодельных высоковольтных генераторах (катушка Теслы, генератор Маркса и т.п.). Основные части — генератор, мощный полевой ключ и повышающий трансформатор. Принципиальная эл-схема:

Транзистор IRF540 установлен на небольшой теплоотвод (если преобразователь предназначен для кратковременной работы). При долговременной работе транзистор будет сильно перегреваться, поэтому и теплоотвод будет нужен побольше.

Мощность такого преобразователя напряжения, главным образом зависит от используемого транзистора. Возможно также использование биполярных транзисторов обратный обратной проводимости. Из отечественных можно ставить КТ805, КТ819, а еще лучше КТ827. Но в случае использовании биполярных транзисторов, изменяются намоточные данные трансформатора.

Первичная обмотка содержит 10 витков провода, с диаметром 0.7-1.2 мм. Для удобности намотки можно использовать несколько жил более тонкого провода. Вторичная обмотка может содержать любое количество витков в зависимости от нужд. Например для зарядки конденсаторов гаусс-гана, она содержит содержит 80 витков провода диаметром 0.4 мм. Диаметр вторичной обмотки подбирается тоже исходя от нужного тока на выходе.

Резистор на выходе генераторы снимает перегруз с микросхемы, в следствии чего генератор не перегреется даже при долговременной работе. При использовании полевых транзисторов, первичная обмотка трансформатора может содержать 5-7 витков провода с сечением от 0,5 до 1,5мм. Максимальное входное напряжение не должно превышать 20Вольт, при повышении питающего напряжения, нарушается правильная работа генератора. Сердечник может иметь буквально любую форму. Можно использовать Ш-образные половинки, броневые чашки или ферритовые кольца, при этом, намоточные данные трансформатора не меняются. Мощность преобразователи достаточно высокая, что дает возможность зарядить емкость 1000 мкФ всего за одну секунду.

Схема высоковольтного преобразователя — ElectroSchematics.com

При запуске от источника питания 30 В эта схема высоковольтного преобразователя может обеспечивать напряжение от 0 до 3 кВ (версия 1) или от 0 до 10 кВ (версия 2).
IC 4011 вентили N1 … N3 подключены как нестабильный мультивибратор, который управляет Darlington T1/T2 прямоугольным импульсом 20 кГц.

Транзисторы не могут быть доведены до насыщения из-за низкого тока, протекающего через них, что приведет к очень короткому периоду блокировки.Быстрое запирание транзисторов вызовет импульс почти 300 В в первичной обмотке трансформатора Т1. Это напряжение умножается на количество витков вторичной обмотки.

Для первой версии используется однофазное выпрямление. Второй использует каскадный выпрямитель от старого телевизора и выдает в 3 раза большее напряжение.

Схема высоковольтного преобразователя 3 кВ/10 кВ

Версия 1 и 2 преобразователя напряжения

IC2 LF355 регулирует выходное напряжение, сравнивая напряжение P1 с напряжением на общей точке делителя напряжения R6/R8 или R7/R8.Если выход превышает установленный уровень напряжения, IC2 снизит напряжение питания с выхода через T3.

Наиболее важной частью высоковольтного преобразователя является трансформатор. Вы можете использовать различные сердечники E, E+I или ферритовые диаметром 30 мм. Сердечник не должен иметь воздушного зазора, и значение Al в 2000 нГн вполне достаточно. Первичная обмотка состоит из 25 витков эмалированной меди 0,7…1 мм, вторичная обмотка состоит из 500 витков проводника 0,2…0,3 мм.Обе обмотки должны иметь очень хорошую изоляцию друг от друга.

Что касается этого высоковольтного преобразователя, пожалуйста, помните:

  • Конденсатор С6 должен выдерживать напряжение не менее 3 кВ
  • R6 в версии 1 состоит из шести последовательно соединенных резисторов номиналом 10 МОм. R7 состоит из шести резисторов по 50 МОм, соединенных последовательно. Это сделано для того, чтобы исключить скачки напряжения.

Каждая цепь потребляет около 50 мА без нагрузки и 350 мА с нагрузкой 2…3 Вт.Транзисторы T2 и T3 нуждаются в хороших радиаторах.

Список компонентов высоковольтного преобразователя
R1 = 4,7K
R2 = R5 = 1K
R3 = 330
R4 = 2,7K
R6 = 60M
R7 = 300M
P1 = 5005K 9000

C1 = 10n
C2 = C4 = C5 = 100n
C3 = 1000 мкФ
C6 = 10n / 3kV
C7 …. C12 = от телевизионного модуля TVK 32

D1 = Стабилитрон 11 В
D2 = D3 = BY127
D4 …. D9 = от телевизионного модуля TVK 32

T1 = 2N3055
T2 = BF259
T3 = BU208

Tr1 = прочитать статью

IC1 = 4011
IC2 = LF355

AN-1175 A Высоковольтный преобразователь постоянного тока в постоянный

Содержимое

Дополнительные документы и программное обеспечение см. по адресу:

.

https://www.dialog-semiconductor.com/products/greenpak

Загрузите наше бесплатное программное обеспечение GreenPAK Designer [1], чтобы открыть файл .gp [2], и используйте инструменты разработки GreenPAK [3], чтобы в считанные минуты зафиксировать проект в собственной индивидуальной ИС.

Dialog Semiconductor предоставляет полную библиотеку заметок по применению [4] с примерами проектирования, а также объяснениями функций и блоков. в ИЦ Диалог.

  1. Программное обеспечение GreenPAK Designer, загрузка программного обеспечения и руководство пользователя, Dialog Semiconductor
  2. АН-1175 Высоковольтный преобразователь постоянного тока в постоянный.gp, файл проекта GreenPAK, Dialog Semiconductor
  3. Средства разработки GreenPAK, веб-страница средств разработки GreenPAK, Dialog Semiconductor
  4. Примечания по применению GreenPAK, веб-страница примечаний по применению GreenPAK, Dialog Semiconductor
  5. SLG46620 Спецификация Dialog Semiconductor

Преобразователи напряжения постоянного тока широко используются в приложениях, начиная от бытовой электроники в мощные системы преобразования энергии.Среди этих, обратноходовые преобразователи популярны для приложений с низким энергопотреблением, таких как подсветка ЖК-мониторов и телевизоров, микронасосы (т.е. микробиологические эксперименты), пьезоэлектроника и счетчики Гейгера.

Этот тип обратноходового преобразователя хорошо масштабируется и может использоваться повторно для применения в диапазоне от 30 В до 450 В путем простого изменения конфигурации параметры микросхемы GreenPAK™ [5].

Рисунок 1.Структура монитора дисплея

Например, высоковольтные светодиоды предлагают оптимальное решение для внутреннего освещения. дооснащение ламп. Высоковольтные светодиоды обычно имеют более высокое напряжение включения, более 20 В по сравнению с обычными светодиодами, которые обычно составляют около 3В (для белых светодиодов). Эта архитектура с низким током и высоким напряжением позволяет более простые, компактные, дешевые и более эффективные топологии драйверов. Высота цепочка светодиодов с малым током напряжения более точно соответствует выходному напряжению светодиода к его входному напряжению переменного тока по сравнению с низковольтной сильноточной цепочкой, с использованием того же количества светодиодов и светового потока.

Для ламп подсветки ЖК-дисплея светодиоды находятся на краю дисплея, а световодная пластина помогает добиться равномерной подсветки. Белые светодиоды обычно использовать привод постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для управление затемнением. Вы можете управлять светодиодами последовательно через обратный ход. преобразователь для получения достаточного напряжения для освещения большого светодиода нить. Наряду с простотой управления последовательные соединения также упрощают печатную плату. маршрутизации и обеспечения оптимального согласования тока между светодиодами.Следовательно, серия соединение является предпочтительным подходом.

В медицинских или биологических устройствах для точной контролируемой доставки жидкости, такие как инфузионные помпы, инсулиновые помпы или небулайзеры, пьезоэлектрические микронасосы предлагают привлекательную альтернативу стандартным насосам.

Пьезоэлектрические микронасосы компактны, легки, маломощны, недороги и долговечны. точный. Это миниатюрные механические насосные устройства, использующие пьезоэлектрический привод в сочетании с пассивными обратными клапанами.Когда При подаче напряжения пьезоэлектрический привод расширяется или сжимается, что вызывает всасывание или выброс жидкости или газа из насоса камера. Обратные клапаны с обеих сторон насосной камеры регулируют поток в одном направлении.

Преобразователи обратного хода имеют гальваническую изоляцию, несколько входов и/или выходные каскады, компактность и простота конструкции. Ключевым их компонентом является высокочастотный трансформатор.Подробное объяснение обратного хода DC-DC преобразователь по технологии GreenPAK, который может динамически контролировать выходное напряжение. Результаты моделирования и этапы проектирования будет подробно показано. GreenPAK предлагает новую точку зрения на развитие приложений путем объединения аналоговых и цифровых конфигурируемых блоков.

Рис. 2. Микронасос 250 В

Рис. 3. Цепь обратного хода ВКЛ фазы

Рис. 4. Цепь обратной связи ВЫКЛ. Фаза

Основными преимуществами являются миниатюризация, гибкость множества конфигурации и простое программирование.Сложные схемы могут быть реализованы с помощью смешивание аналоговых и цифровых элементов без необходимости дополнительного программирования язык.

В этом примере приложения мы покажем, как можно использовать GreenPAK для:

  1. Чтение аналогового выходного напряжения для управления с обратной связью
  2. Сравнение считанного напряжения с фиксированным значением, выбранным для доставки точного выходное напряжение
  3. Широтно-импульсная модуляция для управления мощным МОП-транзистором
  4. Точная последовательность операций с помощью внутреннего генератора.

Базовая топология схемы обратного хода показана на рис. 1. Когда МОП-транзистор включается и на первичную обмотку подается напряжение, первичная ток растет линейно. Изменение входного тока определяется входное напряжение, первичная индуктивность трансформатора и время включения. В течение на этот раз энергия хранится в сердечнике трансформатора. Выход Диод D1 смещен в обратном направлении из-за напряжения, индуцированного первичной обмоткой, и энергия не передается на выходную нагрузку.

Ток в первичной обмотке увеличивается линейно

А напряжение во вторичной обмотке:

Значит Обратное напряжение диода должно быть не менее

Когда МОП-транзистор выключается, энергия, накопленная в первичной обмотке, составляет:

Из-за того, что первичная обмотка разомкнута, во вторичной индуцируется напряжение. и диод смещен в прямом направлении. Ток фиксируется трансформатором соотношение:

А напряжение:

Если падение напряжения на коммутирующем MOSFET и выходном выпрямителе диоды игнорируются, напряжение во время включения (T ON ) должно быть равно напряжению во время выключения (T OFF ), в установившемся режиме операция:

Если мы определим D как рабочий цикл:

Мы можем получить зависимость между коэффициентом трансформации и входным напряжением. выходное напряжение:

Увеличение максимального рабочего цикла снижает пиковый ток в первичной обмотке. трансформатора, что приводит к лучшему использованию трансформатора в первичный и более низкие пульсации на входном источнике.В то же время увеличение максимального рабочего цикла увеличивает максимальное напряжение нагрузки между стоком и истоком основного коммутационного МОП-транзистора и увеличивает пик ток на вторичной стороне.

Обратноходовой преобразователь имеет два разных режима работы: прерывистый режим и непрерывный режим. В прерывистом режиме вся энергия, запасенная в первичка во время включения полностью доставляется на вторичку и в нагрузки перед следующим циклом, а также существует мертвое время между момент, когда вторичный ток достигает нуля и начинается следующий цикл.В непрерывном режиме во вторичном контуре все еще остается некоторая энергия. начало следующего цикла. Обратный ход может работать в обоих режимах, но имеет разные характеристики.

Рис. 5. Режим прерывистого тока

Прерывистый режим имеет более высокие пиковые токи и, следовательно, более высокие скачки выходного напряжения при выключении.

С другой стороны, он имеет более быструю переходную реакцию на нагрузку, более низкую первичную индуктивность, поэтому трансформатор может быть меньше по размерам.То обратное время восстановления диода не критично, так как прямое ток равен нулю до подачи обратного напряжения. Кондуктивный электромагнитный шум уменьшается в прерывистом режиме, так как включение транзистора происходит с нулем ток стока.

Непрерывный режим имеет более низкие пиковые токи и, следовательно, более низкую выходную мощность. скачки напряжения. К сожалению, это усложняет контур управления. из-за нуля в правой полуплоскости (RHP), что заставляет уменьшить общий полоса пропускания преобразователя.

Рис. 6. Режим непрерывного тока

Для проверки конструкции схемы было проведено моделирование в PSpice. выполнено.

Был выбран трансформатор с коэффициентом трансформации 1:10 с входным напряжением 5В. Компоненты R1 и C3 образуют снабберную сеть для защиты MOS1. транзистор от высоковольтных всплесков.

Si7898DP — это высоковольтный N-канальный полевой МОП-транзистор с максимальным напряжением стока 150 В. и низкое сопротивление сток-исток (R DS-ON 0.095 @I D = 3А и V GS = 6В). Диод был выбран с высокой скоростью (Обратный Восстановление <4 нс) и высокое пиковое обратное напряжение (100 В). Два конденсатора подходят для высоковольтных приложений с максимальной нормой напряжения 1000В.

ШИМ-сигнал, управляющий МОП-транзистором, моделируется управляемым напряжением. генератор (VCO-Sqr), и он будет генерироваться GreenPAK. Контроль сигналом является напряжение на резисторном делителе R 2 и R 3 который действует как обратная связь на выходе.

На первом графике (красная линия) напряжение обратной связи, отмасштабированное делителем, равно посылается на широтно-импульсный модулятор. Таким образом, контролируемое напряжение Генератор устанавливает рабочий цикл на МОП-транзистор (зеленая линия в третьем график). Как показано, рабочий цикл и частота уменьшаются, когда напряжение цель достигнута.

ГУН генерирует прямоугольную волну (зеленая линия на рис. 9) частотой 200 кГц, и на каждом по заднему фронту энергия, накопленная в трансформаторе, передается в нагрузку, повышение выходного напряжения.Увеличение напряжения в нагрузке отражается на первичной и ослабленной демпфирующей сетью RC.

Рисунок 7. Графики результатов моделирования

Рис. 8. Схема обратноходовой цепи

Рисунок 9. Моделирование увеличенного графика

Сердцем обратноходового преобразователя является GreenPAK4. Он преобразует вывод напряжения с делителя на широтно-импульсную модуляцию, при которой коэффициент заполнения изменяется, чтобы получить предварительно фиксированное выходное напряжение.Когда выход напряжение ниже предварительно установленного порога, рабочий цикл максимизируется до достигает этого напряжения, тогда рабочий цикл уменьшается, а выходное напряжение становится стабильным. Наша цель – получить 450 В, и по этой причине внешний источник питания был использован через соединение USB.

Напряжение на GreenPack 4 на контакте 6 является регулятором выходной обратной связи. по сравнению через ACMP0 с выходом DAC0.Это значение установлено в качестве цели напряжение, которое должно быть достигнуто на выходе:

Регистр DAC установлен на 206, что означает:

Таким образом, когда напряжение на входе 6 ниже, чем на ЦАП выходное значение аналогового компаратора уменьшается, а через INV0 счетчик идет подсчет. CNT8 изначально настроен на 255, и разница между два сигнала всегда положительны, а рабочий цикл максимален (99,6%) в чтобы получить желаемое значение выходного напряжения.Когда напряжение достигает 0,808 В ACMP становится низким, INV0 становится высоким, счетчик ведет обратный отсчет и рабочий цикл уменьшается.

Чтобы установить другое напряжение, можно сохранить точно такую ​​же конфигурацию. и требуется только изменение программного обеспечения. Следуя предыдущему уравнению для 250В и 100В мы можем получить:

И регистр DAC должен быть установлен через следующее уравнение на 115:

Таким же образом для 100В получаем:

Моделирование ШИМ-генератора обратноходового контура проводилось с помощью Proteus©. комплекс моделирования.На рисунке показана схема цифрового моделирования ШИМ. раздел поколения. Два резистора слева имитируют делитель напряжения на обратноходовом выходном каскаде. Вход делителя моделировался с синусоидальным генератором, имеющим ок. Смещение 5 В постоянного тока. Это означает, что IN+ компаратора находится на уровне 2,5 В с синусоидой, связанной по переменному току, с пиковым значением 200 мВ. до пика.

Рисунок 10. Конструкция системы обратного хода

Рисунок 11.Дизайн GreenPAK Matrix 0

Рисунок 12. Дизайн GreenPAK Matrix 1

Рис. 13. Цифровой ШИМ Моделирование

Синусоидальные вариации вокруг значения постоянного тока имитируют изменение выход высокого напряжения около уставки 450 В. Фиксированное опорное напряжение 2,5В подключен к инвертирующему входу компаратора. Постоянная напряжение имитирует выход ЦАП GreenPAK. Дискретный счетчик U4 имитирует генератор рампы GreenPAK (т.е. CNT8/DLY8). Это свободный бег счетчик, начиная с максимального значения к нулевому значению. На самом деле из-за к подключению контакта D/Ū к высокому уровню, он находится в обратном счетчике режим. Счетчик U1 также находится в автономном режиме. В этом случае вход D/Ū управляется уровнем выходного напряжения компаратора.

Когда IN+>IN-, на выходе аналогового компаратора высокий уровень, а счетчик U1 в режиме ВНИЗ. Наоборот, когда IN->IN+, выход аналогового компаратора низкий уровень, а счетчик U1 находится в режиме UP.

Выходы двух счетчиков сравниваются в цифровом виде через цифровой компаратор У3. Выход был сохранен на выводе A>=B цифрового компаратор. Для простоты моделирование было выполнено с помощью учитывая 4-битные счетчики и цифровой компаратор. Один цифровой осциллограф используется для отображения сигналов во время моделирования. Канал А контролирует выход резисторного делителя, канал B вход резисторного делителя, канал C — выход ШИМ, а канал D — опорное напряжение на ЦАП. выход.Помимо генератора, логический анализатор показывает выходы счетчика, аналоговый выход компаратора и цифровой выход PWM.

Глядя на рисунок 14, кривая C (выход ШИМ) была заменена аналоговой выход компаратора. Синяя кривая — это входное напряжение на резисторе. разделитель.

Рисунок 14. Моделирование аналогового входного каскада

Рисунок 15. Сигналы логического анализатора

Зеленая кривая — это выход опорного напряжения ЦАП (IN+), а желтая один — это напряжение в середине делителя напряжения (IN-).Как вы можете см., когда желтая кривая выше опорного напряжения, компаратор выход становится высоким. Обратное верно, когда желтая кривая находится ниже зеленый. Выход компаратора представлен розовой кривой.

На рис. 15 показаны выходы цифрового компаратора (каналы A0..A7), аналогового уровень компаратора (канал A14) и цифровой выход PWM (канал A15). То тактовый сигнал подается на более низкой частоте, чем реальная схема приложения, чтобы улучшить видимость и понимание сигнала.

Стоит отметить, что когда аналоговый компаратор находится на высоком уровне напряжения, ШИМ расслаблен, но более активен в противоположном случае. Принимая во внимание случай высокого уровня, это означает, что высокое напряжение обратного хода выход увеличивается, поэтому сигнал ШИМ должен быть ослаблен, оставляя обратноходовой сигнал выходной сигнал приближается к заданному значению.

Основные особенности этой архитектуры:

  • Всегда гарантируется минимальный сигнал ШИМ.
  • Синхронизация между блоками GreenPAK не требуется.
  • Вблизи значения уставки отслеживание выходного сигнала выполняется в цифровом виде.

В приложенном видео видно, что при изменении значения рампы Duty цикл изменился соответственно.

На рис. 16 показана реальная схема с отладочной платой GreenPAK на слева и схема обратного хода справа, собранная на макетной плате.То Плата разработки GreenPAK питалась от внутреннего стабилизатора 5 В, в то время как схема обратного хода питалась от концентратора USB 5V. Этот выбор был принят для избежать огромной нагрузки на внутренний регулятор GreenPAK. Земля ссылка одинакова для обоих. На рис. 17 показано программирование GreenPAK. интерфейс.

Рисунок 16. Схема приложения и тестирование

Как видите, используется внутренний регулятор, а аналоговый компаратор вход (TP6), выход сигнала PWM (TP12) и сигнал GND направляются на разъем расширения.

Соединения были реализованы жестким кабелем и женским стандартом. заголовки. Вывод TP12 подключен к затвору MOSFET, а средняя точка резисторного делителя подключена к выводу TP6. То вход сброса/задержки TP2 эмулировался кнопкой в ​​незафиксированном режиме конфигурация. Как видите, флаг EC выбран на TP6 и TP12. включение внешнего соединения. Цифровой тестер подключен к выход обратного хода с полной шкалой 1000 В.Ожидаем выходное напряжение ок. 450 В, а показания мультиметра показаны на рис. 18.

Схема запускается нажатием кнопки режима тестирования/эмуляции. Кнопка сброса (ТР2) фиксируется на высоком логическом уровне (5В). До тебя запустить обратный ход, , пожалуйста, следите за тем, чтобы все соединения были правильными и не касались части во время генерации высокого напряжения . Когда схема запитана, вы можете увидеть напряжение на цифровом показания мультиметра увеличиваются.Повышение напряжения происходит очень быстро и достигает заданного значения 450 В за несколько секунд. Значение стабильно вокруг значения уставки, пока вы не отключите режим эмуляции, щелкнув на кнопку Эмуляция. При переключении макетной платы GreenPAK выключен, выход обнуляется за короткое время.

Подробности смотрите в видео.

Будьте внимательны и убедитесь, что напряжение на мультиметре равно нулю перед обработкой схемы обратного хода .

Напряжения выше 400 В полезны и для других приложений. Например, трубка Гейгера может быть подключена к обратноходовому выходу, и с небольшим модификаций базовых цепей, частицы излучения могут быть обнаружены и подсчитано. Кроме того, дисплей или интерфейс ПК могут быть реализованы для отображения параметры через графический интерфейс Labview или TFT-дисплей

Это не было продемонстрировано здесь, потому что стабильная печатная плата (PCB) требуется для.Несколько более низкие напряжения (между 100 В и 250 В) обычно полезен для управления пьезоэлектрическими устройствами, такими как микронасосы и устройства MEMS. Для Например, выходное напряжение можно изменить, установив правильное значение в вход регистра ЦАП.

Рисунок 17. Интерфейс программирования GreenPAK

Если значение полной шкалы ЦАП составляет 1 В с разрешением 8 бит, у нас есть Значение младшего разряда:

С резистивным делителем (10 МОм и 18 кОм), когда обратный ход выходное напряжение 450В, средняя точка резисторного делителя будет:

Наконец, значение входного регистра ЦАП:

Цель этих указаний по применению — дать отправную точку в области высоких технологий. схемотехника блока напряжения.Конфигурация обратного хода является лучшим выбором для достижения высоких значений напряжения, а технология GreenPAK дает наилучшие поддержка разработки такого рода приложений. Добавленная стоимость здесь Технология GreenPAK, упрощающая разработку проекта в аналоговом и смешанном режимах. сигнальный дизайн.

Рис. 18. Выходное напряжение обратного хода

Преобразователь напряжения постоянного тока

– как правильно выбрать?

Каждое электронное устройство требует подходящего источника питания.В большинстве случаев мы просто вставляем вилку в розетку. Стоит, однако, отметить, что устройств, питающихся переменным напряжением 230В, доступным из розетки, очень мало, в то время как гораздо чаще требуется постоянное напряжение с гораздо более низким электрическим потенциалом. Для подачи такого напряжения производители проектируют соответствующие, часто очень протяженные секции питания, либо оснащают свои устройства портом, к которому можно воткнуть разъем стандартного штекерного блока питания. Также может случиться так, что для корректной работы устройства потребуется несколько напряжений с разными значениями.В этом случае разработчикам приходится соответствующим образом снижать, а иногда и повышать входное напряжение.

Три метода питания: преобразователь напряжения, делитель напряжения, линейный стабилизатор

В основном существует три способа подачи питания: блок питания может быть выполнен на основе делителя напряжения, линейного стабилизатора или преобразователя напряжения. Каждый из этих методов может быть применен для понижения напряжения, но только преобразователи позволяют повысить напряжение.

Делитель напряжения

Первый способ реализации секции блока питания, с которым вы можете столкнуться, основан на делителе напряжения.Работа такой схемы основана на законе Ома и напряжении на отдельных резисторах. Манипулируя их значением, можно получить на выходе напряжение любого значения, но оно будет ниже входного напряжения. Однако такой способ питания устройства имеет некоторые недостатки. Первый из них — выход по току — делитель напряжения выполнен из резисторов, мощность которых обычно очень мала. Любой более высокий ток вызовет очень быстрое сгорание резисторов. Конечно, можно использовать и более мощные резисторы, но это значительно удорожает такую ​​схему.Еще одним существенным недостатком является то, что делитель всегда проектируется с учетом определенного входного напряжения. При его увеличении или уменьшении выходное напряжение также изменится.

 

Схема простого делителя напряжения.

Линейные стабилизаторы

Линейные стабилизаторы

— еще одно решение для снижения входного напряжения. Выпускаемые в основном в виде компонентов с тремя ножками, они достаточно распространены в бытовой электронике.Их задача очень проста — поддерживать постоянное значение напряжения на выходе независимо от входного напряжения. Конечно, следует помнить, что входное напряжение должно быть выше выходного. Компоненты этого типа отличаются низкой ценой, но имеют проблему отвода тепла. Любой линейный стабилизатор должен преобразовывать разницу между входным напряжением и желаемым выходным напряжением в тепловую энергию. Это приводит к тому, что даже при малых токах компонент очень быстро нагревается, из-за чего приходится использовать дополнительные радиаторы, что, естественно, выливается в более высокие затраты.

 

Линейный стабилизатор:
L7805ACV

Преобразователи напряжения

Третий вариант реализации системы электропитания состоит в том, чтобы создать ее на базе преобразователя напряжения . Он состоит из нескольких основных компонентов: катушки, переключающего транзистора, конденсаторов, резисторов и кремниевого диода. Как видите, преобразователь напряжения — гораздо более сложное устройство, по сравнению с ранее представленными решениями.Они бывают нескольких вариантов и могут как увеличивать, так и уменьшать выходное напряжение по отношению к входному напряжению.

Преобразователь напряжения: OKY3497-5

Почему стоит выбрать преобразователь напряжения?

Преобразователи напряжения

характеризуются одним свойством, полезным в процессе проектирования электронных устройств, а именно КПД. Как вы уже знаете, довольно большим недостатком линейных стабилизаторов являются потери мощности.В этом отношении преобразователи намного экономичнее. Каждый преобразователь напряжения имеет параметр, определяемый как КПД, который выражается в процентах и ​​относится к отношению выходной мощности к мощности, потребляемой от источника. Другими словами, если устройство имеет уровень эффективности 80%, это означает, что 20% мощности теряется в виде тепла, рассеиваемого в основном транзистором и катушкой. Однако важно знать, что КПД не является постоянной величиной и зависит от условий работы преобразователя, в основном от напряжения питания, выходного напряжения и тока нагрузки.

Преобразователи напряжения имеют, кроме достоинств, и недостаток – помехи. Из-за их конструкции и принципа действия выходное напряжение инвертора не является абсолютно постоянным. Это может быть проблемой, если нам нужно запитать схему, для которой требуется идеально постоянное напряжение. В таком случае необходимо поставить на выходе преобразователя RC-фильтр .

Благодаря своим компактным размерам и высокому КПД преобразователи напряжения можно использовать практически везде.При проектировании любого устройства стоит выбирать этот тип компонента.

Преобразователь напряжения – как это работает?

Преобразователь напряжения представляет собой импульсный элемент, который, говоря простым языком, снижает напряжение путем его включения (попеременного включения и выключения). Этот процесс настолько быстр, что не мешает работе питаемого устройства или системы. Элементом, управляющим переключением в DC/DC преобразователях, обычно является полевой МОП-транзистор . Однако, чтобы на выходе устройства появилось постоянное напряжение, необходимы дополнительные элементы, такие как конденсаторы и дроссель (дроссель).В то время как конденсаторы здесь играют только роль фильтров, индуктивный элемент имеет задачу накапливать энергию во время работы устройства, чтобы потом вернуть ее. Кроме того, в схему преобразователя необходимо поместить кремниевый диод, контролирующий направление протекающего тока.

Преобразователь напряжения: тип

На рынке доступно несколько типов преобразователей напряжения , наиболее популярными из которых являются:

  • понижающий (понижающий) преобразователь – снижает напряжение,
  • повышающий (повышающий) преобразователь – повышает напряжение,
  • повышающий/понижающий (SEPIC) преобразователь – уменьшает или увеличивает выходное напряжение.

Преобразователь напряжения: OKY3497-4

Кроме того, есть и другие конструкции, наиболее интересными из которых являются:

  • прямоходовой преобразователь – разновидность преобразователя DC/DC на базе трансформатора. Это элемент с одним переключателем – энергия, полученная от источника, передается на выход в режиме реального времени. Благодаря использованию трансформатора прямоходовой преобразователь позволяет гальванически развязать вход и выход.Прямые преобразователи используются в импульсных источниках питания с выходной мощностью менее нескольких сотен ватт и в инверторных сварочных аппаратах.
  • Обратноходовой преобразователь – это тип преобразователя постоянного тока, который также использует гальваническую развязку входа и выхода. Это двухключевое устройство, в первой фазе энергия накапливается в магнитном поле катушки и возвращается во второй фазе. Системы этого типа используются в основном в маломощных импульсных источниках питания.

Преобразователь напряжения: на что следует обратить внимание при выборе?

Выбор подходящего преобразователя зависит главным образом от того, какое устройство вы проектируете.Если вы хотите спроектировать небольшое портативное устройство, стоит рассмотреть миниатюрные преобразователи. Для более крупного оборудования можно использовать преобразователи больших размеров со встроенным радиатором для облегчения отвода тепла. Дополнительно необходимо указать тип необходимого преобразователя – повышающий, понижающий или повышающий/понижающий.

Если вы хотите свести к минимуму потери энергии, стоит оборудовать себя преобразователями напряжения максимально возможного КПД. Стандартный КПД таких устройств находится в пределах 80-95%.Дополнительно стоит помнить об основных параметрах преобразователя, таких как: максимальный выходной ток, диапазон выходного напряжения и диапазон входного напряжения.

Найдите подходящий преобразователь напряжения в нашем Руководстве по покупке

Что такое преобразователь напряжения?

Преобразователь напряжения (также известный как преобразователь мощности или трансформатор напряжения) — это устройство преобразования электроэнергии, которое используется для изменения выходной электрической мощности источника питания.Чаще всего эти преобразователи используются для изменения напряжения с 220 вольт до 110 вольт или со 110 вольт до 220 вольт. Если электронное устройство, электроприбор или электроинструмент рассчитаны на конкретное напряжение, которое недоступно, единственным способом использования устройства является повышение или понижение мощности до нужного уровня. Потребность в преобразователе напряжения часто возникает у людей, которые выезжают за границу или отдыхают за границей и привозят с собой электронику.

Видео выше содержит полезную и подробную информацию о различиях напряжения в разных странах, а также о различных типах преобразователей.Пожалуйста, посмотрите видео, а затем прочитайте информацию ниже, чтобы получить полное представление о том, как работает преобразователь напряжения, о различных типах преобразователей и о том, как определить подходящий преобразователь для ваших конкретных нужд.



Понижающие и повышающие преобразователи напряжения:

Понижающие преобразователи напряжения

используются для понижения напряжения в странах, где используется напряжение 220, 230 или 240 вольт. Они снижают напряжение до 110 вольт, поэтому вы можете использовать электронику и бытовую технику на 110 вольт.

Повышающие преобразователи напряжения позволяют пользователю повышать напряжение со 100 до 220 вольт. Кроме того, все повышающие преобразователи, которые мы предлагаем, также работают в режиме понижения, то есть их можно использовать в обоих случаях — для повышения напряжения со 110 вольт до 220 вольт, а также для понижения напряжения с 220 вольт до 110 вольт. Этот тип преобразователя широко известен как повышающий/понижающий или двунаправленный преобразователь.

Мы предлагаем полную линейку повышающих и понижающих преобразователей мощностью до 25 000 Вт.
Нажмите здесь, чтобы увидеть наш выбор преобразователей напряжения .


Какой тип и размер преобразователя напряжения вам нужен?

Если вы планируете использовать электронику или бытовую технику, приобретенную в стране с напряжением 110 вольт, и использовать их в стране с напряжением 220 вольт, вам потребуется «понижающий» преобразователь. Если вы планируете использовать электронику или бытовую технику, купленную в стране с напряжением 220 вольт, и использовать их в стране с напряжением 110 вольт, вам понадобится повышающий преобразователь. Чтобы определить, какой преобразователь лучше всего подходит для вас: повышающий или понижающий преобразователь, используйте в качестве справки нашу карту глобального руководства по напряжению .Это поможет вам определить правильное напряжение, используемое в районе (районах), куда вы отправитесь. Далее см. нашу сравнительную таблицу преобразователей напряжения для получения дополнительной информации о различных типах преобразователей и предлагаемых ими функциях.

Размер преобразователя напряжения определяется мощностью. Следовательно, размер, который вам понадобится, зависит от того, какие устройства вы будете питать, и от количества потребляемых ими ватт. Мы рекомендуем использовать преобразователь/трансформатор напряжения, мощность которого в 2-3 раза выше, чем у вашего прибора.Для некоторых бытовых приборов, таких как электроинструменты, двигатели, лазерные принтеры и телевизоры, требуется преобразователь, мощность которого в 2-3 раза превышает номинальную мощность устройства, поскольку при включении им требуется скачок мощности. Эта дополнительная мощность является предупредительной мерой, гарантирующей, что ваше оборудование будет работать должным образом, а преобразователь напряжения не будет поврежден. Имейте в виду, что трансформатор с более высокой мощностью никогда не повредит вашему прибору, однако, если вы купите недостаточно мощный трансформатор, он не будет работать.

 

Как определить мощность вашего устройства и выбрать правильный преобразователь напряжения

Чтобы определить правильную модель преобразователя напряжения или сверхмощного трансформатора, вам нужно сначала определить мощность электронных устройств или приборов, которые вы планируете взять с собой. Вы можете найти эту информацию на этикетке производителя, расположенной на задней или нижней части устройства или устройства, или в разделе технических характеристик руководства пользователя устройства.

 

ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ: Вт на вашем приборе может обозначаться аббревиатурой W. Однако, если вы не можете найти ватты или Вт на этикетке вашего устройства, вы можете найти амперы, также известные как сила тока или А. Это можно преобразовать в ватты, чтобы выбрать правильный преобразователь.

 

Если отображается только номинальная сила тока, умножьте входное напряжение на номинальную силу тока, чтобы найти номинальную мощность. В качестве руководства используйте следующий пример:   Вольт x Ампер = Ватт   или   110 В x 1.5 А = 165 Вт

 

Что такое стабилизатор напряжения и нужен ли он мне?

В некоторых странах напряжение источника питания может колебаться вверх и вниз, намного больше, чем несколько вольт. Их называют «затемнениями», и они очень распространены в некоторых районах. Отключение происходит, когда обычное напряжение падает намного ниже нормы, в результате чего свет почти тускнеет. Для электроники и техники это хуже, чем если бы полностью пропало напряжение. Много раз, когда происходит отключение, это состояние низкого напряжения возвращается к норме с внезапным скачком мощности (ватт), настолько сильным, что это может повредить электронику и приборы.

Чтобы помочь вам защитить ценную электронику от внезапных скачков напряжения, мы предлагаем высококачественные преобразователи со встроенными стабилизаторами напряжения. Наши трансформаторы напряжения типов 4 и 5 поддерживают стабильное выходное напряжение независимо от того, насколько сильно изменяется входное напряжение. Если условия вызывают резкие колебания напряжения, преобразователь просто отключится, предотвратив повреждение вашего оборудования.

 

Что такое Герц — 50 Гц против 60 Гц?

Гц — это аббревиатура от Герц или циклов.Один цикл в секунду равен одной герц или 1 Гц. Североамериканское электричество напряжением 110-120 вольт вырабатывается при частоте 60 Гц (60 циклов в секунду) переменного тока. Большая часть зарубежной электроэнергии напряжением 220-240 вольт вырабатывается при частоте 50 Гц (50 циклов в секунду) переменного тока. Эта разница в циклах приведет к тому, что аналоговые часы и схемы синхронизации, использующие переменный ток в качестве базы синхронизации, будут отображать неправильное время. Однако большинство современного электронного оборудования, включая зарядные устройства для сотовых телефонов, компьютеры, принтеры, стереосистемы, магнитофоны и проигрыватели компакт-дисков, видеомагнитофоны/DVD-проигрыватели, ЭЛТ, плазменные или ЖК-телевизоры и мониторы и т.не будет зависеть от разницы в циклах.


110 Вольт против 120 Вольт или 220 Вольт против 230 Вольт против 240 Вольт?

Номинальные характеристики преобразователя напряжения обычно находятся в диапазоне напряжений. Приборы, рассчитанные на 110 или 120 вольт, обычно могут работать от 100 до 127 вольт. Точно так же приборы на 220 или 230 вольт обычно могут работать от напряжения от 220 до 240 вольт. Таким образом, любой качественный понижающий преобразователь напряжения позволит любому прибору на 110 вольт работать в странах с напряжением 220, 230 или даже 240 вольт.Это также относится к качественному повышающему преобразователю напряжения, который позволяет использовать любой прибор на 220 вольт в любой стране с напряжением 110 или 120 вольт.

 

Что такое иностранный переходник?

Штепсельный адаптер — это не преобразователь, а простой адаптер, который позволяет вилке ваших электронных устройств или приборов подключаться к электрической розетке/розетке. Существует довольно много различных стилей розеток и вилок, которые часто различаются в зависимости от страны, и они будут принимать только электронику и бытовую технику с родной вилкой.Адаптерные вилки также иногда необходимы для преобразователей напряжения в зависимости от типа вилки и в зависимости от того, поставлялись ли они с какими-либо адаптерами.

Изделия с двойным или международным напряжением могут работать как от 110 вольт, так и от 220 вольт. Для этих продуктов не требуется преобразователь напряжения, но для использования за рубежом все же требуется штепсельный адаптер. Если вы часто путешествуете за границу или путешествуете по разным странам, лучше всего приобрести набор адаптеров для вилок иностранного производства , предлагающий различные адаптеры для всех типов розеток.

 




 

Карта общего напряжения

Сведения о напряжении по странам

Для более подробной разбивки точных стандартов напряжения по странам используйте таблицу ниже.

 

СТРАНА НАПРЯЖЕНИЕ ЧАСТОТА
Афганистан 220 В 50 Гц
Албания 230 В 50 Гц
Алжир 230 В 50 Гц
Американское Самоа 120 В 60 Гц
Андорра 230 В 50 Гц
Ангола 220 В 50 Гц
Ангилья 110 В 60 Гц
Антигуа 230 В 60 Гц
Аргентина 220 В 50 Гц
Армения 230 В 50 Гц
Аруба 127 В 60 Гц
Австралия 230 В 50 Гц
Австрия 230 В 50 Гц
Азербайджан 220 В 50 Гц
Азорские острова 230 В 50 Гц
Багамы 120 В 60 Гц
Бахрейн 230 В 50 Гц
Балеарские острова 230 В 50 Гц
Бангладеш 220 В 50 Гц
Барбадос 115 В 50 Гц
Беларусь 230 В 50 Гц
Бельгия 230 В 50 Гц
Белиз 110/220 В 60 Гц
Бенин 220 В 50 Гц
Бермуды 120 В 60 Гц
Бутан 230 В 50 Гц
Боливия 230 В 50 Гц
Босния 230 В 50 Гц
Ботсвана 230 В 50 Гц
Бразилия 110/220 В* 60 Гц
Бруней 240 В 50 Гц
Болгария 230 В 50 Гц
Буркина-Фасо 220 В 50 Гц
Бурунди 220 В 50 Гц
Камбоджа 230 В 50 Гц
Камерун 220 В 50 Гц
Канада 120 В 60 Гц
Канарские острова 230 В 50 Гц
Кабо-Верде 230 В 50 Гц
Каймановы острова 120 В 60 Гц
Центральноафриканская Республика 220 В 50 Гц
Чад 220 В 50 Гц
Нормандские острова (Гернси и Джерси) 230 В 50 Гц
Чили 220 В 50 Гц
Китай, Народная Республика 220 В 50 Гц
Колумбия 110 В 60 Гц
Коморские острова 220 В 50 Гц
Конго, Народная Республикаиз 230 В 50 Гц
Демократическая Республика Конго. Республика (ранее Заир) 220 В 50 Гц
Острова Кука 240 В 50 Гц
Коста-Рика 120 В 60 Гц
Кот-д’Ивуар (Берег Слоновой Кости) 220 В 50 Гц
Хорватия 230 В 50 Гц
Куба 110/220 В 60 Гц
Кипр 230 В 50 Гц
Чехия 230 В 50 Гц
Дания 230 В 50 Гц
Джибути 220 В 50 Гц
Доминика 230 В 50 Гц
Доминиканская Республика 110 В 60 Гц
Восточный Тимор 220 В 50 Гц
Эквадор 110 В 60 Гц
Египет 220 В 50 Гц
Сальвадор 115 В 60 Гц
Экваториальная Гвинея 220 В 50 Гц
Эритрея 230 В 50 Гц
Эстония 230 В 50 Гц
Эфиопия 220 В 50 Гц
Фарерские острова 230 В 50 Гц
Фолклендские острова 240 В 50 Гц
Фиджи 240 В 50 Гц
Финляндия 230 В 50 Гц
Франция 230 В 50 Гц
Французская Гайана 220 В 50 Гц
Газа 230 В 50 Гц
Габон 220 В 50 Гц
Гамбия 230 В 50 Гц
Германия 230 В 50 Гц
Гана 230 В 50 Гц
Гибралтар 230 В 50 Гц
Греция 230 В 50 Гц
Гренландия 230 В 50 Гц
Гренада (Наветренные острова) 230 В 50 Гц
Гваделупа 230 В 50 Гц
Гуам 110 В 60 Гц
Гватемала 120 В 60 Гц
Гвинея 220 В 50 Гц
Гвинея-Бисау 220 В 50 Гц
Гайана 240 В 60 Гц
Гаити 110 В 60 Гц
Гондурас 110 В 60 Гц
Гонконг 220 В 50 Гц
Венгрия 230 В 50 Гц
Исландия 230 В 50 Гц
Индия 240 В 50 Гц
Индонезия 230 В 50 Гц
Иран 230 В 50 Гц
Ирак 230 В 50 Гц
Ирландия (Ирландия) 230 В 50 Гц
Остров Мэн 230 В 50 Гц
Израиль 230 В 50 Гц
Италия 230 В 50 Гц
Ямайка 110 В 50 Гц
Япония 100 В 50/60 Гц**
Иордания 230 В 50 Гц
Кения 240 В 50 Гц
Казахстан 220 В 50 Гц
СТРАНА НАПРЯЖЕНИЕ ЧАСТОТА
Кирибати 240 В 50 Гц
Южная Корея 220 В 60 Гц
Кувейт 240 В 50 Гц
Кыргызстан 220 В 50 Гц
Лаос 230 В 50 Гц
Латвия 230 В 50 Гц
Ливан 230 В 50 Гц
Лесото 220 В 50 Гц
Либерия 120 В 60 Гц
Ливия 127/230 В 50 Гц
Литва 230 В 50 Гц
Лихтенштейн 230 В 50 Гц
Люксембург 230 В 50 Гц
Макао 220 В 50 Гц
Македония 230 В 50 Гц
Мадагаскар 127/220 В 50 Гц
Мадейра 230 В 50 Гц
Малави 230 В 50 Гц
Малайзия 240 В 50 Гц
Мальдивы 230 В 50 Гц
Мали 220 В 50 Гц
Мальта 230 В 50 Гц
Мартиника 220 В 50 Гц
Мавритания 220 В 50 Гц
Маврикий 230 В 50 Гц
Мексика 127 В 60 Гц
Микронезия, Федеральные Штаты 120 В 60 Гц
Молдова 230 В 50 Гц
Монако 230 В 50 Гц
Монголия 230 В 50 Гц
Монтсеррат (Подветренные острова) 230 В 60 Гц
Марокко 220 В 50 Гц
Мозамбик 220 В 50 Гц
Мьянма (бывшая Бирма) 230 В 50 Гц
Намибия 220 В 50 Гц
Науру 240 В 50 Гц
Непал 230 В 50 Гц
Нидерланды 230 В 50 Гц
Нидерландские Антильские острова 127/220 В 50 Гц
Новая Каледония 220 В 50 Гц
Новая Зеландия 230 В 50 Гц
Никарагуа 120 В 60 Гц
Нигер 220 В 50 Гц
Нигерия 240 В 50 Гц
Норвегия 230 В 50 Гц
Окинава 100 В 60 Гц
Оман 240 В 50 Гц
Пакистан 230 В 50 Гц
Атолл Пальмира 120 В 60 Гц
Панама 110 В 60 Гц
Папуа-Новая Гвинея 240 В 50 Гц
Парагвай 220 В 50 Гц
Перу 220 В 60 Гц
Филиппины 220 В 60 Гц
Польша 230 В 50 Гц
Португалия 230 В 50 Гц
Пуэрто-Рико 120 В 60 Гц
Катар 240 В 50 Гц
Остров Реюньон 230 В 50 Гц
Румыния 230 В 50 Гц
Российская Федерация 230 В 50 Гц
Руанда 230 В 50 Гц
ул.Китс и Невис (Подветренные острова) 230 В 60 Гц
Сент-Люсия (Наветренные острова) 240 В 50 Гц
Сент-Винсент (Наветренные острова) 230 В 50 Гц
Саудовская Аравия 127/220 В 60 Гц
Сенегал 230 В 50 Гц
Сербия и Черногория 230 В 50 Гц
Сейшелы 240 В 50 Гц
Сьерра-Леоне 230 В 50 Гц
Сингапур 230 В 50 Гц
Словакия 230 В 50 Гц
Словения 230 В 50 Гц
Сомали 220 В 50 Гц
Южная Африка 230 В 50 Гц
Испания 230 В 50 Гц
Шри-Ланка 230 В 50 Гц
Судан 230 В 50 Гц
Суринам 127 В 60 Гц
Свазиленд 230 В 50 Гц
Швеция 230 В 50 Гц
Швейцария 230 В 50 Гц
Сирия 220 В 50 Гц
Таити 110/220 В 60 Гц
Таджикистан 220 В 50 Гц
Тайвань 110 В 60 Гц
Танзания 230 В 50 Гц
Таиланд 220 В 50 Гц
Того 220 В 50 Гц
Тонга 240 В 50 Гц
Тринидад и Тобаго 115 В 60 Гц
Тунис 230 В 50 Гц
Турция 230 В 50 Гц
Туркменистан 220 В 50 Гц
Уганда 240 В 50 Гц
Украина 230 В 50 Гц
Объединенные Арабские Эмираты 220 В 50 Гц
Соединенное Королевство 230 В 50 Гц
Соединенные Штаты Америки 120 В 60 Гц
Уругвай 220 В 50 Гц
Узбекистан 220 В 50 Гц
Венесуэла 120 В 60 Гц
Вьетнам 220 В 50 Гц
Виргинские острова 110 В 60 Гц
Западное Самоа 230 В 50 Гц
Йемен, респ.из 230 В 50 Гц
Замбия 230 В 50 Гц
Зимбабве 220 В 50 Гц

 

Преобразование сигнала напряжения в ток | Операционные усилители

В измерительных схемах сигналы постоянного тока часто используются в качестве аналоговых представлений физических измерений, таких как температура, давление, расход, вес и движение.Чаще всего сигналы постоянного тока используются вместо сигналов напряжения постоянного тока , потому что сигналы тока точно равны по величине во всей цепи последовательной цепи, по которой ток проходит от источника (измерительного устройства) к нагрузке (индикатору, регистратору или контроллер), тогда как сигналы напряжения в параллельной цепи могут варьироваться от одного конца к другому из-за резистивных потерь в проводах. Кроме того, приборы для измерения тока обычно имеют низкий импеданс (в то время как приборы для измерения напряжения имеют высокий импеданс), что делает приборы для измерения тока более устойчивыми к электрическим помехам.

Чтобы использовать ток в качестве аналогового представления физической величины, мы должны иметь какой-то способ генерировать точную величину тока в сигнальной цепи. Но как нам сгенерировать точный токовый сигнал, если мы можем не знать сопротивления контура? Ответ заключается в использовании усилителя, предназначенного для удержания тока на заданном уровне, прикладывая к цепи нагрузки столько или меньше напряжения, сколько необходимо для поддержания этого значения. Такой усилитель выполняет функцию источника тока .Операционный усилитель с отрицательной обратной связью — идеальный кандидат для такой задачи:

Предполагается, что входное напряжение в эту цепь поступает от физического преобразователя/усилителя определенного типа, откалиброванного для получения 1 вольта при 0 процентах физического измерения и 5 вольт при 100 процентах физического измерения. Стандартный диапазон аналогового сигнала тока составляет от 4 мА до 20 мА, что означает от 0% до 100% диапазона измерения соответственно. При входном напряжении 5 вольт на резистор 250 Ом (прецизионный) будет подано напряжение 5 вольт, в результате чего ток в цепи большого контура составит 20 мА (с нагрузкой R ).Не имеет значения, каково значение сопротивления R нагрузки или какое сопротивление провода присутствует в этой большой петле, пока операционный усилитель имеет достаточно высокое напряжение питания для вывода напряжения, необходимого для прохождения через него 20 мА. R загрузить . Резистор 250 Ом устанавливает соотношение между входным напряжением и выходным током, в данном случае создавая эквивалент 1-5 В на входе / 4-20 мА на выходе. Если бы мы преобразовывали входной сигнал 1-5 вольт в выходной сигнал 10-50 мА (более старый, устаревший стандарт для промышленности), мы бы вместо этого использовали прецизионный резистор 100 Ом.

Другое название этой схемы усилитель крутизны . В электронике крутизна представляет собой математическое отношение изменения тока к изменению напряжения (ΔI / ΔV), и она измеряется в единицах Сименса, той же единице, которая используется для выражения проводимости (математическая обратная величина сопротивления: ток/напряжение). . В этой схеме коэффициент крутизны фиксируется значением резистора 250 Ом, что дает линейную зависимость выходного тока/напряжения.

ОБЗОР:

  • В промышленности сигналы постоянного тока часто используются вместо сигналов постоянного напряжения в качестве аналоговых представлений физических величин.Ток в последовательной цепи абсолютно одинаков во всех точках этой цепи, независимо от сопротивления проводов, тогда как напряжение в параллельно соединенных цепях может меняться от конца к концу из-за сопротивления провода, что делает сигнализацию тока более точной от «передающей» до «принимающий» инструмент.
  • Сигналы напряжения относительно легко получить непосредственно от преобразователей, в то время как точные сигналы тока – нет. Операционные усилители можно использовать для «преобразования» сигнала напряжения в сигнал тока довольно легко.В этом режиме операционный усилитель будет выдавать любое напряжение, необходимое для поддержания тока через сигнальную цепь на нужном уровне.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Pico Electronics, Inc. является лидером отрасли по производству высоконадежных миниатюрных и сверхминиатюрных пассивных магнитных компонентов. От глубин океанов до поверхности Марса трансформаторы и катушки индуктивности Pico используются в самых тяжелых условиях.Многие пикотрансформаторы и катушки индуктивности выдержали 300 тепловых циклов и подвергались различным экстремальным температурам. Наши продукты были разработаны и разработаны для применения в аэрокосмической, оборонной, космической и коммерческой отраслях. Там, где конструкция требует надежности, когда важны ограничения по размеру и весу, продукты Pico Electronics являются решением.

Сквозное отверстие/ одиночные и двойные выходы
Поверхностный монтаж от 0,5″ x 5″ x 54″ высотой.

1.25 Вт
До 500 В пост. тока


Сквозное отверстие/ одиночные и двойные выходы
Поверхностный монтаж от 0,5″ x 5″ x 54″ высотой.

1,25 Вт
600–1000 В пост. тока


Сквозное отверстие/ одиночные выходы
Поверхностный монтаж от 0,5 x 5 x 5 дюймов высотой.

1,25 Вт
от 1500 до 5000 В постоянного тока


Один выход
Сквозное отверстие 1″ x 0,5″ x 0,5″ в.

1,25 Вт
от 6 000 до 10 000 В постоянного тока


Одиночные выходы
Сквозное и поверхностное крепление от 0.75 дюймов x 0,55 дюйма x 0,40 дюйма, высота

3 Вт
от 100 до 1000 В постоянного тока


Один выход
Сквозное отверстие и установка на поверхность от 1,1 x 0,8 x 0,4 дюйма высотой

3 Вт
от 100 до 1500 В постоянного тока


Регулируемый, изолированный, один выход, сквозное отверстие от 0,5″ вт.

1 Вт
от 100 до 1000 В постоянного тока


Высокое напряжение — программируемое — экранированное — с защитой от короткого замыкания, высота 0,5 дюйма

5 Вт
от 1000 до 6000 В постоянного тока


Высокое напряжение — программируемое, изолированное до 100 Вт, 0.5 дюймов

100 Вт
100–500 В постоянного тока


Одинарный выход — Переменный выход — Сквозное отверстие и монтаж на поверхность от 0,4 дюйма высотой.

4 Вт
100–500 В пост. тока


Одинарный выход — Переменный выход — Сквозное отверстие высотой от 0,5 дюйма.

10 Вт
100–900 В пост. тока


Одинарный выход — Переменный выход — Сквозное отверстие высотой от 0,5 дюйма.

10 Вт
1000–5000 В постоянного тока


Одиночный выход Переменный выход, сквозное отверстие от .5″ высота

6 Вт
6 000–10 000 В постоянного тока

Миниатюрные преобразователи постоянного тока высокой мощности/высокого напряжения: изолированные выходы до 500 В постоянного тока


Широкий диапазон входного напряжения
4,5–9 В пост. тока

Регулируемый; Изолированный

11 регулируемых моделей
До 500 В постоянного тока на выходе


Широкий диапазон входного напряжения
9–18 В пост. тока

Регулируемый; Изолированный

11 регулируемых моделей
До 500 В постоянного тока на выходе


Широкий диапазон входного напряжения
18–36 В пост. тока

Регулируемый; Изолированный

11 регулируемых моделей
До 500 В постоянного тока на выходе


Широкий диапазон входного напряжения
36–72 В пост. тока

Регулируемый; Изолированный

11 регулируемых моделей
До 500 В постоянного тока на выходе


Широкий диапазон входного напряжения
125–475 В пост. тока

Регулируемый; Изолированный

15 регулируемых моделей
До 200 В постоянного тока на выходе

Программируемые/регулируемые высоковольтные преобразователи постоянного тока в постоянный


Одиночный выход
Монтаж в отверстия и на поверхность от 1.1″ х 0,8″ х 0,4″ высота

3 Вт от 100 до 1500 В постоянного тока


Высоковольтный — программируемый
Экранированный — с защитой от короткого замыкания, высота 0,5 дюйма

5 Вт
от 1000 до 6000 В постоянного тока


Высокое напряжение — программируемое, от
до 100 Вт, изолированное, высота 0,5 дюйма

100 Вт
100–500 В постоянного тока

Преобразователи DC-DC высокой мощности Более широкий вход до 300 В постоянного тока на выходе


Широкое входное напряжение
От 120 до 370 В постоянного тока до 300 Вт 0.8 дюймов

Регулируемый Изолированный

16 регулируемых моделей
Выход от 5 В до 300 В пост. тока


Широкое входное напряжение
От 350 до 700 В постоянного тока, до 300 Вт

Регулируемый
Изолированный

16 моделей
До 300 В постоянного тока на выходе


Широкое входное напряжение
От 700 до 1200 В пост. тока, до 300 Вт

Регулируемый
Изолированный

16 моделей
До 300 В постоянного тока на выходе


Широкое входное напряжение от 300 до 900 В постоянного тока до 50 Вт 0.725″высота

Регулируемый
Изолированный

Одиночный/двойной выход
17 регулируемых моделей Выход от 3,3 до 300 В постоянного тока

Преобразователи постоянного тока в постоянный высокой мощности/высокого напряжения: до 250 В, изолированный выход постоянного тока, фиксированная частота постоянного тока, до 75 Вт


Широкое входное напряжение 18–36 В пост. тока

Выход от 3,3 до 200 В пост. тока

Регулируемый
20 стандартных одинарных и двойных моделей


Широкое входное напряжение 36–72 В пост. тока

3.Выход от 3 до 250 В постоянного тока

Регулируемый
23 Стандартные одинарные и двойные модели


Широкое входное напряжение 100–180 В пост. тока

Выход от 3,3 до 250 В пост. тока

Регулируемый
23 Стандартные одинарные и двойные модели


Широкое входное напряжение 200–380 В пост. тока

Выход от 3,3 до 250 В пост. тока

Регулируемый
23 Стандартные одинарные и двойные модели

Преобразователи постоянного тока высокой мощности/высокого напряжения: до 350 В, изолированный выход постоянного тока — постоянный ток постоянной частоты, до 100 Вт


Широкое входное напряжение 18–36 В пост. тока

3.Выход от 3 до 250 В постоянного тока

Регулируемый
23 Стандартные одинарные и двойные модели


Широкое входное напряжение 36–72 В пост. тока

ВЫХОД от 3,3 до 300 В пост. тока

Регулируемый
25 Стандартные одинарные и двойные модели


Широкое входное напряжение 100–180 В пост. тока

ВЫХОД от 3,3 до 300 В пост. тока

Регулируемый
25 Стандартные одинарные и двойные модели


Широкое входное напряжение 200–380 В пост. тока

3.ВЫХОД от 3 до 350 В пост. тока

Регулируемый
27 Стандартные одинарные и двойные модели

Преобразователи постоянного тока в постоянный высокой мощности/высокого напряжения: до 350 В, изолированный выход постоянного тока, фиксированная частота постоянного тока, до 300 Вт


Широкое входное напряжение 36–72 В пост. тока

Выход от 3,3 до 300 В

Регулируемый
25 Стандартные одинарные и двойные модели


Широкое входное напряжение 100–180 В пост. тока

Выход от 3,3 до 350 В

Регулируемый
25 Стандартные одинарные и двойные модели


Широкое входное напряжение 200–380 В пост. тока

3.Выход от 3 до 350 В

Регулируемый
17 Стандартные одинарные и двойные модели

Примечание по технике безопасности: Модули высокого напряжения представляют серьезную опасность получения травм, если оператор не полностью осведомлен об опасностях, связанных с использованием высокого напряжения в схемотехнике. Если необученный или неквалифицированный персонал не соблюдает должным образом правила обращения, проектирования или тестирования высоковольтных устройств, существует риск поражения электрическим током. При работе с высоким напряжением необходимо соблюдать все инструкции, схемы, а также стандартные процедуры безопасного обращения.




Датчик

— Существует ли схема преобразователя тока в напряжение для профессионального применения? Датчик

— Существует ли схема преобразователя тока в напряжение для профессионального применения? — Stack Overflow на русском
Сеть обмена стеками

Сеть Stack Exchange состоит из 179 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетите биржу стека
  1. 0
  2. +0
  3. Авторизоваться Зарегистрироваться

Электротехника Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для специалистов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация занимает всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Любой может задать вопрос

Любой может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются на вершину

спросил

Просмотрено 269 ​​раз

\$\начало группы\$

Мы хотим измерить информацию от трех датчиков, которые генерируют ток (4 мА для минимального значения и 20 мА для максимального).

Очевидно, что простым решением могло бы стать использование классического преобразователя тока в напряжение с ОР.

Но если я хочу сделать что-то более профессиональное, я думаю, что есть какая-то специальная интегральная схема, которая выполняет это преобразование.

Я прав?

Приветствуются любые комментарии и предложения.

спросил 19 апр. 2021 в 16:33

Фабиан РомоФабиан Ромо

30722 серебряных знака99 бронзовых знаков

\$\конечная группа\$ 5 \$\начало группы\$

Рекомендую чип RCV420.

И прочитайте техпаспорт, чтобы понять, что с ним можно делать.

0 comments on “Низковольтный преобразователь напряжения схема: Схемы низковольтных преобразователей напряжения

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.