Преобразователи на DC напрежение

Говорейки за преобразуването на електрическа енергия, може да се припомнят различни трансформатори, генератори, захранващи устройства за различни домакински уреди, зарядни устройства за електронни джаджи, заваръчни инвертори и дори ядрени централи. Във всички случаи трансформацията на електрическата енергия се случва под една или друга форма. Можем да кажем, че в ежедневието сме заобиколени от различни видове електрически преобразуватели и е трудно да си представим пълното им отсъствие в съвременния свят.

DC / DC преобразувателите са станали особено разпространени през последните двадесет години. Това се дължи на бързото развитие на полупроводниковата индустрия и електрониката като цяло.

Високочестотни импулсни преобразуватели почти изтласкани от пазара на захранващи устройства с нискочестотни трансформатори, които сега могат да бъдат намерени само в стари телевизори и други антични устройства или в някои съвременни аудио усилватели.

Високочестотният трансформатор (или дросел) има много по-малък размер от нискочестотния трансформатор на желязо, проектиран да работи от мрежа 50-60 Hz, поради което импулсните захранвания са толкова компактни. По един или друг начин DC / DC преобразувателите все още съдържат трансформатор (или дросел) в дизайна си, но това изобщо не е толкова тежък и шумен трансформатор.

Обхват съвременни DC-DC преобразуватели (а именно, така наречените DC-to-DC преобразуватели на напрежение) е доста широк. Нека разгледаме по -отблизо, какво точно представляват DC-DC преобразувателите.

1. Миниатюрен регулируем преобразувател

Този малък конвертор с размери 43 мм x 21 мм и други подобни модели са на цена от 1 долар или повече на китайските пазари. Този екземпляр работи чип LM2596, и неговите изходни параметри могат да се регулират. Към входа се прилага постоянно напрежение в диапазона от 4,5 до 40 волта, а на изхода се получава постоянно напрежение от 1,3 до 35 волта.

Максималният ток, който може да се получи от този преобразувател, е 3 ампера, но в този случай е необходим радиатор, ако преобразувателят се използва без радиатор, средният ток не трябва да надвишава 2 ампера. Ефективността на такъв преобразувател може да достигне 92%.

Този преобразувател е сглобен според топологията на понижаващия (доларов) преобразувател и всички негови основни компоненти са видими на дъската: входни и изходни кондензатори, задушаване, Диод Шотки, регулиращ резистор и самата микросхема в пакет TO-263-5. Схемата по -горе не показва регулиращ резистор, но има такъв на платката.

Без този резистор веригата няма да даде повече от 5 волта на изхода, но ако обратната връзка не се отстранява директно от изходния кондензатор на филтъра, а чрез делител на напрежение, който току -що е сглобен тук с помощта на този регулиращ резистор, можете значително да разширите обхвата на изходното напрежение, както е реализирано на тази платка.

Обхватът на тези преобразуватели е ограничен само от въображението на разработчика. Тук можете да захранвате светодиодите и да зареждате различни преносими устройства и много други.

Има и усилващи преобразуватели от този тип, направени според топологията увеличаващ (усилващ) конвертор.

На горното изображение (червена дъска) е регулируем усилващ преобразувател с максимална мощност до 150 вата (необходимо е допълнително охлаждане), чийто вход може да бъде захранван от 10 до 30 волта, а на изхода от 12 до 35 волта .

Както в предишния пример, този преобразувател има регулиращ резистор на изхода, който е отговорен за получаване на желаната стойност на напрежението на изхода. Контролният чип се намира на гърба на платката. Самата дъска е с размер 65 мм х 35 мм. Цената на такъв преобразувател е 3 пъти по -висока от предишния пример.

2. Водоустойчиво захранване

Това захранване има здрав, водоустойчив корпус, отлит под налягане, изпълнен с епоксидна смес, което му позволява да се използва както в транспорта, така и с всяко друго оборудване, където се изискват надеждност и безопасност. Преобразувателят има защита от пренапрежение, пренапрежение, късо съединение и претоварване.

Обхватът на входното напрежение в различните модели е много широк и в този пример от 9 до 24 волта, докато изходът е 24 волта с максимален ток от 5 ампера (в този пример). Размерът на кутията на снимката е 75 мм х 75 мм, височината е 31 мм. Цената на такива преобразуватели е около 10 — 50 долара, в зависимост от капацитета.

Преобразуватели от този тип се произвеждат за мощност от 15 до 360 вата, за входно напрежение до 60 волта и за изходно напрежение от 5 до 48 волта. Те също са доста често срещани на много пазари.

3. Превключване на DC захранване в корпуса

Обикновено тези източници на захранване са направени в съответствие с веригата за превключване с обратен ход, натискане или изтегляне на полумост. Те са достъпни за входно напрежение от 19 до 72 волта и повече, а изходът обикновено е от 5 до 24 волта. Мощността на преобразуватели от този тип може да достигне 1000 вата. Размери на корпуса от 78 мм х 51 мм х 28 мм до 295 мм х 127 мм х 41 мм.

Тези захранвания се предлагат от много производители и могат да струват до няколкостотин долара. Доста често такива устройства се използват за захранване на LED ленти. Те имат възможност за фина настройка на изходното напрежение и имат защита от претоварване.

На пазара има подобни модели преобразуватели, които се захранват директно от променливотоковата мрежа, т.нар AC-DC преобразувателиобаче там все пак мрежовото напрежение първо се коригира, филтрира, тоест прави постоянно и едва след като се преобразува посредством стандартно високочестотно преобразуване и коригиране в постоянно напрежение на друго ниво, по-ниско, че е, използван отново DC-DC преобразуващ модул.

За разлика от други преобразуватели, преобразувателите, захранвани от мрежа с променлив ток, задължително имат галванична изолация на вторичната намотка на високочестотния импулсен трансформатор от първичната… Като правило, цикълът за обратна връзка в такива блокове се отделя с помощта оптрони… За справедливост трябва да се отбележи, че агрегатите с ниска мощност от този тип се предлагат и в безрамков дизайн.

4. DC-DC преобразувател за монтаж на печатни платки

Тези миниатюрни захранвания варират с мощност от 0,25 до 100 вата. Те позволяват диапазон от входни напрежения: 3-3.6V, 4.5-9V, 9-18V, 13-16.6V, 9-36V, 18-36V, 18-72V, 36-72V и 36-75V. В зависимост от производителя диапазоните на захранващото напрежение могат да се различават. Някои преобразуватели позволяват регулиране на изходното напрежение и поставяне на устройството в режим на готовност. Стандартният диапазон на изходното напрежение на блоковете: 5V, 12V, 15V.

DC-DC преобразувателите за монтаж на печатни платки са електрически изолирани (1500V), а максимално допустимата температура може да достигне 90 градуса по Целзий. Най -голям интерес за разработчиците представляват преобразувателите с мощност 3 вата. Цената на такива преобразуватели варира от единици до десетки долари.

Всички модерни промишлени превключващи DC-DC преобразуватели работната честота е над 50kHz и достига 300kHz. Това твърдение е вярно за импулсни трансформатори и дросели на ферит, тъй като феритовите ядра се използват навсякъде за трансформаторите и дроселите, използвани в описаните преобразуватели.

Индустриалните специализирани интегрални схеми за превключване на преобразуватели много често имат строго зададена честота, която винаги е над 50 kHz. Ако се използва ШИМ контролер, тогава съответната честота се задава от външни компоненти.