Схема конвертера: Схема коротковолнового (КВ) конвертера на вещательные диапазоны

Схема коротковолнового (КВ) конвертера на вещательные диапазоны

Конвертер предназначен для приема КВ радиостанций, работающих в диапазонах 25 м (11,6—12,1 Мгц) и 31 ж (9,4— 9,9 Мгц). Он собран на двух транзисторах, питается от двух аккумуляторов типа Д-0,1 и потребляет ток порядка 1,5 ма. Конвертер рассчитан на работу с приемниками «Селга». «Сокол», «Ласточка» и им подобными, имеющими внутреннюю магнитную антенну.

Принципиальная схема конвертера

Основные узлы конвертера — смеситель и гетеродин. Смеситель собран на транзисторе Т1 с фиксированным смещением, величина которого определяется резистором R1.

Принятый сигнал КВ радиостанции из антенны А, через гнездо Гн1 н конденсатор С1 поступает на широкополосный входной контур, образованный индуктивностью катушки L1 и конденсаторами С2, СЗ (в диапазоне 25 м), либо С4, С5 (в диапазоне 31 м).

На вход смесительного каскада сигнал подается с помощью катушки связи L2, размещенной на одном каркасе с катушкой L1 Входной контур настраивается на среднюю частоту каждого из диапазонов и в процессе приема радиостанций не перестраивается.

Скачкообразное изменение частоты настройки входного контура производится переключателем В1 (секцией В1a).

Гетеродин собран на транзисторе Т2 по схеме с емкостной обратной связью. Стабилизация режима работы транзистора обеспечивается резисторами R2, R3 и R4. В диапазоне 25 м колебательный контур гетеродина образован индуктивностью катушки L5 и конденсаторами С10, С11, С12 и С13.

В диапазоне 31 м вместо конденсаторов С10, С11 переключателем В1 б к контуру подключают конденсаторы C8, С9. Напряжение гетеродина в цепь эмиттера смесительного каскада подается с помощью катушки связи L4.

Рис. 1. Принципиальная схема конвертера для КВ.

Таким образом между базой и эмиттером транзистора Т1 смесительного каскада действуют два высокочастотных колебания — одно с частотой сигнала; другое— с частотой гетеродина.

В результате нелинейных процессов, происходящих в смесителе, в коллекторной цепи транзистора Т1 образуется составляющая тока разностной, или, как ее называют, промежуточной частоты.

Этот ток, проходя через катушку индуктивности L3, создает вокруг нее высокочастотное магнитное поле, которое воздействует на контур магнитной антенны приемника. Для того, чтобы этот сигнал на входе приемника был наибольшим, приемное устройство должно быть настроено на указанную выше промежуточную частоту.

В каждом из поддиапазонов коротких волн частота гетеродина fr1 (или fr2) должна быть установлена таким образом, чтобы разность между средней частотой принимаемого сигнала (fc1= 11,85 Мгц— для диапазона 25 м и fс2=9,65 Мгц — для диапазона 31 ж) и частотой гетеродина удовлетворяла следующему условию: fc1 — fri=1250 кгц и fc2 — fr2=1250 кгц.

В этом случае частотный спектр каждого из диапазонов КВ будет преобразован в спектр сигналов от 1000 кгц до 1500 кгц, т. е. в высокочастотную часть диапазона средних волн.

При этом каждая промежуточная частота равна разности частот сигналов принимаемой радиостанции и гетеродина.

Приемник будет выполнять функции усилителя с переменной промежуточной частотой, настраивая который можно осуществить прием сигналов определенной КВ радиостанции.

Детали и конструкция

В конвертере можно использовать транзисторы типа П401— П403, П422, П423, ГТ313 и другие, резисторы УЛМ-0,125, конденсаторы КТ, подстроечные конденсаторы типа КПК-М.

Катушки L1, L2 наматывают на цилиндрическом полистироловом каркасе (рис. 2), внутри которого просверливается и нарезается отверстие под сердечник СЦР-1. Для намотки катушек можно использовать каркасы с сердечниками от телевизора «Рубин».

Катушка L1 содержит 9 витков провода ПЭЛШО 0,5; L2— 3 витка провода ПЭЛШО 0,3. Намотка рядовая, виток к витку. Катушки индуктивности L4, L5 наматываются на таком же каркасе и соответственно содержат 3 витка провода ПЭЛШО 0,3 и 9 витков провода ПЭЛШО 0,5.

Катушку индуктивности L3 наматывают внавал на ферритовом сердечнике по всей его длине размером 40x5x3 мм, вырезанном из плоского ферритового стержня (600НН), применяемого в магнитных антеннах приемников. Она содержит 170 витков провода ПЭЛШО 0,12.

Все детали конвертера монтируют на печатной плате, изготовленной из фольгированного гетинакса толщиной 1,5 мм.

Рис. 3. Печатная плата конвертера.

Расположение деталей на печатной плате и ее вид приведены на рис. 3, а, б. Каркасы с катушками L1, L2 и L4, L5 крепят в отверстиях, сделанных в печатной плате. Размеры печатной платы автором конструкции (П. Доценко — г. Москва) даны применительно к приемнику «Селга».

Переключатель В1 — самодельный. Устройство его легко уяснить из эскизов, приведенных на рис. 4. Основание переключателя —  фигурная планка I выпиливается из гетинакса толщиной 1 — 1,5 мм. В планке имеются два продольных выреза 2, через которые проходят винты крепления 3. 

Рис. 2-6. Конструктивные узлы конвертера.

Вырезы 2 обеспечивают переключателю только одну степень свободы — вдоль печатной платы. К планке / клеем БФ-2 приклеивают фиксатор 4, который выпиливают из гетинакса Пружину фиксатора 5 вырезают из гартованной латуни толщиной 0,2— 0,3 мм и изгибают в центре под углом порядка 120°.

По краям планки 1 с помощью заклепки и клея БФ-2 крепят два подвижных контакта-ползунка 6, которые в крайних положениях планки замыкаются с соответствующими неподвижными контактами 7 (всего их четыре), укрепленными на печатной плате (рис. 3, а), таким же способом, как и подвижные контакты 6.

Подвижные контакты 6 из латуни толщиной 0,3— 0,5 мм. Неподвижные контакты 7 — от обычного галетного переключателя. До крепления на плате их несколько укорачивают (со стороны выводов).

Перед началом сборки в печатной плате (рис. 3) просверливают два отверстия 3′ под резьбу М2,5. Затем на печатную плату устанавливают планку 1 (рис. 4). На винт 3 насаживают плоскую пружину 5, спиральную пружину 8, шайбу 9 и винт ввертывают в печатную плату.

Аналогичным образом к плате крепят н другой конец планки 7. Вращением винтов 3 устанавливают такое давление пружины 5 на планку 1, чтобы она легко передвигалась с одного крайнего положения в другое и эти положения четко фиксировались. Положение неподвижных контактов 7 на печатной плате рекомендуется определить после сборки переключателя.

Включение питания происходит при ввертывании телескопической антенны А (от приемников «Банга», «Спидола», «Сокол-4» и др.) в нарезную втулку 1 (рис. 5), установленную на плате. Втулка крепится к плате заклепками 2.

Для резьбового соединения конвертера с телескопической антенной, в основание последней впрессовывают латунную втулку, заканчивающуюся нарезным штырем 6 под резьбу, имеющуюся в втулке 1.

В нарезной части штыря делают отверстие под штифт 3, который вытачивают из изоляционного материала и вклеивают в него. При ввинчивании штыря А во втулку 1 он своим изолированным штифтом 3 нажимает на контактную пружину 4, которая, избигаясь, касается контактной пружины 5 и замыкает цепь источника питания. Контактные пружины 4— 5 выполняют функции выключателя В2 (рис. 1).

Батарея из двух аккумуляторов Д-0,1 устанавливается в держателе а, б (рис. 3, а и 6). Печатную плату конвертера с помощью винтов и втулок крепят к гетинаксовому основанию с такими же габаритами.

Основание в свою очередь прикрепляют к плоскости кожаного футляра приемника, прилегающей к магнитной антенне таким образом, чтобы сердечник катушки L3 располагался параллельно стержню магнитной антенны приемника и находился от нее на расстоянии не более 10— 15 мм. Конвертер закрепляют крышкой, изготовленной из оргстекла толщиной 1,5 мм.

Налаживанеи конвертера

Налаживание конвертера простое. Проверив монтаж, параллельно контактам 4— 5 выключателя В2 подключают миллиамперметр со шкалой 5 ма и измеряют ток, потребляемый конвертером.

При нормальной работе он должен быть порядка 1,5 ма. Затем с помощью гетеродинного волномера или контрольного КВ приемника убеждаются в работоспособности гетеродина на каждом из диапазонов.

Для установки требуемой частоты гетеродина и настройки входного контура приемник настраивается на частоту 1250 кгц, а на вход конвертера (в диапазоне 25 м) от сигнал-генератора, работающего с включенной внутренней модуляцией подают сигнал с частотой 11,85 Мгц.

Изменяя индуктивность катушки L5, емкость подстроечного конденсатора С10 или постоянного конденсатора С11, добиваются, чтобы в громкоговорителе приемника прослушивался сигнал с частотой модуляции.

После этого по наибольшей громкости, изменяя индуктивность катушки L1 или емкости конденсаторов C2, СЗ, настраивают входной контур. При настройке гетеродина возможны два положения сердечника катушки L5 (или для значения емкостей конденсаторов С10, С11), при которых прослушивается работа сигнал-генератора.

Правильная настройка гетеродина (10,6 Мгц) соответствует наибольшему значению индуктивности катушки L5 (емкостей конденсаторов C10, С11).

Аналогично настраивается конвертер и в диапазоне 31 м. На его вход в этом случае подают сигнал с частотой 9,65 Мгц, а требуемая частота гетеродина (8,4 Мгц) получается подбором величины конденсатора С9 и регулировкой подстроечного конденсатора С8.

Входной контур настраивают конденсатором С5 и подстроечным конденсатором С4. Вращать сердечники катушек индуктивности L1 и L5 нельзя, так как в этом случае нарушится настройка конвертера в диапазоне 25 м.

Источник: С. Л. Матлин — Радиосхемы (пособие для радиокружков), 1974г.

Схема КВ-конвертера » S-Led.Ru — Светодиоды и электронные схемы


Преимущество коротковолнового радиовещательного диапазона в, практически, неограниченной дальности приема, вызванной многократным тропосферным отражением радиоволн этого диапазона. Волна, рикошетом, пробегает вокруг всей Земли. Недостаток диапазона в том, что радиостанции, в процентном отношении, занимают очень узкие полосы частот, что требует точности настройки и хорошей селективности приемника и в том, что это AM.

Но все же помех меньше чем на средне- или длинноволновом диапазоне.
Однако, подавляющее большинство музыкальных центров не имеют KB диапазона (обычно один или два УКВ и СВ, ДВ). В то же время, вещание на СВ и ДВ сейчас сворачивается из-за невозможности получения хорошего качества приема (AM и помехи) и многие радиостанции либо полностью перебрались на УКВ либо дублируются на УКВ. Во многих городах России сейчас вообще кроме радиостанции «Маяк» на СВ и ДВ ничего днем не принимается. Ночью ситуация немного улучшается тем, что слышны дальные радиостанции на СВ, но все же на KB дальний прием много лучше.

Для того чтобы тюнер музыкального центра с СВ (MW) диапазоном мог принимать сигналы КВ-радиовещательных станций на его входе (на антенное гнездо) нужно включить дополнительный преобразователь частоты (конвертер), который переведет частоты КВ-диапазона на СВ-диапазон.

Принципиальная схема одного из возможных вариантов такого конвертера показана на рисунке. Это преобразователь частоты с совмещенным гетеродином, выполненный на базе каскадного усилительного каскада. Сигнал от антенны поступает на входной контур L1-C4.1-C4.3. Через катушку связи выделенный сигнал поступает на базу транзистора VT1, выполняющего функции как смесителя, так и гетеродина. Для входного сигнала он включен по схеме с общим эмиттером, а в качестве гетеродина — по схеме с общим коллектором.

Частота гетеродина задается контуром L3-С4.2-С4.4-С5. Конденсатор С5 обеспечивает сопряжение настроек контуров входного и гетеродинного с учетом промежуточной частоты, лежащей в пределах 600-1400 кГц. Конечно, такой простой способ не дает точного сопряжения настроек и чувствительность получается неравномерной в пределах перекрываемого диапазона (5,8-16МГц).

Комплексный сигнал промежуточных частот выделяется на коллекторе VT1, включенного по схеме с общей базой. Применение каскадной схемы преобразователя улучшает характеристику на высоких частотах, что как раз здесь и нужно. Сигнал ПЧ поступает через С7 на антенный вход музыкального центра и выделяется его входными цепями.

Как уже было сказано, KB радиовещательные станции занимают относительно узкие, в процентном отношении, полосы на КВ-диапазоне и, поэтому, настройка должна быть очень точной. Либо, необходимо применить схему с растянутыми КВ-диапазонами. В данном случае, наша приемная система из конвертера и тюнера музыкального центра имеет два органа настройки — переменный конденсатор С4 и орган настройки тюнера. Поэтому, шкала С4 может быть довольно грубой, — на ней можно нанести только положения в которых принимаются частоты определенных КВ-поддиапазонов. А плавную и точную настройку в пределах поддиапазона производить уже органом настройки тюнера музыкального центра.

Конвертер смонтирован на небольшой печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Контурные катушки намотаны на пластмассовых каркасах с ферритовыми подстроенными сердечниками и алюминиевыми экранами (каркасы от контуров модулей цветности телевизоров 3-УСЦТ). Все катушки намотаны виток к витку проводом ПЭВ 0,12. Катушка L1 содержит 20 витков, L3 — 18 витков. Катушка L2 намотана на поверхность L1, она содержит 5 витков, катушка L4 — 5 витка с отводом от 2-го. Катушка L5 намотана на ферритовом стерженьке диаметром 2,5 мм и длиной 14 мм, она содержит 100 витков.

В качестве конденсаторов С4.1-С4.4 взят блок переменных конденсаторов с твердым диэлектриком от карманного импортного радиоприемника с аналоговой настройкой. Конденсатор содержит четыре переменные емкости — две по 7-260 пф и две по 3-20 пф, а так же, набор из четырех подстроечных конденсаторов. Все эти конденсаторы имеют общий провод, соединенный, в данной схеме, с корпусом.

Питается конвертер от гальванического источника напряжением 9V или от сетевого источника, дающего стабильное напряжение 7-12V.

Схема конвертера на основе микросхемы LA1185 » S-Led.Ru


В приемной аппаратуре конвертеры применяются когда нужно принимать сигналы в диапазоне, которого нет в имеющемся приемнике. Конвертер представляет собой преобразователь частоты входного сигнала в частоту доступную для приема имеющейся аппаратурой.

Обычно в основе самодельного простого конвертера лежит либо транзисторная схема, либо преобразователь частоты на микросхеме К174ПС1, К174ПС4. Недавно стали появляться схемы конвертеров на импортных микросхемах SA602, SA612, NE612. Но вполне возможны и другие варианты. Практически в основе конвертера можно применить любую микросхему — преобразователь частоты приемника, способную работать на необходимых частотах.

Здесь описаны схемы двух конвертеров на микросхеме LA1185 фирмы SANYO. Данная микросхема представляет собой преобразователь частоты. В ней есть усилитель РЧ, на вход которого подается сигнал. Далее следует преобразователь частоты, состоящий из смесителя и гетеродина. А так же стабилизатор напряжения питания. Схемы практически одинаковы, но работают на разных диапазонах

На рисунке приведена схема CCIR/OIRT конвертера, он нужен для приема на приемник с диапазоном 64-73 МГц сигналов диапазона 88-108 МГц, или наоборот, все зависит от расстановок контурных катушек. Кроме того, преобразование зависит от того какой используется кварцевый резонатор. Дело в том; что 88-108 МГц вдвое более протяженный чем 64-73 МГц. Поэтому принять весь диапазона 88-108 МГц на приемник с диапазоном 64-73 МГц не возможно. Но в случае обратного преобразования, весь диапазон 64-73 МГц принимается полностью приемником на 88-108 МГц.

И так, рассматриваем вариант преобразования 88-108 МГц в 64-73 МГц. Если применить резонатор на 27 МГц, то прием будет возможен в пределах от 91 до 100 МГц. Чтобы принять остаток диапазона (100-108 МГц) нужно заменить резонатор на 35 МГц, тогда прием возможен в пределах части диапазона 99-108 МГц. Таким образом, для приема всего диапазона нужен переключатель резонаторов.

Чаще приходится сталкиваться с преобразованием в обратном направлении, так как большинство имеющейся на российском рынке приемной аппаратуры работает именно на диапазоне 88-108 МГц, а вот диапазон 64-73 МГц присутствует не всегда.

В этом случае для приема частот диапазона 64-73 МГц достаточно одного резонатора, на любую частоту в пределах 27-35 МГц. При использовании резонатора на 27 МГц прием будет от 61 до 81 МГц, а при резонаторе на 35 МГц — от 53 до 73 МГц.

Сигнал от антенны поступает на входной контур L1-C2, который должен быть настроен на середину принимаемого диапазона. С этого контура сигнал поступает на вход УРЧ микросхемы. Контур L2-C6 такой же как и L1-C2, но это выходной контур, на который нагружен УРЧ. С него через С5 сигнал поступает на преобразователь.

Частота гетеродина установлена кварцевым резонатором Q1. А контур L3-C7 на выходе смесителя преобразователя частоты. С него сигнал подают на антенный вход приемника. Этот контур должен быть настроен на середину рабочей части диапазона, в который происходит преобразование.

Все катушки бескаркасные, с внутренним диаметром 4,5 мм. Намотаны медным обмоточным проводом диаметром около 0,8 мм. По числу витков здесь катушки двух видов, -6 витков и 4 витка. А то как они размещены по схеме зависит от направления преобразования. Если нужно преобразовывать диапазон CCIR — OIRT, то L1 и L2 будут по 4 витка, а катушка L3 — 6 витков. Если наоборот (OIRT — CCIR), то L1 и 12 будут по 6 витков, a L3 — 4 витка.

Налаживание заключается в настройке контуров изменяя индуктивность катушек путем сжатия — растягивания их витков.

Одним только радиовещанием способности микросхемы LA1185 не ограничиваются. На рисунке 2 показана схема преобразователя частоты сигналов двухметрового диапазона (144-146 МГц) в сигналы 10 метрового (28 МГц) или 11 метрового (27 МГц) диапазона. Схема практически без изменений, разница в контурах и резонаторах. Используя резонатор на 116 Мгц можно диапазон 144-146 МГц перенести на частоты 28-30 МГц. А с резонатором на 118 МГц — на 26-28 МГц.

Катушки L1 и L2 должны иметь индуктивность 0,18 мкГн, a L3 -1 мкГн.

Используя резонатор на 22 МГц можно на приемник с диапазоном 28 МГц принимать сигналы радиолюбительского диапазона 50 МГц. Для этого случая катушки L1 и L2 должны иметь индуктивность по 0,47 МГц.

Подача газов при кислородно-конвертерной плавке стали

В настоящее время производство стали представляет собой многоступенчатый и высокотехнологичный процесс. Добываемая руда содержит целый ряд соединений железа (Fe3O4, Fe2O3, Fe2O3хH2O, FeCO3 и т.д.). Далее для получения железосодержащих сплавов используются доменные печи, где при температуре свыше 1000°С происходит восстановление железа и перевод пустой породы в шлак. Получаемый в доменном производстве чугун по-прежнему содержит большое количество примесей, в том числе углерод, марганец, кремний, серу, фосфор и т.д.

Выплавка стали из чугуна происходит в сталеплавильных печах, где металл находится в жидком состоянии. Методов получения стали существует несколько, наибольшее распространение получил кислородно-конверторный. Сущность этого метода состоит в продувке через чугун, залитый в плавильный агрегат (конвертер, см. рис.1), технически чистого кислорода. В результате содержащиеся примеси окисляются и удаляются в шлак. Эта технология плавки стали имеет высокую производительность, малую длительность цикла производства процесс удобен для автоматизации управления ходом плавки.

Рис.1 Процесс плавки внутри кислородного конвертера

В процессе плавки важно обеспечить постоянное движение (циркуляцию) расплава чугуна для однородной реакции между поданным кислородом и углеродом (примесями) из расплава. Для этого через дно конвертера подаются инертные газы (азот, аргон), которые, поднимаясь, приводят в движение расплав. Это происходит как раз в той зоне, куда подаётся кислород и идет активный окислительный процесс.

С одной стороны расплав металла должен непрерывно перемешиваться, поэтому необходимо обеспечить подачу достаточного количество аргона и азота. С другой стороны чистые газы, особенно аргон, стоят дорого. Подача газов должна быть ограниченной и хорошо контролируемой. Кроме того, давление в конвертере постоянно изменяется. Регуляторы расхода газа должно быть в состоянии компенсировать вариации выходного давления и обеспечить стабильный расход.

Система подачи инертного газа состоит из двух линий подачи газа: аргона и азота. Для оптимального перемешивания расплава чугуна в дне конвертера располагается порядка 10-20 портов. Газ проходит через пористое дно конвертера (футеровку) и попадает в расплав. Давление в системе достигает 16 бар при требуемом максимальном расходе до 1600 л/мин.

Рис.2 Газовая схема подачи аргона и азота в конвертер

Регуляторы расхода Bronkhorst позволяют решить задачу стабильного поддержания расхода газов даже в условиях меняющегося выходного давления. Они имеют встроенный ПИД-регулятор, который позволяет на месте настроить оптимальный режим регулирования для конкретного процесса. Расходомеры обеспечивают высокую точность измерений (погрешность 0,5%, приборы внесены в Госреестр). Приборы имеют компактный дизайн, система из 10-20 расходомеров может быть реализована на малой площади (см. рис.3-4).

Рис.3 Схема конвертера с блоком управления и подачи газов

 

Рис.4 Компактный блок управления и подачи газов

Схемы соединения спутниковых конверторов

Как подключить одну или более спутниковых антенн к спутниковому ресиверу.

Все прекрасно понимают что к тюнеру возможно подсоединить более трех (горыныч) головок — конвертеров. Но мало кто понимает как.

 

В этой статье будут подобраны наиболее распространенные схемы соединения спутниковых конвертеров и возможности подключения с тюнеру более одного спутникового конвертера. А так же как подключить несколько спутниковых антенн или проще говоря — спутниковых тарелок .

Если  у вас стандартный горыныч — трьохголовая  спутниковая антенна, то и стандартный 4ох портовый дисек к которому возможно без проблем подцепить еще один конвертер и даже со спутниковой антенной. Это даст болшее количество   принимающих каналов.

 

Все схемы подключения спутниковых конвертеров.

Подключение спутниковых конвертеров к одному ресиверу


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Самое распространенное

 

 

Один ресивер и 8 конвертеров, подключено с помощью двух DiSEqC 4/1 через 0/12 Вольт переключатель

 

Один ресивер и 8 конвертеров, подключение с помощью восьми портового коммутатора DiSEqC 8/1

 

 

Схема подключения более четырёх конвертеров к ресиверам у которых нет поддержки 8 портовых дисек коммутаторов и нету выхода для подключения 0/12v переключателя

 

 

Схемы подключения спутниковых конвертеров к более чем одному ресиверу

 

Два ресивера и три спутниковых конвертера

 

 

 

 

Четыре ресивера и три спутниковых конвертера

 

 

Схема подключения трех конвертеров на 3 ресивера

 

 

 

При таком подключении

1. С одного конвертера (головки) можно смотреть каналы только одной поляризации и одного поддиапазона.
2. Каналы разной поляризации можно смотреть при условии что просмотр идёт на разных спутниках.

 

 

Вы можете пропустить чтение записи и оставить комментарий. Размещение ссылок запрещено.

Обзор конвертеров логических уровней – RobotChip

Конвертер логических уровне представляет собой небольшое устройство, которое понижает сигнал с 5 В до 3.3 В, либо повышает его от 3.3 В до 5 В. Данный модуль понадобиться при подключении Arduino UNO (с напряжением логики 5 В) с модулем Bluetooth HC-05 (с напряжением логики 3.3 В). В этой статье расскажу об трех конвертеров логических уровней.

Конвертер логических уровней 5В в 3.3В / 3.3В в 5В, 2/4-канала

Технические характеристики:
► Количество каналов: 2/4 шт.
► Входящее напряжение: 5 В, 3.3 В
► Выходящее напряжение: 3.3 В, 5 В
► Габаритные размеры: 16 мм х 13 мм


Общие сведения
Расскажу только о двух канальном конвертеры, так как он очень похож на четырех канальный. Для работы модуля необходимо два напряжения, высокое 5 В (HV) и низкое 3.3 В (LV). Если посмотреть на схему то можно увидеть, что модуль разделен на блоки. Первый часть схемы состоит из одного N-канального MOSFET транзистора марки BSS138 и пару резисторов, которые подтягивают линии TX_LV (LV1) к 3.3 В и TX_HV (HV1) к 5 В. То-есть линии TX_LV (LV1) и TX_HV (HV1) всегда в логической единице (3.3 В или 5 В) и транзистор закрыт, но если линию TX_LV (LV1) или TX_HV (HV1) подтянуть к земле, транзистор откроется там самым закоротит всю линию TX (LV) к логическому нулю. Вторая часть схемы собрана на двух резисторов образуя делитель напряжения.
У четырех канального конвертера нету схемы с делителем напряжения, а есть четыре блока с MOSFET транзисторами


Схема конвертера логических уровней 5В в 3.3В / 3.3В в 5В, 2 — канала
Схема конвертера логических уровней 5В в 3.3В / 3.3В в 5В, 4 — канала

Назначение выводов
Модуль содержит 12 контактов, шесть по каждую сторону. На одной стороне расположены контакты с высоким напряжением 5 В, а с другой с низким напряжением 3.3 В.
HV и GND — Высокое напряжение (5 В)
LV и GND — Низкое напряжение (3.3 В)
TX0 (LV1), RX0 (LV2), TX1 (LV3), RX1 (LV4) — Логические вывода с низким напряжением (3.3 В).
TX0 (HV1), RX0 (HV2), TX1 (HV3), RX1 (HV4) — Логические вывода с высоким напряжением (5 В).

Купить на Aliexpress
  Контроллер Arduino UNO R3 на Ch440G
  Контроллер Arduino UNO R3 на Atmega16U2
 Провода DuPont, 2,54 мм, 20 см
Конвертер логических уровней 4 — канала

Купить в Самаре и области
  Контроллер Arduino UNO R3 на Ch440G
  Контроллер Arduino UNO R3 на Atmega16U2
 Провода DuPont, 2,54 мм, 20 см
 Конвертер логических уровней 4 — канала

Разработка понижающего преобразователя без секретов

Несмотря на большую популярность понижающих преобразователей, найти практические рекомендации и методы расчета для их быстрой разработки может оказаться трудно.

Понижающие преобразователи (stepdown, buck) стали неотъемлемой частью современной электроники. Они преобразуют входное напряжение (обычно от 8 до 25 В) в меньшее стабилизируемое напряжение (обычно от 0,5 до 5 В). Понижающие преобразователи передают со входа на выход небольшие порции энергии, используя ключ, диод, индуктивность и несколько конденсаторов. Несмотря на то, что понижающие преобразователи по сравнению с линейными стабилизаторами, как правило, имеют бульшие размеры, а также больше шумят, они почти всегда обеспечивают лучший КПД.

Разработка понижающих преобразователей, несмотря на их широкое распространение, может вызвать проблемы как у начинающих, так и у достаточно опытных специалистов, поскольку практические правила и расчетные методики трудно найти. И хотя в справочных данных на микросхемы преобразователей можно встретить некоторые расчеты, даже эти расчеты часто перепечатываются с ошибками. В этой статье сделана попытка собрать воедино всю информацию, которая может потребоваться для разработки понижающего преобразователя.

Производители понижающих преобразователей часто приводят типовую схему включения, чтобы помочь инженерам быстро создать работающий прототип. В таких схемах указываются наименования компонентов и номиналы пассивных элементов. Иногда также приводится описание выбора компонентов. При этом предполагается, что разработчик применяет точно такую же схему, как та, что представлена в документации. Когда нужный компонент устаревает или ему требуется дешевая замена, возникают трудности с выбором его аналога.

В этой статье описывается только одна топология понижающего преобразователя — с фиксированной частотой переключения и широтно-импульсной модуляцией (ШИМ, PWM), работающего в режиме непрерывных токов. Обсуждаемые принципы могут быть применены и для других топологий, но приводимые формулы для других топологий применять непосредственно нельзя. Чтобы объяснить тонкости разработки понижающего преобразователя, мы приведем пример, включающий детальный анализ для расчета номиналов различных компонентов. Для расчетов нам понадобятся четыре параметра: диапазон входных напряжений, стабилизированное выходное напряжение, максимальный выходной ток и частота переключений конвертера. На рис. 1 перечислены эти параметры вместе со схемой и основными компонентами, необходимыми для понижающего преобразователя.

Рис. 1. Базовая схема понижающего преобразователя с рабочими параметрами

Выбор индуктивности

Расчет величины индуктивности — это наиболее важный момент в разработке понижающего импульсного преобразователя. Прежде всего, условимся, что преобразователь будет работать в режиме непрерывных токов, как чаще всего и делается. Это означает, что в индуктивности всегда запасена какая-то энергия, ток через нее течет непрерывно, в том числе в течение всего периода, когда силовой ключ заперт. Следующие выражения описывают работу идеального ключа (нулевое сопротивление в проводящем состоянии, бесконечное сопротивление в закрытом состоянии и нулевое время переключения) и идеального диода:

где fsw — частота переключений понижающего преобразователя и LIR — коэффициент пульсаций тока индуктивности, выраженный в долях выходного тока Iout (например, для тока пульсаций 300 мА от пика до пика при выходном токе 1 А LIR = 0,3 A/1 A = 0,3).

Значение LIR, равное 0,3, — это хороший компромисс между требованиями к КПД и к переходной характеристике по нагрузке. Увеличение LIR дает больший ток пульсаций и более быстрый переходный процесс при изменении нагрузки, а уменьшение LIR, таким образом, — уменьшение пульсаций тока в индуктивности и замедление переходного процесса при изменении нагрузки. На рис. 2 показаны переходные характеристики и ток через индуктивность при заданном токе нагрузки и значениях LIR от 0,2 до 0,5.

Рис. 2. При увеличении LIR от 0,2 время переходного процесса при изменении нагрузки уменьшается (на каждом рисунке: верхняя кривая — это переменная составляющая пульсирующего выходного напряжения, масштаб 100 мВ/деление; средняя кривая — ток нагрузки, 5 А/деление; нижняя кривая — ток через индуктивность, 5 А/деление. Временной масштаб для всех диаграмм 20 мкс/деление)

Пиковый ток через индуктивность определяет важнейший параметр катушки индуктивности, гарантирующий, что она будет работать без насыщения, — расчетный ток. А он, в свою очередь, определяет размеры катушки. Насыщение сердечника катушки уменьшает КПД преобразователя, вследствие чего увеличивается нагрев катушки, силового ключа и диода. Пиковый ток через индуктивность можно рассчитать следующим образом:

Для параметров, показанных на рис. 1, эти формулы дают расчетную индуктивность 2,91 мкГн (LIR = 0,3). Выберем из доступного ряда ближайший номинал, например 2,8 мкГн, и убедимся, что его ток насыщения больше, чем рассчитанный нами пиковый ток (Ipeak = 8,09 A).

Ток насыщения надо выбирать с некоторым запасом (в данном случае 10 А), чтобы компенсировать разброс параметров компонентов и разницу между расчетными и реальными значениями. Запас в 20% сверх расчетного значения вполне приемлем, чтобы не слишком увеличивать габариты катушки.

Катушки индуктивности такого размера и с таким расчетным током обычно имеют максимальное активное сопротивление от 5 до 8 мОм. Чтобы минимизировать потери мощности, выберем катушку с наименьшим возможным активным сопротивлением. Несмотря на то, что разные производители приводят разные значения активного сопротивления, для расчетов следует использовать максимальное, а не типовое значение, потому что максимальное значение гарантируется для наихудшего случая.

Выбор выходного конденсатора

Выходной конденсатор необходим для подавления выбросов и пульсаций, возникающих на выходе понижающего преобразователя. Недостаточная величина емкости этого конденсатора приводит к большим выбросам, а его слишком большое эквивалентное последовательное сопротивление (equivalent-series resistance, ESR) — к большим пульсациям напряжения. Наибольшие допустимые значения выбросов и пульсаций, как правило, определяются во время разработки. Таким образом, чтобы схема понижающего преобразователя удовлетворяла предъявляемым требованиям в части пульсаций, необходимо включить в нее выходной конденсатор с достаточной емкостью и низким ESR.

Когда нагрузка преобразователя внезапно резко уменьшается, на его выходе возникает выброс напряжения, значительно превышающий стабилизируемое значение. Для предотвращения выброса в нагрузку излишков запасенной в индуктивности энергии и превышения максимально допустимого значения выходного напряжения необходимо правильно определить емкость выходного конденсатора. Выброс напряжения на выходе может быть рассчитан по формуле (2).

Из формулы (2) получаем:

где Co — емкость выходного конденсатора и ΔV — максимальный выброс напряжения на выходе.

Если задаться максимальным значением выброса на выходе, равным 100 мВ, то по формуле (3) получим расчетное значение емкости выходного конденсатора, равное 442 мкФ. Если к этому добавить типичный разброс емкости конденсаторов 20%, то получим практическую емкость выходного конденсатора около 530 мкФ. Ближайший стандартный номинал — 560 мкФ. Выходные пульсации на этом конденсаторе можно рассчитать по формуле:

ESR выходного конденсатора является основным фактором, влияющим на размах пульсаций. Их величина может быть рассчитана следующим образом:

Следует иметь в виду, что конденсатор со слишком низким ESR может вызвать неустойчивость преобразователя. Влияние этого фактора на устойчивость изменяется от микросхемы к микросхеме, поэтому при выборе конденсатора необходимо внимательно прочитать справочные данные и обратить особое внимание на раздел, посвященный устойчивости преобразователя.

Сложение выходных пульсаций, определяемых емкостью выходного конденсатора (первое слагаемое в формуле (4)), и пульсаций, определяемых ESR (второе слагаемое в формуле (4)), дает суммарное значение пульсаций на выходе понижающего преобразователя:

Преобразуем выражение (4) для получения ESR (5).

Качественный понижающий преобразователь обычно дает величину выходных пульсаций менее 2% (40 мВ в нашем случае). Согласно формуле (5), для выходного конденсатора емкостью 560 мкФ значение ESR не должно превышать 18,8 мОм. Следовательно, надо выбирать конденсатор с ESR, меньшим 18,8 мОм, и емкостью, большей или равной 560 мкФ. Чтобы получить величину ESR, меньшую 18,8 мОм, можно соединить параллельно несколько конденсаторов с низким ESR.

На рис. 3 показана зависимость пульсаций выходного напряжения от емкости и ESR выходного конденсатора. Так как в нашем примере используются танталовые конденсаторы, ESR конденсатора доминирует при определении выходных пульсаций.

Выбор входного конденсатора

Рис. 3. Вклад эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) доминирует при образовании пульсаций выходного напряжения

Величина пульсаций тока, протекающего через входной конденсатор, определяет его емкость и геометрические размеры. Следующее выражение позволяет рассчитать, какой пульсирующий ток должен выдерживать входной конденсатор:

На рис. 4 изображен пульсирующий ток через конденсатор (показан относительно выходного тока) в зависимости от входного напряжения понижающего преобразователя (показано как отношение выходного напряжения к входному). Наихудшая ситуация образуется тогда, когда Vin = 2Vout (Vout/Vin = 0,5), при этом пульсации входного тока равны половине выходного тока.

Рис. 4. Пульсации тока через входной конденсатор достигают в наихудшем случае половины выходного тока, если изменяющееся входное напряжение становится равным удвоенному стабилизируемому выходному напряжению

Входная емкость, требуемая для понижающего преобразователя, зависит от импеданса входного источника питания. Для обычных лабораторных источников питания достаточно от 10 до 22 мкФ на ампер. Взяв параметры проекта, приведенные на рис. 1, можно получить пульсации входного тока 3,16 А. Таким образом, можно начать с общей входной емкости 40 мкФ и затем уточнить это значение по результатам экспериментов.

Танталовые конденсаторы — не очень удачный выбор для входных конденсаторов. Обычно при выходе из строя они замыкаются накоротко, создавая тем самым КЗ на входе стабилизатора, что может привести к возгоранию устройства. Керамические или алюминиевые электролитические конденсаторы более предпочтительны, так как они не дают такого эффекта.

Керамические конденсаторы удобны в тех случаях, когда площадь печатной платы или высота компонентов ограничены, но из-за керамики схема может издавать отчетливо слышимое гудение. Этот высокий звук вызывается механической вибрацией керамического конденсатора, возникающей из-за ферроэлектрических свойств конденсатора и пьезоэлектрических явлений, происходящих вследствие пульсаций напряжения на конденсаторе. Полимерные конденсаторы могут смягчить эту проблему. Полимерные конденсаторы также могут замыкаться накоротко, но они гораздо более надежны, чем танталовые, и поэтому лучше подходят на роль входных конденсаторов.

Выбор диода

Ограничивающим фактором при выборе диода является рассеиваемая мощность. Средняя мощность для наихудшего случая может быть рассчитана по следующей формуле:

где VD — это падение напряжения на диоде при заданном выходном токе Ioutmax. (обычно составляет 0,7 В для кремниевого диода и 0,3 В для диода Шоттки.) Убедитесь, что выбранный диод способен рассеивать такую мощность. Для обеспечения надежной работы во всем диапазоне входных напряжений надо также быть уверенным, что повторяющееся максимальное обратное напряжение для этого диода больше, чем максимальное входное напряжение (VRRM/VINmax). Максимальный допустимый прямой ток диода должен быть больше или равен максимальному выходному току.

Выбор силового ключа

Выбора силового ключа (полевого транзистора с изолированным затвором, MOSFET) можно избежать: инженеры часто обходят эту задачу, выбирая микросхемы стабилизаторов со встроенным ключом. К сожалению, для большинства производителей большой полевой транзистор, встроенный в один корпус с контроллером преобразователя, обходится слишком дорого. Поэтому преобразователи со встроенным силовым ключом обычно рассчитаны на максимальные токи от 3 до 6 А. Для бульших выходных токов приходится использовать внешний ключ.

Прежде чем приступить к выбору подходящего изделия, необходимо определить максимальную температуру перехода (TJmax) и максимальную окружающую температуру (TAmax) для внешнего ключа. TJmax не должна быть больше 115–120 °C, а TAmax не должна превышать 60 °C. Максимальная окружающая температура в 60 °C может показаться высокой, но схемы понижающих преобразователей обычно размещаются в таких корпусах, для которых подобная окружающая температура является вполне нормальной. Максимально допустимый перепад температур для силового ключа можно вычислить следующим образом:

Подстановка приведенных выше величин в формулу (7) дает максимальный перепад температур для силового ключа в 55 °C. Максимальная мощность, рассеиваемая силовым ключом, может быть вычислена из допустимого максимального перепада температур для ключа:

Тип корпуса силового ключа и количество меди на печатной плате, соединенной с ним, влияют на тепловое сопротивление между переходом ключа и окружающей средой (θJA). Когда тепловое сопротивление не указано в справочных данных, для стандартного корпуса SO-8 хорошим приближением можно считать значение 62 °C/Вт (соединение через проводники, без открытой металлической поверхности в днище корпуса). Это справедливо, если площадь печатных проводников составляет 1 дюйм² при медном покрытии с удельной массой 1 унция на 1 квадратный фут (1 oz copper).

Между величиной теплового сопротивления и количеством меди, соединенным с устройством, нет прямой пропорциональной зависимости. Уменьшение теплового сопротивления быстро снижается при увеличении площади меди выше 1 дюйм². Подстановка в выражение (8) значения θJA = 62 °C/Вт дает максимально допустимую рассеиваемую мощность ключа около 0,89 Вт.

Рассеиваемая ключом мощность зависит от его сопротивления в проводящем состоянии и потерь на переключение. Потери на сопротивлении открытого ключа могут быть вычислены по формуле:

Так как в справочных данных обычно приводится максимальное сопротивление открытого ключа только при температуре 25 °C, требуется оценить его величину для нагретого устройства. Согласно практическому правилу, температурный коэффициент 0,5%/°C обеспечивает хорошее приближение для расчета максимального сопротивления открытого ключа при любой температуре. Таким образом, сопротивление открытого ключа в нагретом состоянии рассчитывается как:

Предположив, что потери на сопротивлении ключа составляют примерно 60% от всех потерь в ключе, мы можем сделать подстановку в формулу (10) и получить выражение (11) для максимально допустимого сопротивления открытого ключа при температуре 25 °C:

Потери на переключения составляют меньшую часть в мощности, рассеиваемой силовым ключом, но они должны быть учтены в расчетах. Следующий расчет потерь на переключения дает только грубую оценку, и поэтому он не заменяет лабораторных экспериментов. Желательно при проведении испытаний установить на корпусе силового ключа термопару для контроля правильности выкладок.

где CRSS — это проходная емкость ключа, IGATE — пиковый втекающий-вытекающий ток управления затвором, отдаваемый контроллером, а силовой ключ — MOSFET верхнего плеча.

Предположим, что затвор управляется током 1 А (значение взято из справочных данных на драйвер-контроллер) и проходная емкость равно 300 пФ (согласно справочным данным на силовой ключ). Тогда из выражения (11) можно получить максимальное RDS(ON)25 °C приблизительно 26,2 мОм. Перерасчет и суммирование потерь на сопротивлении открытого ключа с потерями на переключение дают рассеиваемую мощность 0,676 Вт. Далее можно получить максимальный перепад температур на силовом ключе 101 C, что укладывается в допустимый температурный диапазон.

КПД понижающего преобразователя

Минимизация потерь мощности в преобразователе увеличивает срок службы батарей и уменьшает рассеивание тепла. Следующие выражения позволяют рассчитать потери мощности в каждой части преобразователя.

Потери на эквивалентном последовательном сопротивлении (ESR) входного конденсатора:

Формулы (6), (9) и (12) позволяют рассчитать потери на диоде, на сопротивлении открытого ключа и на переключении ключа.

Потери на активном сопротивлении катушки индуктивности:

Потери на ESR выходного конденсатора:

Потери в меди печатной платы: эти потери трудно подсчитать точно, но рис. 5 дает возможность грубо оценить величину сопротивления квадратной медной площадки на поверхности печатной платы. Используя рис. 5, можно рассчитать рассеиваемую мощность при помощи простой формулы I²R.

Рис. 5. Сопротивление квадратного участка меди 1 oz приблизительно равно 0,5 мОм

В следующей формуле суммируются все потери мощности в преобразователе, и эти потери используются для расчета КПД преобразователя:

Если принять потери в меди равными приблизительно 0,75 Вт, то КПД такого преобразователя будет равен 69,5%. Замена обычного кремниевого диода на диод Шоттки увеличит КПД до 79,6%, а если заменить диод на синхронный выпрямитель на MOSFET, то КПД увеличится до 85% при полной нагрузке.

Рис. 6 иллюстрирует распределение потерь мощности в преобразователе. Удвоение количества меди до 2 oz или утроение до 3 oz минимизирует потери в меди и поэтому увеличивает КПД до 86–87%.

Рис. 6. Потери на диоде следует минимизировать для увеличения КПД преобразователя

Тщательная разводка платы имеет очень большое значение для получения малых потерь на переключение и устойчивой работы преобразователя. Для начала используйте следующие правила:

  • Делайте пути прохождения больших токов как можно более короткими, особенно цепи подключения земли.
  • Минимизируйте длины соединений между катушкой индуктивности, силовым ключом и диодом (синхронным выпрямителем).
  • Делайте трассы подключения питания и нагрузки короткими и широкими. Это особенно важно для получения высокого КПД.
  • Располагайте узлы измерения напряжения и тока вдали от переключающихся узлов.

Проверка работы

При разработке или модификации схемы понижающего импульсного преобразователя (работающей в режиме непрерывных токов и использующей ШИМ) можно использовать формулы из этой статьи для расчета номиналов основных компонентов и требуемых характеристик. При этом необходимо провести лабораторные испытания схемы, чтобы проверить электрические и температурные характеристики. Для получения работающей схемы надлежащая разводка печатной платы и разумное размещение компонентов так же необходимы, как и правильный выбор компонентов.

Как использовать простые схемы преобразователя

Использование простых схем преобразователя для получения других типов преобразователей.

Рекомендуемый уровень

Новичок

В этой технической статье исследуются различные соединения цепей, в которых создаются различные типы преобразователей. Например, инверсия источника и нагрузки преобразует понижающий преобразователь в повышающий, каскадное соединение преобразователей приводит к формированию повышающе-понижающего преобразователя, а преобразователя Чука из базовых понижающего и повышающего преобразователей.Различное подключение нагрузки между выходами более чем одного преобразователя может привести к образованию однофазных или многофазных инверторов.

 
Инверсия источника и нагрузки

Рассмотрим простой понижающий преобразователь, показанный на рис.1.


Рис. 1. Принципиальная схема понижающего преобразователя

Из принципа баланса напряжения и времени для катушки индуктивности,

Коэффициент преобразования этой схемы составляет

            $$\frac{V_{O}}{V_{S}}=D$$     [Уравнение 1]

     Где D — коэффициент заполнения переключателя S i.е. $$D=\frac{T_{ON}}{T_{ON}+T_{OFF}}$$

Теперь, если мы поменяем местами входной и выходной порты, как показано на рис. 2. Конденсатор остается целым с нагрузкой, чтобы обойти высокочастотные пульсации.

Рис. 2. Понижающий преобразователь с инвертированным источником и нагрузкой

 

Поскольку уравнение 1 верно и для инвертированной цепи, коэффициент преобразования будет:

      $$\frac{V_{S}}{V_{O}}=D$$  или  $$V_{O}=\frac{1}{D}V_{S}.$$ 

Здесь нагрузка подключена к источнику питания, когда S включен.Но направление «потока мощности» обратное, как показано на рисунке. Если мы поменяем местами два переключателя S и D, мы получим следующую конфигурацию преобразователя, как показано на рис.3. Конфигурация рис.3 более предпочтительна, так как время зарядки индуктора контролируется переключателем S.

Рис. 3. Инверсия источника и нагрузки с переставленными местами S и D

 

Поскольку переключатель S находится в замене положения D, его необходимо оставить включенным, когда он был выключен на рис.2 и оставался выключенным, когда он был включен по отношению к конфигурации, показанной на рис. 2. Рабочий цикл для этого случая будет 1-D. Таким образом, $$V_{O}=\frac{1}{1-D}V_{S}.$$ Нагрузка здесь подключена к источнику питания, когда переключатель S выключен. Эта конфигурация, показанная на рис.3, аналогична повышающему преобразователю.

 
Каскадное соединение преобразователей

Пусть имеется два преобразователя с коэффициентами преобразования С1 и С2. Если они подключены каскадно и имеют одинаковый коэффициент заполнения для ключа преобразователя, то общий коэффициент преобразования будет равен C1 X C2.

Пусть первый преобразователь понижающий, а второй повышающий; и соединены каскадом, как показано на рис. 4.

Этот преобразователь не инвертирующий, т. е. если входное напряжение имеет положительную полярность, то выходное напряжение также имеет положительную полярность.

 

Рис. 4. Каскадный понижающий и повышающий преобразователь

 

Понятно, что конденсатор C A можно удалить, а катушки индуктивности L A и L B можно объединить, как показано на рис.5, чтобы служить той же цели, что и на фиг.4.

 

Рис. 5. Неинвертирующий повышающе-понижающий преобразователь

 

В установившемся режиме коэффициент преобразования каскадного соединения для повышающе-понижающего преобразователя является произведением коэффициента преобразования для понижающего и повышающего преобразователя. Коэффициент преобразования $$=\frac{V_{O}}{V_{S}}=D\, X\,(\frac{1}{1-D})$$, где 0 < D < 1,

Выходное напряжение меньше входного напряжения, если D<0,5, и выходное напряжение больше входного напряжения, если D>0.5.

Эту схему можно упростить, уменьшив количество переключателей, но при этом будет изменена полярность выходного напряжения. Это происходит из-за смены полярности катушки индуктивности в течение одного субинтервала. Его конфигурация показана на рис.6.

Рис. 6. Инвертирующий повышающе-понижающий преобразователь

 

Таким образом, коэффициент преобразования для инвертирующего повышающе-понижающего преобразователя равен

.

           $$\frac{V_{O}}{V_{S}}=-\frac{D}{1-D}$$

Точно так же преобразователь Cuk можно получить путем каскадирования повышающего преобразователя, за которым следует понижающий преобразователь, как показано на рис.7. Преобразователь Cuk более выгоден, так как он имеет функцию без пульсаций входного тока повышающего преобразователя и функцию без пульсаций выходного тока понижающего преобразователя.

 

Рис. 7. Повышающе-понижающий преобразователь

 

Схема, показанная на рис. 7, может быть дополнительно упрощена до рис. 8, как показано. Коэффициент преобразования для этого преобразователя такой же, как и для повышающе-понижающего преобразователя.

 

Рис. 8.Преобразователь Чука

 
Вращение трехконцевых ячеек

Снова рассмотрим основные схемы понижающего, повышающего, повышающе-понижающего преобразователя и преобразователя Ćuk, как показано на рис. 9.

 

Рисунок 9. Базовые преобразователи

 

Комбинация переключателя и катушки индуктивности или комбинация переключателя и конденсатора

может образовывать ячейки с тремя выводами, которые можно использовать для реализации всех базовых конфигураций преобразователя, показанных на рис.9. Эти конфигурации оконечной ячейки состоят из однополюсного двухпозиционного переключателя, который при вращении показывает приведенную выше конфигурацию преобразователей, как показано на рис. 10 и 11.

 

Рис. 10. Конфигурация ячейки с тремя выводами (дроссель с переключателем SPDT)

 

Понятно, что если клеммы трехконтактной ячейки (1, 2, 3) соединить следующим образом, соответствующие преобразователи могут быть реализованы, как указано ниже.

              1——— (A), 2 ——(B), 3———(C) ➔ Понижающий преобразователь

              1———(C), 2———(A), 3———-(B) ➔ Повышающий преобразователь

              1———(A), 2———(C), 3———(B)  ➔ Инвертирующий повышающе-понижающий преобразователь

Аналогично, другая конфигурация ячейки с тремя выводами, образованная комбинацией переключателя и конденсатора, как показано на рис.11.

 

Рис. 11. Конфигурация ячейки с тремя выводами (с использованием конденсатора и переключателя)

 

Ячейку с тремя клеммами можно поворачивать для подключения следующих клемм для реализации следующих конфигураций преобразователя.

             1————(A), 2—————(B), 3—————(C ) ➔ Понижающий преобразователь.

             1————(C), 2 ————(A), 3————-(B) ➔ Повышающий преобразователь

             1————(A), 2————-(C), 3————-(B ) ➔  Ćuk Преобразователь

Дифференциальное подключение нагрузки

Преобразователи в каскадном соединении сами по себе могут производить только однополярное напряжение.В случае инвертора требуется биполярное напряжение. Это двухполярное напряжение может быть достигнуто с помощью дифференциального включения основных преобразователей.

Дифференциальное соединение двух понижающих преобразователей показано на рис.12.

 

Рис. 12. Дифференциальное соединение двух понижающих преобразователей

 

Выходное напряжение для дифференциального включения,

          $$V_{O}=V_{A}-V_{B}$$

Этот Рис.12 можно упростить, исключив один из конденсаторов, как показано на рис. 13.

 

Рис. 13. Упрощенное дифференциальное подключение понижающих преобразователей

 

Если переключатель S A имеет рабочий цикл D, рабочий цикл для переключателя S B должен быть (1-D).

Таким образом, $$V_{O}=DV_{S}-(1-D)V_{S}$$

$$\Rightarrow V_{O}=(2D-1)V_{S}.$$

                Когда D < 0,5 ➔ V O  отрицательно,

                И когда D > 0.5 ➔ V O  положительный.

Трехфазный инвертор также можно получить с конфигурацией, показанной на рис. 14.

Рис. 14. Дифференциальное подключение для получения конфигурации трехфазного инвертора

Преобразователь Buck-Boost

: что это такое? (Формула и принципиальная схема)

Что такое понижающий повышающий преобразователь?

Понижающе-повышающий преобразователь — это тип преобразователя постоянного тока в постоянный (также известный как прерыватель), который имеет величину выходного напряжения, которая больше или меньше величины входного напряжения.Он используется для «повышения» постоянного напряжения, аналогично трансформатору для цепей переменного тока.

Эквивалентно обратноходовому преобразователю, использующему один индуктор вместо трансформатора. Две разные топологии называются повышающе-понижающим преобразователем.

Преобразователи постоянного тока также известны как прерыватели. Здесь мы рассмотрим Buck Boost преобразователь , который может работать как DC-DC Step-Down преобразователь или DC-DC Step-Up преобразователь в зависимости от коэффициента заполнения, D.

Показан типичный Buck-Boost преобразователь ниже.

Источник входного напряжения подключен к твердотельному устройству. Вторым используемым переключателем является диод. Диод подключен в направлении, обратном направлению потока мощности от источника, к конденсатору и нагрузке, и они соединены параллельно, как показано на рисунке выше.

Управляемый переключатель включается и выключается с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). ШИМ может быть основан на времени или на частоте.

Модуляция на основе частоты имеет недостатки, такие как широкий диапазон частот для достижения желаемого управления переключателем, который, в свою очередь, дает желаемое выходное напряжение.

Модуляция на основе времени в основном используется для преобразователей постоянного тока. Его просто построить и использовать.

В этом типе ШИМ-модуляции частота остается постоянной. Преобразователь Buck Boost имеет два режима работы. Первый режим – это когда выключатель включен и проводит ток.

Режим I: переключатель включен, диод выключен

переключатель включен и, следовательно, представляет собой короткое замыкание, в идеале обеспечивающее нулевое сопротивление потоку тока, поэтому, когда переключатель включен, весь ток будет проходить через переключатель и катушку индуктивности. и обратно к источнику входного сигнала постоянного тока.

Катушка индуктивности накапливает заряд, пока выключатель находится в положении ON, а когда полупроводниковый переключатель находится в положении OFF, полярность катушки индуктивности меняется на противоположную, так что ток течет через нагрузку, диод и обратно в катушку индуктивности. Таким образом, направление тока через индуктор остается прежним.

Допустим, выключатель включен на время T ON и выключен на время T OFF . Мы определяем период времени, T, как и частоту переключения,

. Давайте теперь определим другой термин, рабочий цикл,
. Давайте проанализируем преобразователь Buck Boost в установившемся режиме работы для этого режима с использованием KVL.

Поскольку переключатель замкнут на время T ON = DT, мы можем сказать, что Δt = DT.

Выполняя анализ преобразователя Buck-Boost, мы должны иметь в виду, что

  1. Ток дросселя является непрерывным, и это стало возможным благодаря выбору соответствующего значения L.
  2. Ток дросселя в установившемся режиме возрастает от значение с положительным наклоном до максимального значения в состоянии ВКЛ, а затем падает обратно до исходного значения с отрицательным наклоном.Следовательно, чистое изменение тока индуктора за любой полный цикл равно нулю.

Режим II: переключатель выключен, диод включен

В этом режиме полярность катушки индуктивности меняется на противоположную, и энергия, накопленная в катушке индуктивности, высвобождается и в конечном итоге рассеивается на сопротивлении нагрузки, что помогает поддерживать поток ток в том же направлении через нагрузку, а также повышает выходное напряжение, поскольку катушка индуктивности теперь также действует как источник в сочетании с входным источником.Но для анализа мы сохраняем первоначальные условности анализировать схему с помощью КВЛ.

Теперь проанализируем повышающий преобразователь Buck Boost в установившемся режиме для режима II с использованием KVL.

Поскольку переключатель некоторое время разомкнут, мы можем сказать, что .

Уже установлено, что чистое изменение тока катушки индуктивности в течение любого одного полного цикла равно нулю.

Мы знаем, что D изменяется от 0 до 1. Если D > 0,5, выходное напряжение больше входного; и если D < 0.5, выход меньше, чем вход. Но если D = 0,5, выходное напряжение равно входному напряжению.

Схема повышающе-понижающего преобразователя и ее формы показаны ниже.

Индуктивность, L, составляет 50 мГн, C составляет 100 мкФ, резистивная нагрузка составляет 50 Ом. Частота переключения 1 кГц. Входное напряжение составляет 100 В постоянного тока, а коэффициент заполнения равен 0,5.


Кривые напряжения показаны выше, а кривые тока показаны на рисунке ниже.

Понижающий понижающий регулятор » Примечания по электронике

— краткое изложение или руководство по схеме и работе понижающего или понижающего регулятора с использованием методов импульсного источника питания.


Схемы источника питания SMPS Primer & Tutorial Включает:
Импульсный источник питания Как работает СМПС Понижающий преобразователь Повышающий повышающий преобразователь Повышающий конвертер

См. также: Обзор электроники источника питания Линейный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания


Поскольку мощность является ключевым параметром во многих конструкциях, широко используются понижающие или «понижающие» регуляторы.

Несмотря на то, что резистор может привести к падению напряжения, мощность теряется, и в таких приложениях, как многие устройства с батарейным питанием, используемые сегодня, энергопотребление является решающим элементом.

В результате широко используются понижающие преобразователи режимов переключения или, как их чаще называют, понижающие регуляторы.

Линейный шаг вниз

Наиболее простой формой понижающего перехода является использование резистора в качестве делителя напряжения или сброса напряжения. В некоторых случаях для стабилизации напряжения можно также использовать стабилитрон.

Проблема с этой формой ограничителя напряжения или понижающего преобразователя заключается в том, что они очень расточительны с точки зрения мощности. Любое падение напряжения на резисторе будет рассеиваться в виде тепла, и любой ток, протекающий через стабилитрон, также будет рассеивать тепло. Оба эти элемента приводят к потере ценной энергии.

Базовый понижающий преобразователь или регулятор

Основная схема понижающего или понижающего преобразователя состоит из катушки индуктивности, диода, конденсатора, переключателя и усилителя ошибки со схемой управления переключателем.

Схема понижающего регулятора работает путем изменения времени, в течение которого индуктор получает энергию от источника.

На базовой блок-схеме работы понижающего преобразователя или понижающего регулятора видно, что выходное напряжение, возникающее на нагрузке, воспринимается усилителем считывания/ошибки, и генерируется напряжение ошибки, которое управляет переключателем.

Обычно переключатель управляется широтно-импульсным модулятором, переключатель остается во включенном состоянии тем дольше, чем больше ток потребляется нагрузкой, и напряжение имеет тенденцию к падению, и часто для управления переключением используется осциллятор с фиксированной частотой.

Работа понижающего преобразователя

Когда переключатель в понижающем регуляторе включен, напряжение, которое появляется на катушке индуктивности, равно Vin — Vout. Используя уравнения индуктора, ток в индукторе будет возрастать со скоростью (Vin-Vout)/L. В это время диод D смещен в обратном направлении и не проводит ток.

Когда переключатель размыкается, ток должен продолжать течь, так как индуктор работает, чтобы поддерживать тот же ток. В результате ток по-прежнему протекает через индуктор в нагрузку.Затем диод D формирует обратный путь с протекающим через него током Idiode, равным Iout.

При разомкнутом переключателе полярность напряжения на катушке индуктивности изменилась, и поэтому ток через катушку индуктивности уменьшается с наклоном, равным -Vout/L.

Схема понижающего преобразователя может быть дополнительно объяснена путем изучения форм сигналов тока в разное время в течение всего цикла.

На диаграмме осциллограмм тока для понижающего преобразователя/переключающего регулятора видно, что ток дросселя является суммой тока диода и входного/переключающего тока.Ток течет либо через ключ, либо через диод.

Также стоит отметить, что средний входной ток меньше среднего выходного тока. Этого следовало ожидать, поскольку схема понижающего преобразователя очень эффективна, а входное напряжение больше, чем выходное. Если предположить, что схема идеальна, то входная мощность будет равна выходной мощности, т. е. Vin ⋅ In = Vout ⋅ Iout. В то время как в реальной схеме будут некоторые потери, для хорошо спроектированной схемы следует ожидать уровней эффективности выше 85%.

Также видно, что на выходе стоит сглаживающий конденсатор. Это служит для того, чтобы напряжение не менялось заметно, особенно во время переключения и переключения. Также потребуется сгладить возникающие пики переключения.

Входной и выходной фильтр регулятора

Ключевым аспектом импульсных стабилизаторов питания является входная и выходная фильтрация. Это особая проблема из-за переключения, которое происходит на входе.

В действительности пульсации напряжения на выходе зависят не только от сглаживания на выходе, но и, что более важно, от конденсатора входного фильтра.

Дополнительные схемы и схемы:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы схемы полевых транзисторов Символы цепи
    Вернитесь в меню проектирования схем . . .

%PDF-1.6 % 76 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 76 115 0000000016 00000 н 0000003200 00000 н 0000003338 00000 н 0000003458 00000 н 0000003506 00000 н 0000003694 00000 н 0000004655 00000 н 0000004700 00000 н 0000004736 00000 н 0000004782 00000 н 0000004859 00000 н 0000004904 00000 н 0000004948 00000 н 0000004992 00000 н 0000005036 00000 н 0000005081 00000 н 0000005126 00000 н 0000005171 00000 н 0000005216 00000 н 0000005261 00000 н 0000005306 00000 н 0000005351 00000 н 0000005395 00000 н 0000005439 00000 н 0000005490 00000 н 0000007344 00000 н 0000009297 00000 н 0000009430 00000 н 0000009783 00000 н 0000009921 00000 н 0000010306 00000 н 0000010680 00000 н 0000010917 00000 н 0000013200 00000 н 0000013333 00000 н 0000013709 00000 н 0000015654 00000 н 0000017588 00000 н 0000019488 00000 н 0000021372 00000 н 0000023025 00000 н 0000023123 00000 н 0000044046 00000 н 0000044316 00000 н 0000044682 00000 н 0000047375 00000 н 0000047483 00000 н 0000083655 00000 н 0000083919 00000 н 0000084433 00000 н 0000085389 00000 н 0000085544 00000 н 0000116372 00000 н 0000116640 00000 н 0000117267 00000 н 0000117452 00000 н 0000117505 00000 н 0000117558 00000 н 0000117639 00000 н 0000117732 00000 н 0000117873 00000 н 0000118041 00000 н 0000118128 00000 н 0000118308 00000 н 0000118407 00000 н 0000118541 00000 н 0000118600 00000 н 0000118681 00000 н 0000119159 00000 н 0000119320 00000 н 0000119342 00000 н 0000120513 00000 н 0000120702 00000 н 0000120883 00000 н 0000121065 00000 н 0000121300 00000 н 0000121554 00000 н 0000121747 00000 н 0000121924 00000 н 0000122219 00000 н 0000122425 00000 н 0000122622 00000 н 0000122868 00000 н 0000123042 00000 н 0000123222 00000 н 0000123520 00000 н 0000123708 00000 н 0000123877 00000 н 0000124074 00000 н 0000124421 00000 н 0000124739 00000 н 0000125108 00000 н 0000125466 00000 н 0000125755 00000 н 0000126072 00000 н 0000126260 00000 н 0000126457 00000 н 0000127003 00000 н 0000127195 00000 н 0000127741 00000 н 0000127951 00000 н 0000128213 00000 н 0000128495 00000 н 0000128785 00000 н 0000128995 00000 н 0000129304 00000 н 0000129785 00000 н 0000129968 00000 н 0000130293 00000 н 0000130783 00000 н 0000130967 00000 н 0000131139 00000 н 0000131332 00000 н 0000131529 00000 н 0000002649 00000 н трейлер ]/предыдущая 506085>> startxref 0 %%EOF 190 0 объект >поток TD})kQl%`Dž/rg9FHo_yH۲PdDUq{xRt{=;!(mTVF·k»ƕkWhj4xXvӁ ук;

Цепь преобразователя 24 В в 12 В: принципиальные схемы и многое другое!

Мы все знаем, что повсюду вокруг нас есть технологии и схемы.Мы используем схему преобразователя 24 В в 12 В в очень многих устройствах, которые нуждаются в понижении тока. Понимание того, как работают эти преобразователи и их преимущества, необходимо, если вам нужен регулятор напряжения от 24 В до 12 В.

В этой статье рассматриваются возможности преобразования напряжения, конструкция схемы преобразователя 24 В-12 В и ее применение.

Теперь мы можем начать!

Можете ли вы преобразовать 24 В в 12 В

В электрических устройствах можно преобразовать 24-вольтовую батарею в 12-вольтовую.Часто это происходит, когда мы используем 24 В в устройстве, которое требует использования 12 В. Однако преобразователь постоянного тока упрощает преобразование. Преобразователь напряжения 24 В понижает напряжение с 24 В до 12 В, необходимых для регулирования выходного напряжения.

В таблице ниже поясняются различия между системами 24 В и 12 В.

Характеристики 24v 12v
Сопротивление высокие низкие
КПД инвертора высоких низкие
напряжения произведено низких высокая
падение напряжения низкая высокая
система проводки дешевле дорого
пожароопасность низкая высокая

система А 12v вдвое больше, система 24 В с точным количеством источника питания, что делает ее недостатком.12-вольтовые батареи менее эффективны, чем 24-вольтовые, потому что при каждом потреблении энергии 12-вольтовые батареи потребляют в два раза больше силы тока, чем 24-вольтовые.

(пример устройства на батарейках)

Количество батарей, которые мы используем в цепи, имеет важное значение. Кроме того, мы называем это аккумуляторным блоком, потому что срок службы аккумулятора устройства зависит от того, как часто он заряжается. Итак, чтобы получить правильное количество батарей для использования, мы делаем следующие расчеты.

Например,

У нас есть;

        4 x 400 Вт = 1600 Вт/ч

И когда мы используем его в течение пяти дней, мы будем использовать в общей сложности

        1600×5=8000 Вт/ч

Таким образом, используя расчетное значение DoD (глубина разряда), равное 0.5% получаем

        8000/0,5=16000 Вт/ч

Кроме того, чтобы быстро уменьшить потери напряжения, мы должны использовать более высокое напряжение. Таким образом, чтобы использовать 12, 24 или 48 вольт, нам нужно разделить результат на требуемые

вольт.

     16000/24=667 Ач

Следовательно, при использовании аккумулятора 330Ач 12В вам понадобится четыре аккумулятора. В то же время для батареи 24v или 48v потребуется в среднем 2 аккумулятора.

(Компьютерная цепь)

Например, при питании устройства постоянного тока 12 В у вас есть аккумулятор грузовика 24 В или аккумулятор грузовика 24 В.На рынке представлено множество понижающих трансформаторов. У нас есть несколько водителей грузовиков, которые используют 12-вольтовые чайники, радиоприемники или телевизоры в машине с напряжением 24 В.

Критически важный момент, на который следует обратить внимание в таком случае, — это максимальный ток силового преобразователя. Кроме того, важна эффективность преобразователя. Самое главное, максимальный ток нагрузки говорит вам, сколько устройство с номинальным напряжением 12 В может потреблять за раз. Тем не менее, эффективность гарантирует, что накопленный заряд батареи не будет потрачен впустую в виде тепла, и это только объясняет, что вам необходимо приобрести правильный преобразователь постоянного тока в постоянный.

(аккумулятор для грузовика 24 В)

Как спроектировать схему преобразователя 24 В в 12 В

Ниже перечислены некоторые аппаратные компоненты, которые можно использовать;

  • Интегральная схема
  • Диод
  • Источник постоянного тока
  • Конденсаторы
  • Радиатор с ИС

Из этой первой простой схемы у нас есть следующие аппаратные компоненты для использования;

(Электрическая схема 1)

Интегральная схема LM7812, диод 1N4002, источник постоянного тока 24В.Также мы используем два конденсатора по 330 мкФ и 100 мкФ и радиатор.

Мы используем два резистора и два конденсатора во втором примере схемы;

(Схема 2)

Микросхема номинала LM317T, диод 1N4002, питание 24 В постоянного тока, два конденсатора 0,1 мкФ и 1 мкФ. Наконец, используйте два резистора на 2,1 кОм и 240 Ом и радиатор.

У нас есть количество конденсаторов и резисторов, аналогичное второй схеме для третьего примера схемы. Тем не менее, есть два диода.

(Схема 3)

ИС номиналом LM338, два диода 1N4002, входное напряжение 24В. Используйте конденсаторы 0,1 мкФ и 1 мкФ и два резистора 1,3 кОм и 150 Ом. Наконец, используйте радиатор.

Эти схемы показывают, что вы можете понизить 24 В до 12 В с помощью ИС регулятора напряжения. В этих схемах мы используем микросхемы LM7812, LM317T и LM338.

Микросхема LM7812 представляет собой микросхему стабилизатора напряжения с фиксированным выходным напряжением 12 В, 1,5 А.

С другой стороны, LM317T — это 12v 1.Регулируемый регулятор выходного напряжения 5A IC.

Существует небольшая разница с микросхемой LM338 в том, что это регулируемый стабилизатор напряжения 12 В, 5 А. Более того, его используют в приборах, которые требуют большего тока.

Мы используем подходящий резистор, чтобы получить правильное выходное напряжение, поместив его на R1. Хотя при использовании LM317 нам нужно выходное напряжение 12 В, мы используем резистор 2,1 кОм на резисторе R1, как показано на схеме 2.

Мы либо используем резистор, либо соединяем батареи последовательно, чтобы получить 12В от 24В системы.Примечательно, что электрическая энергия, вырабатываемая этим резистором, будет преобразовываться в тепловую энергию, которая эквивалентна используемой электрической мощности.

Мы соединяем батареи последовательно так, чтобы заряд протекал только по одному пути. Это значительно поможет контролировать протекание тока в цепи при одновременном снижении напряжения резистора.

(изображение материнской платы с радиатором.)

Применение схемы преобразователя 24 В в 12 В
  • Сначала использовались в устройствах, работающих от батарей, включая компьютеры и сотовые телефоны.
  • Во-вторых, аксессуары для инвалидных колясок, такие как ноутбуки, радиоприемники или насос сиденья, используют эту схему.
  • Также применение этого преобразователя напряжения есть в автомобильном прикуривателе.
  • Кроме того, эти понижающие преобразователи постоянного тока используются в грузовых автомобилях с напряжением 24 В.
  • Наконец, вы можете использовать преобразователь постоянного тока в усилителе звука.

Сводка

Схема преобразователя 24 В в 12 В является наиболее часто используемым преобразователем постоянного тока в большинство бытовых приборов.Они просты в использовании и понимании!

Мы надеемся, что эта статья окажется для вас полезной, и вы узнали, как использовать преобразователь цепи 24 В в 12 В. По любым вопросам или комментариям об этой или других схемах, не стесняйтесь обращаться к нам.

Оптимальное проектирование и анализ системы беспроводной передачи энергии с преобразовательной схемой | EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking

Процедура анализа

В этой статье оптимизируется и разрабатывается система БПЭ, применяемая в имплантированных медицинских устройствах.Процедура анализа показана на рис. 4. Сначала анализируется схема питания, показанная на рис. 2, для определения ее оптимальных параметров и соотношения между двумя индуктивностями. Цель анализа — получить максимальный ток в L 2 . Затем разрабатывается метод оптимизации с приведенными выше результатами в качестве ограничительных условий. В целом, наконец, система БПЭ оптимизируется в соответствии с определенными начальными параметрами приемной катушки.

Рис. 4

Блок-схема проектирования системы БПЭ

Первоначальный анализ

Перед анализом системы БПЭ сначала анализируется схема питания, показанная на рис. 2. Во время анализа будут анализироваться параметры в цепи питания, при этом биполярный транзистор будет работать в области усилителя. Конденсаторы С 1 и С 3 анализируются.На рис. 5а представлен ток в L . 2 варьируется с C 1 и на рис. 5б представлен ток в L2 в зависимости от C 3 .

Рис. 5

Выходной ток в L 2 варьируется с C 1 и С 3

Видно, что выходной ток у L 2 достигает максимального значения, когда C 1 составляет около 4 пФ, как показано на рис.5а. На рис. 5b это указывает на то, что значение C 3 не влияет на выходной ток в L 2 . Его роль заключается в том, чтобы гарантировать, что схема BJT имеет относительно высокий коэффициент усиления по напряжению.

В цепи питания параметр R 1 также влияет на выходной ток в L 2 , как показано на рис.6. Видно, что выходной ток у L 2 достигнет максимального значения, когда R 1 составляет около 3 кОм.

Рис. 6

Выходной ток в L 2 варьируется с R 1

Чтобы найти соотношение значений L 1 и L 2 , частота цепи питания фиксирована.Тогда выходные токи в L 2 получаются варьированием со значениями L 1 и L 2 , как показано на рис. 7. Видно, что выходной ток достигнет своего максимума при правильном выборе значений двух катушек индуктивности.

Рис. 7

Выходной ток в L 2 варьируется в зависимости от значений L 1 и L 2

Метод оптимизации

В этой статье для анализа модели используется алгоритм дифференциальной эволюции (DE).Он прост в реализации, удобен в использовании и быстр в вычислительном отношении. Алгоритм DE включает следующие два уравнения для получения возможных решений:

$$ {v}_i={x}_{r1}+ F\left({x}_{r2}-{x}_{r3} \справа), $$

(2)

$$ {u}_{j, i}=\left\{\begin{array}{ccccc}\hfill {v}_{j, i},\hfill & \hfill if\hfill & \hfill {r }_4\le Cr\hfill & \hfill \mathrm{или}\hfill & \hfill j= k\hfill \\ {}\hfill {x}_{j, i},\hfill & \hfill \mathrm{иначе }\hfill & \hfill \hfill & \hfill \hfill & \hfill \hfill \end{массив}\right.\kern0.24em j=1,2,\dots, D. $$

(3)

, где x р 1 , x r 2 и x r 3 растворы; в я называется мутантным вектором; и у я является решением-кандидатом.Уравнения (3) и (4) представляют собой, соответственно, операцию мутации и операцию скрещивания в DE.

Хотя модель в этой статье имеет те же черты (например, основанная на моделировании, с ограничениями и многомерная задача) с задачей TEAM Workshop 22 и моделью громкоговорителя, что и в [17–19], для этой модели требуется значительно больше времени. время моделирования по сравнению с предыдущими моделями. Поэтому мы предлагаем использовать следующие методы для решения нашей проблемы.

  1. (1) Алгоритм

    DE применяется несколько раз для решения нашей задачи.В первом испытании используется случайная инициализация, а в следующих испытаниях мы встраиваем лучшее решение, найденное в предыдущих испытаниях, в начальную популяцию. Таким образом, DE начинает с хорошей позиции в последующих испытаниях.

  2. (2)

    Пересмотр решения происходит, когда эвристический алгоритм сходится к глобальному/локальному оптимуму. Для предотвращения повторного посещения и экономии времени моделирования мы используем схему без повторного посещения [20].Эта схема хранит все решения в двоичной структуре дерева разделения пространства. Эта схема требует больше компьютерной памяти, чем алгоритм без этой схемы; однако в нашем случае экономия времени моделирования важнее, чем потребление памяти.

Мы ожидаем, что с помощью двух описанных выше методов будет найдено хорошее решение.

Беспроводная система передачи энергии с тремя витками со схемой питания и схемой нагрузки

Согласно приведенному выше описанию схемы питания, беспроводная передача энергии может быть проанализирована как система с тремя витками, как показано на рис.8. Катушки L 1 и L 2 используются как передающая катушка, а катушка L 3 — катушка приемника. M — взаимная индуктивность между двумя катушками.

Рис. 8

Система БПЭ с контуром питания и контуром нагрузки

Согласно электромагнитной теории, сила магнитного поля, создаваемого катушкой, пропорциональна ее току, который можно описать как (4).3}}, $$

(4)

, где r — радиус круглой катушки. Из приведенного выше уравнения видно, что H можно максимизировать, когда \( r=\sqrt{2} x \). 2 {R} _ {\ mathrm {Нагрузка}}} {U _ {\ mathrm {Источник}} {I} _ {\ mathrm {Передатчик}}} $ $

(5)

$$ \mathrm{subject}\ \mathrm{t}\mathrm{o}\;{D}_{T\_ out}=2\sqrt{2} d $$

(6)

где Р Загрузить и P Источник – мощность в нагрузке и источнике соответственно; я Ресивер и I Transmitter — токи в катушке приемника и катушке передатчика.Соотношение расстояния передачи мощности и диаметра катушки передатчика является ограничивающим условием.

Цепь повышающего преобразователя с USB на 12 В и 9 В

Повышающие преобразователи напряжения

используются там, где нам необходимо увеличить входное напряжение от данного источника напряжения. Источник питания USB стал очень популярным в наши дни. Выход 5 В от источников питания USB очень легко доступен. Имея это в виду, вот схема, которая повышает входное напряжение USB с 5 В до 12 В и 9 В.В этой схеме используется специальный чип преобразователя постоянного тока LT1618 от Linear technology и другие дискретные компоненты для повышения входного напряжения.

Связанная цепь: Цепь повышения мощности от 19 до 300 В

Работа схемы повышающего преобразователя напряжения с USB на 12 В:

Работа этой схемы начинается от источника питания USB. Контакты Vcc и Gnd разъема USB подключаются и питают эту схему. 8-й контакт — вывод отключения этого чипа должен быть выше 1 В, чтобы включить этот чип и, в свою очередь, повысить входное напряжение.Если напряжение на выводе Shutdown упадет ниже 0,3 В, LT1618 перестанет работать, и, следовательно, входное напряжение не будет увеличиваться. 4-й контакт I Adj позволяет ограничить выходной ток до любого заданного предела. Подача напряжения на этот контакт изменит выходной ток LT1618. В этой настройке нет необходимости, поэтому этот вывод подключен к высокому логическому уровню.

V c или 9-й контакт этого электронного устройства предназначен для входа компенсации внутреннего усилителя ошибки.Для этой схемы компенсация не требуется, поэтому к этому контакту подключается RC-цепь с 2 кОм и 10 нФ, как указано в техническом описании.

Выходное напряжение 12 В и 9 В:

Наиболее важным аспектом этой схемы является выходное напряжение. Выходное напряжение микросхемы LT1618 задается напряжением, подаваемым на FB или 1-й контакт. Этот вход напряжения устанавливается с помощью пар резисторов — R2 и R3 и R4 и R5. Выходное напряжение этого повышающего преобразователя определяется формулой

.

R1 = R2 ( В ВЫХ / 1.263 -1 )

Для заданных номиналов резисторов R1 и R2 и R3 и R4 выходное напряжение можно рассчитать следующим образом. Используя эту электронную схему, мы собираемся повысить входное напряжение 5 В до 12 В и 9 В. Переключение переключателя SPDT SW2 для подключения пары резисторов R1 и R2 даст на выходе 12 В. В то время как перемещение SW2 для подключения пары резисторов R3 и R4 даст выходное напряжение 9 В.

Зафиксировав значение R2 как 107k в приведенной выше формуле для выхода 12 В, значение резистора R1 будет равно

.

R1 = 107к (12В/1.263 – 1)

= 107к (8,502)

= 909,7к

R1 = 902k (ближайшее значение)

Аналогично для 9 В, используя резисторы R3 и R4, мы фиксируем значение R4 как 102k

R3 = 102 кОм (9 В / 1,263 – 1)

= 102к (6,182)

= 630к

R3 = 680k (ближайшее значение)

Установка резисторов R1, R2, R3 и R4 на указанные выше значения позволит пользователю переключаться между 12 В и 9 В на выходе.

Выбор катушки индуктивности:

В техническом описании

рекомендуется использовать катушки индуктивности с ферритовым сердечником для достижения наилучшего КПД.Также не забудьте выбрать индуктор, который может выдержать максимальный ток, подаваемый на нагрузку. Мы решили использовать в этой конструкции индуктор 10 мкГн. Диод Шоттки B120 предотвращает обратный ток, а также обеспечивает низкое падение напряжения от входного напряжения.

Надеюсь, эта схема была вам полезна. Просмотрите множество схем, классифицированных по их функциональности, в нашей библиотеке электронных схем. Если у вас есть какие-либо вопросы или предложения по поводу этой схемы, опубликуйте их в поле для комментариев ниже.

Связанный контент

.

0 comments on “Схема конвертера: Схема коротковолнового (КВ) конвертера на вещательные диапазоны

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.