Μετατροπέας DC-DC υψηλής τάσης. Πώς λειτουργούν οι μετατροπείς παλμικής τάσης (27 σχήματα) Φτιάξτο μόνος σου μετατροπέας τάσης συνεχούς ρεύματος

Οι μετατροπείς παλμικού DC-DC έχουν σχεδιαστεί τόσο για την αύξηση όσο και για τη μείωση της τάσης. Με τη βοήθειά τους, μπορείτε να μετατρέψετε 5 βολτ, για παράδειγμα, σε 12 ή 24 ή αντίστροφα, με ελάχιστες απώλειες. Υπάρχουν επίσης μετατροπείς DC-DC υψηλής τάσης· είναι ικανοί να λάβουν μια πολύ σημαντική διαφορά δυναμικού εκατοντάδων βολτ από μια σχετικά χαμηλή τάση (5-12 βολτ). Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε τη συναρμολόγηση ενός τέτοιου μετατροπέα, η τάση εξόδου του οποίου μπορεί να ρυθμιστεί εντός 60-250 βολτ.

Βασίζεται στον κοινό ενσωματωμένο χρονοδιακόπτη NE555. Το Q1 στο διάγραμμα είναι ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου· μπορείτε να χρησιμοποιήσετε IRF630, IRF730, IRF740 ή οποιοδήποτε άλλο έχει σχεδιαστεί για λειτουργία με τάσεις πάνω από 300 βολτ. Το Q2 είναι ένα διπολικό τρανζίστορ χαμηλής ισχύος, μπορείτε να εγκαταστήσετε με ασφάλεια τα BC547, BC337, KT315, 2SC828. Το τσοκ L1 θα πρέπει να έχει αυτεπαγωγή 100 μH, ωστόσο, εάν δεν είναι διαθέσιμο, μπορείτε να εγκαταστήσετε τσοκ στην περιοχή 50-150 μH, αυτό δεν θα επηρεάσει τη λειτουργία του κυκλώματος. Είναι εύκολο να φτιάξετε μόνοι σας ένα τσοκ - τυλίξτε 50-100 στροφές χάλκινου σύρματος σε ένα δακτύλιο φερρίτη. Δίοδος D1 σύμφωνα με το κύκλωμα FR105. Αντ' αυτού, μπορείτε να εγκαταστήσετε το UF4007 ή οποιαδήποτε άλλη δίοδο υψηλής ταχύτητας με τάση τουλάχιστον 300 βολτ. Ο πυκνωτής C4 πρέπει να είναι υψηλής τάσης, τουλάχιστον 250 βολτ, περισσότερο δυνατός. Όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητά του, τόσο το καλύτερο. Συνιστάται επίσης η εγκατάσταση ενός πυκνωτή φιλμ μικρής χωρητικότητας παράλληλα με αυτόν για φιλτράρισμα υψηλής ποιότητας των παρεμβολών υψηλής συχνότητας στην έξοδο του μετατροπέα. Το VR1 είναι μια αντίσταση κοπής με την οποία ρυθμίζεται η τάση εξόδου. Η ελάχιστη τάση τροφοδοσίας για το κύκλωμα είναι 5 βολτ, η βέλτιστη είναι 9-12 βολτ.

Κατασκευή μετατροπέων

Το κύκλωμα συναρμολογείται σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος διαστάσεων 65x25 mm· ένα αρχείο με ένα σχέδιο της πλακέτας επισυνάπτεται στο αντικείμενο. Μπορείτε να πάρετε ένα textolite μεγαλύτερο από το ίδιο το σχέδιο, έτσι ώστε να υπάρχει χώρος στις άκρες για την τοποθέτηση της σανίδας στη θήκη. Μερικές φωτογραφίες από τη διαδικασία παραγωγής:

Μετά τη χάραξη, η πλακέτα πρέπει να επικασσιτερωθεί και να ελεγχθεί για βραχυκυκλώματα. Επειδή Υπάρχει υψηλή τάση στην πλακέτα· δεν πρέπει να υπάρχουν μεταλλικά γρέζια μεταξύ των σιδηροτροχιών, διαφορετικά είναι πιθανή η βλάβη. Πρώτα απ 'όλα, μικρά εξαρτήματα συγκολλούνται στην πλακέτα - αντιστάσεις, δίοδος, πυκνωτές. Στη συνέχεια, το μικροκύκλωμα (είναι καλύτερο να το εγκαταστήσετε στην υποδοχή), τρανζίστορ, αντίσταση κοπής, επαγωγέας. Για να διευκολυνθεί η σύνδεση των καλωδίων στην πλακέτα, συνιστώ την τοποθέτηση μπλοκ ακροδεκτών με βίδες· υπάρχουν θέσεις για αυτά στην πλακέτα.

Κατεβάστε τον πίνακα:

(λήψεις: 240)

Πρώτη εκκίνηση και εγκατάσταση

Πριν ξεκινήσετε, βεβαιωθείτε ότι έχετε ελέγξει τη σωστή εγκατάσταση και χτυπήστε τα κομμάτια. Ρυθμίστε την αντίσταση κοπής στην ελάχιστη θέση (το ρυθμιστικό πρέπει να βρίσκεται στο πλάι της αντίστασης R4). Μετά από αυτό, μπορείτε να εφαρμόσετε τάση στην πλακέτα συνδέοντας ένα αμπερόμετρο σε σειρά με αυτήν. Στο ρελαντί, η κατανάλωση ρεύματος του κυκλώματος δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 50 mA. Εάν ταιριάζει εντός του κανόνα, μπορείτε να περιστρέψετε προσεκτικά την αντίσταση κοπής, ελέγχοντας την τάση εξόδου. Εάν όλα είναι καλά, συνδέστε ένα φορτίο, για παράδειγμα, μια αντίσταση 10-20 kOhm στην έξοδο υψηλής τάσης και δοκιμάστε ξανά τη λειτουργία του κυκλώματος, αυτή τη φορά υπό φορτίο.
Το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να παράγει ένας τέτοιος μετατροπέας είναι περίπου 10-15 mA. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί, για παράδειγμα, ως μέρος της τεχνολογίας λαμπτήρων για την τροφοδοσία ανοδίων λαμπτήρων ή για φωτισμό ενδείξεων εκκένωσης αερίου ή φωταύγειας. Η κύρια εφαρμογή είναι ένα μικροσκοπικό πιστόλι αναισθητοποίησης, επειδή η τάση εξόδου των 250 βολτ είναι αισθητή σε ένα άτομο. Καλό κτίριο!

Μερικές φορές χρειάζεται να πάρετε υψηλή τάση από χαμηλή τάση. Για παράδειγμα, για έναν προγραμματιστή υψηλής τάσης που τροφοδοτείται από USB 5 volt, χρειάζεστε περίπου 12 βολτ.

Τι πρέπει να κάνω? Υπάρχουν κυκλώματα μετατροπής DC-DC για αυτό. Καθώς και εξειδικευμένα μικροκυκλώματα που σας επιτρέπουν να λύσετε αυτό το πρόβλημα σε δώδεκα μέρη.

Αρχή λειτουργίας
Λοιπόν, πώς φτιάχνεις, για παράδειγμα, πέντε βολτ κάτι περισσότερο από πέντε; Μπορείτε να βρείτε πολλούς τρόπους - για παράδειγμα, να φορτίζετε τους πυκνωτές παράλληλα και στη συνέχεια να τους αλλάζετε σε σειρά. Και τόσες πολλές φορές το δευτερόλεπτο. Υπάρχει όμως ένας απλούστερος τρόπος, χρησιμοποιώντας τις ιδιότητες της επαγωγής, για να διατηρηθεί η ισχύς του ρεύματος.

Για να γίνει πολύ σαφές, θα δείξω πρώτα ένα παράδειγμα για υδραυλικούς.

Φάση 1

Ο αποσβεστήρας κλείνει απότομα. Η ροή δεν έχει πού αλλού να πάει και η τουρμπίνα, επιταχυνόμενη, συνεχίζει να σπρώχνει το υγρό προς τα εμπρός, επειδή δεν μπορεί να σηκωθεί αμέσως. Επιπλέον, το πιέζει με δύναμη μεγαλύτερη από αυτή που μπορεί να αναπτύξει η πηγή. Οδηγεί τον πολτό μέσω της βαλβίδας στον συσσωρευτή πίεσης. Πού πηγαίνει μέρος του (ήδη με αυξημένη πίεση) στον καταναλωτή; Από όπου χάρη στη βαλβίδα δεν επιστρέφει πλέον.

Φάση 3

Και πάλι ο αποσβεστήρας κλείνει και η τουρμπίνα αρχίζει να σπρώχνει βίαια υγρό στην μπαταρία. Αναπλήρωση των απωλειών που σημειώθηκαν εκεί στη φάση 3.

Επιστροφή στα διαγράμματα
Βγαίνουμε από το υπόγειο, βγάζουμε το φούτερ του υδραυλικού, πετάμε το κλειδί αερίου στη γωνία και, με νέες γνώσεις, αρχίζουμε να κατασκευάζουμε το διάγραμμα.

Αντί για τουρμπίνα, η επαγωγή με τη μορφή τσοκ είναι αρκετά κατάλληλη για εμάς. Ένα συνηθισμένο κλειδί (στην πράξη, ένα τρανζίστορ) χρησιμοποιείται ως αποσβεστήρας, μια δίοδος χρησιμοποιείται φυσικά ως βαλβίδα και ένας πυκνωτής αναλαμβάνει το ρόλο ενός συσσωρευτή πίεσης. Ποιος άλλος εκτός από αυτόν είναι ικανός να συσσωρεύσει δυνατότητες. Αυτό ήταν, ο μετατροπέας είναι έτοιμος!

Φάση 1

Το κλειδί ανοίγει, αλλά το πηνίο δεν μπορεί να σταματήσει. Η ενέργεια που αποθηκεύεται στο μαγνητικό πεδίο εκτοξεύεται, το ρεύμα τείνει να διατηρείται στο ίδιο επίπεδο που ήταν τη στιγμή που άνοιξε το κλειδί. Ως αποτέλεσμα, η τάση στην έξοδο από το πηνίο πηδά απότομα (για να ανοίξει ο δρόμος για το ρεύμα) και, διαπερνώντας τη δίοδο, συσκευάζεται στον πυκνωτή. Λοιπόν, μέρος της ενέργειας πηγαίνει στο φορτίο.

Φάση 3

Το κλειδί ανοίγει και η ενέργεια από το πηνίο διαπερνά ξανά τη δίοδο στον πυκνωτή, αυξάνοντας την τάση που έπεσε κατά τη φάση 3. Ο κύκλος ολοκληρώθηκε.

Όπως φαίνεται από τη διαδικασία, είναι σαφές ότι λόγω του μεγαλύτερου ρεύματος από την πηγή, αυξάνουμε την τάση στον καταναλωτή. Πρέπει λοιπόν να τηρηθεί αυστηρά η ισότητα ισχύος εδώ. Ιδανικά, με απόδοση μετατροπέα 100%:

U πηγή *I πηγή = U κατανάλωση *I κατανάλωση

Έτσι, εάν ο καταναλωτής μας απαιτεί 12 βολτ και καταναλώνει 1 Α, τότε από μια πηγή 5 βολτ στον μετατροπέα πρέπει να τροφοδοτήσετε έως και 2,4 Α. Ταυτόχρονα, δεν έλαβα υπόψη τις απώλειες της πηγής, αν και συνήθως αυτές δεν είναι πολύ μεγάλες (η απόδοση είναι συνήθως περίπου 80-90%).

Εάν η πηγή είναι αδύναμη και δεν είναι σε θέση να τροφοδοτήσει 2,4 αμπέρ, τότε στα 12 βολτ θα υπάρξουν άγριοι κυματισμοί και πτώση τάσης - ο καταναλωτής θα φάει το περιεχόμενο του πυκνωτή γρηγορότερα από ό, τι η πηγή θα το ρίξει εκεί.

Σχεδιασμός κυκλώματος
Υπάρχουν πολλές έτοιμες λύσεις DC-DC. Τόσο σε μορφή μικρομπλόκ όσο και σε εξειδικευμένα μικροκυκλώματα. Δεν θα χωρίσω τρίχες και, για να δείξω την εμπειρία μου, θα δώσω ένα παράδειγμα ενός κυκλώματος στο MC34063A που χρησιμοποίησα ήδη στο παράδειγμα.

• Οι ακροδέκτες SWC/SWE του διακόπτη τρανζίστορ του τσιπ SWC είναι ο συλλέκτης του και ο SWE είναι ο εκπομπός του. Το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να τραβήξει είναι 1,5A ρεύματος εισόδου, αλλά μπορείτε επίσης να συνδέσετε ένα εξωτερικό τρανζίστορ για οποιοδήποτε επιθυμητό ρεύμα (για περισσότερες λεπτομέρειες, δείτε το φύλλο δεδομένων για το τσιπ).
• DRC - σύνθετος συλλέκτης τρανζίστορ
• Ipk - είσοδος προστασίας ρεύματος. Εκεί, η τάση αφαιρείται από τη διακλάδωση Rsc· εάν γίνει υπέρβαση του ρεύματος και η τάση στη διακλάδωση (Upk = I*Rsc) γίνει μεγαλύτερη από 0,3 βολτ, ο μετατροπέας θα σταματήσει. Εκείνοι. Για να περιορίσετε το εισερχόμενο ρεύμα στο 1A, πρέπει να εγκαταστήσετε μια αντίσταση 0,3 Ohm. Δεν είχα αντίσταση 0,3 ohm, οπότε έβαλα ένα βραχυκυκλωτήρα εκεί. Θα λειτουργήσει, αλλά χωρίς προστασία. Αν μη τι άλλο, θα σκοτώσει το μικροκύκλωμά μου.
• Το TC είναι η είσοδος του πυκνωτή που ρυθμίζει τη συχνότητα λειτουργίας.
• Το CII είναι η είσοδος σύγκρισης. Όταν η τάση σε αυτήν την είσοδο είναι κάτω από 1,25 βολτ, το κλειδί παράγει παλμούς και ο μετατροπέας λειτουργεί. Μόλις μεγαλώσει, σβήνει. Εδώ, μέσω ενός διαχωριστή στα R1 και R2, εφαρμόζεται η τάση ανάδρασης από την έξοδο. Επιπλέον, ο διαχωριστής επιλέγεται με τέτοιο τρόπο ώστε όταν εμφανιστεί η τάση που χρειαζόμαστε στην έξοδο, να υπάρχει ακριβώς 1,25 βολτ στην είσοδο του συγκριτή. Τότε όλα είναι απλά - είναι η τάση εξόδου χαμηλότερη από την απαραίτητη; Αλωνίζουμε. Πήρες αυτό που χρειαζόσουν; Ας σβήσουμε.
• Vcc - Ισχύς κυκλώματος
• GND - Έδαφος

Όλοι οι τύποι για τον υπολογισμό των ονομασιών δίνονται στο φύλλο δεδομένων. Θα αντιγράψω από εδώ τον πιο σημαντικό πίνακα για εμάς:

Χαραγμένο, κολλημένο...

Έτσι ακριβώς. Ένα απλό σχέδιο, αλλά σας επιτρέπει να λύσετε μια σειρά προβλημάτων.

Σήμερα εξετάζουμε τον διάσημο μετατροπέα τάσης ενίσχυσης DC-DC που βασίζεται στο τσιπ MT3608. Ο πίνακας είναι δημοφιλής μεταξύ εκείνων που τους αρέσει να δημιουργούν κάτι με τα χέρια τους. Χρησιμοποιείται ιδιαίτερα για την κατασκευή αυτοσχέδιων εξωτερικών φορτιστών (power banks).

Σήμερα θα κάνουμε μια πολύ λεπτομερή ανασκόπηση, θα μελετήσουμε όλα τα πλεονεκτήματα και θα ανακαλύψουμε τα μειονεκτήματα

Μια τέτοια πλακέτα κοστίζει μόνο 0,5 $, γνωρίζοντας ότι κατά τη διάρκεια της αναθεώρησης θα υπάρξουν σκληρές δοκιμές που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε αποτυχία των σανίδων, αγόρασα πολλές από αυτές ταυτόχρονα.

Η πλακέτα είναι πολύ καλής ποιότητας, η τοποθέτηση είναι διπλής όψης, για την ακρίβεια, σχεδόν όλη η πίσω πλευρά είναι μάζα, και ταυτόχρονα παίζει το ρόλο της ψύκτρας. Συνολικές διαστάσεις 36 mm * 17 mm * 14 mm

Ο κατασκευαστής καθορίζει τις ακόλουθες παραμέτρους

1). Μέγιστο ρεύμα εξόδου - 2A
2). Τάση εισόδου: 2V~24V
3). Μέγιστη τάση εξόδου: 28V
4). Αποδοτικότητα: ≤93%
Μέγεθος προϊόντος: 36mm * 17mm * 14mm

Και το διάγραμμα παρουσιάζεται παρακάτω.

Η πλακέτα διαθέτει αντίσταση πολλαπλών στροφών συντονισμού με αντίσταση 100 kOhm, σχεδιασμένη να ρυθμίζει την τάση εξόδου. Αρχικά, για να λειτουργήσει ο μετατροπέας, πρέπει να περιστρέψετε τη μεταβλητή 10 βήματα αριστερόστροφα, μόνο μετά από αυτό το κύκλωμα θα αρχίσει να αυξάνει την τάση, με άλλα λόγια, η μεταβλητή τίθεται σε αδράνεια μέχρι τα μισά του δρόμου.

Η είσοδος και η έξοδος επισημαίνονται στην πλακέτα, επομένως δεν θα υπάρχουν προβλήματα σύνδεσης.
Ας περάσουμε κατευθείαν στις δοκιμές.

1) Η δηλωμένη μέγιστη τάση είναι 28 Volt, που αντιστοιχεί στην πραγματική τιμή

2) Η ελάχιστη τάση στην οποία αρχίζει να λειτουργεί η πλακέτα είναι 2 Volt, θα πω ότι αυτό δεν είναι απολύτως αληθές, η πλακέτα παραμένει λειτουργική σε αυτήν την τάση, αλλά αρχίζει να λειτουργεί στα 2,3-2,5 Volt

3) Η μέγιστη τιμή της τάσης εισόδου είναι 24 Volt, θα πω ότι μια από τις 8 πλακέτες που αγόρασα δεν άντεξε μια τέτοια τάση εισόδου, οι υπόλοιπες πέρασαν τέλεια την εξέταση.

4) Λειτουργία βραχυκυκλώματος εξόδου. Το εργαστηριακό τροφοδοτικό από το οποίο τροφοδοτείται η πηγή είναι εξοπλισμένο με σύστημα περιορισμού ρεύματος· σε περίπτωση βραχυκυκλώματος στην έξοδο, η κατανάλωση από το εργαστηριακό τροφοδοτικό είναι 5 A (αυτό είναι το μέγιστο που μπορεί να παρέχει το LPS). Με βάση αυτό, συμπεραίνουμε ότι εάν συνδέσετε έναν μετατροπέα, για παράδειγμα, σε μια μπαταρία, τότε σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, ο τελευταίος θα καεί αμέσως - δεν έχει προστασία από βραχυκυκλώματα. Επίσης δεν υπάρχει προστασία υπερφόρτωσης.

6) Τι συμβαίνει εάν αντιστραφεί η πολικότητα σύνδεσης. Αυτό το τεστ φαίνεται ξεκάθαρα στο βίντεο, η πλακέτα απλά καίγεται με καπνό και είναι το μικροκύκλωμα που καίγεται.

7) Το ρεύμα χωρίς φορτίο είναι μόνο 6mA, ένα πολύ καλό αποτέλεσμα.

8) Τώρα το ρεύμα εξόδου. Παρέχεται τάση 12 Volt στην είσοδο και 14 Volt στην έξοδο, δηλαδή η διαφορά εισόδου-εξόδου είναι μόνο 2 Volt, διασφαλίζονται οι καλύτερες συνθήκες λειτουργίας και εάν με αυτήν την κατάσταση το κύκλωμα δεν παράγει 2 Amperes, τότε με άλλες τιμές εισόδου-εξόδου δεν μπορεί να το παρέχει αυτό.

Δοκιμές θερμοκρασίας

ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, το γκάζι άρχισε να μυρίζει βερνίκι και ως εκ τούτου αντικαταστάθηκε με ένα καλύτερο, τουλάχιστον η διάμετρος του σύρματος του νέου γκαζιού είναι 2 φορές πιο χοντρή από αυτή του αρχικού.

Στην περίπτωση αυτών των δοκιμών, εφαρμόζεται τάση 12 Volt στην είσοδο της πλακέτας και 14 Volt ρυθμίζονται στην έξοδο

Παραγωγή θερμότητας στο γκάζι, το γκάζι έχει ήδη αντικατασταθεί

Διαρροή θερμότητας στη δίοδο

Διαρροή θερμότητας στο τσιπ

Όπως μπορείτε να δείτε, η θερμοκρασία σε ορισμένες περιπτώσεις είναι πάνω από 100 βαθμούς, αλλά είναι σταθερή.

Θα πρέπει επίσης να επισημανθεί ότι υπό τέτοιες συνθήκες λειτουργίας οι παράμετροι εξόδου επιδεινώνονται σημαντικά, κάτι που είναι αναμενόμενο.

Όπως μπορούμε να δούμε, με ρεύμα εξόδου 2Α, η τάση πέφτει, γι' αυτό προτείνω τη χρήση της πλακέτας σε ρεύματα 1-1,2 Amps το μέγιστο· σε υψηλότερες τιμές, χάνεται η σταθερότητα της τάσης εξόδου και το μικροκύκλωμα, το πηνίο και το πηνίο υπερθέρμανση της διόδου ανορθωτή εξόδου.

9) Ταλαντόγραμμα της τάσης εξόδου, όπου παρατηρούμε κυματισμούς.

Η κατάσταση μπορεί να βελτιωθεί εάν ένας ηλεκτρολύτης (35-50 Volt) συγκολληθεί παράλληλα με την έξοδο, η χωρητικότητα είναι από 47 έως 220 μF (μέχρι 470 είναι δυνατή, δεν υπάρχει πλέον νόημα)

Η συχνότητα λειτουργίας της γεννήτριας είναι περίπου 1,5 MHz

Το σφάλμα δοκιμής δεν είναι μεγαλύτερο από 5%

είναι ηλεκτρονικές συσκευές που παράγουν τάση εξόδου διαφορετική από την τάση εισόδου.

Οι ρυθμιζόμενες μονάδες ισχύος (μετατροπείς DC-DC) χρησιμοποιούνται για την κατασκευή διαύλων ισχύος σε γαλβανικά απομονωμένα κυκλώματα. Χρησιμοποιούνται ευρέως για την τροφοδοσία μιας μεγάλης ποικιλίας ηλεκτρονικών συσκευών και μπορούν επίσης να βρεθούν σε κυκλώματα ελέγχου, επικοινωνίες και υπολογιστικές συσκευές.

Αρχή λειτουργίας

Η αρχή λειτουργίας περιέχεται στο ίδιο το όνομα. Η άμεση τάση μετατρέπεται σε εναλλασσόμενη τάση. Μετά από αυτό, ανυψώνεται ή χαμηλώνει, ακολουθούμενο από ίσιωμα και τροφοδοσία στη συσκευή. Οι μετατροπείς DC-DC που λειτουργούν με την παραπάνω αρχή ονομάζονται μετατροπείς παλμών. Το πλεονέκτημα των μετατροπέων παλμών είναι η υψηλή απόδοσή τους: περίπου 90%.

Τύποι μετατροπέων DC-DC
Μετατροπείς DC/DC Buck

Η τάση εξόδου αυτών των μετατροπέων είναι χαμηλότερη από την είσοδο. Για παράδειγμα, με τάση εισόδου 12-50 V, χρησιμοποιώντας τέτοιους μετατροπείς DC-DC μπορείτε να πάρετε μια τάση αρκετών βολτ στην έξοδο.

Μετατροπείς ενίσχυσης DC-DC

Η τάση εξόδου αυτών των μετατροπέων είναι υψηλότερη από την είσοδο. Για παράδειγμα, με τάση εισόδου 5V, μπορείτε να περιμένετε έως και 30V έξοδο.

Οι μετατροπείς τάσης διαφέρουν επίσης ως προς το σχεδιασμό. Μπορεί να είναι:

Modular
Αυτός είναι ο πιο κοινός τύπος μετατροπέων DC-DC, συμπεριλαμβανομένου ενός τεράστιου αριθμού διαφορετικών μοντέλων. Ο μετατροπέας τοποθετείται σε μεταλλική ή πλαστική θήκη, αποκλείοντας την πρόσβαση σε εσωτερικά στοιχεία.
Για τοποθέτηση PCB

Αυτοί οι μετατροπείς έχουν σχεδιαστεί ειδικά για τοποθέτηση σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Διαφέρουν από τα αρθρωτά στο ότι δεν έχουν περίβλημα.

Τα κύρια χαρακτηριστικά
Παράμετροι λειτουργίας

→ Το εύρος τάσης εισόδου υποδηλώνει τέτοιες παραμέτρους τάσης εισόδου στις οποίες ο μετατροπέας θα λειτουργεί σε κανονική λειτουργία σύμφωνα με τη δηλωμένη λειτουργικότητά του.

→ Το εύρος της τάσης εξόδου περιλαμβάνει τις παραμέτρους που μπορεί να παράγει ο μετατροπέας DC-DC στην έξοδο κατά την κανονική λειτουργία.

→ Ο συντελεστής απόδοσης (απόδοση) είναι ο λόγος των τιμών της ισχύος εισόδου και εξόδου. Η απόδοση εξαρτάται από έναν αριθμό συνθηκών, αλλά η υψηλότερη απόδοση επιτυγχάνεται στο μέγιστο επιτρεπόμενο φορτίο. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ της τάσης εισόδου και εξόδου, τόσο χαμηλότερη είναι η απόδοση.

→Περιορισμός ρεύματος εξόδου. Αυτή η προστασία είναι διαθέσιμη στα περισσότερα σύγχρονα μοντέλα σταθεροποιητών. Λειτουργεί ως εξής: μόλις το ρεύμα εξόδου φτάσει στην καθορισμένη τιμή, η τάση εισόδου πέφτει. Μόλις το ρεύμα εξόδου είναι εντός του αποδεκτού εύρους, η παροχή τάσης συνεχίζεται.

Παράμετροι ακρίβειας

→ Κυματισμός. Ακόμη και υπό ιδανικές συνθήκες, υπάρχουν ορισμένοι «θόρυβοι», επομένως είναι αδύνατο να εξαλειφθούν πλήρως. Οι μονάδες μέτρησης είναι mV. Μερικές φορές ο κατασκευαστής βάζει το "rr" δίπλα του, που σημαίνει το εύρος της τάσης κυματισμού - από το ελάχιστο της αρνητικής κορυφής έως το μέγιστο του θετικού.

Ας εξετάσουμε και ας συγκρίνουμε τη λειτουργία πολλών ρυθμιζόμενων μετατροπέων τάσης διαφορετικών κατηγοριών τιμών. Ας ξεκινήσουμε από το απλό στο σύνθετο.

Περιγραφή

Αυτό το μοντέλο είναι ένας φθηνός μικροσκοπικός μετατροπέας DC-DC που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση μικρών μπαταριών. Μέγιστο ρεύμα εξόδου: 2,5 A, επομένως αυτός ο μετατροπέας θα χρειαστεί πολύ χρόνο για να φορτίσει μπαταρίες με χωρητικότητα μεγαλύτερη από 20 αμπέρ ώρες.

Αυτή η συσκευή είναι η καταλληλότερη για αρχάριους που, βάσει αυτής, θα μπορούν να συναρμολογήσουν ένα τροφοδοτικό με τάση εξόδου από 0,8 V έως 20 V και ρεύμα εξόδου έως 2 A. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατή η προσαρμογή τόσο η τάση εξόδου όσο και το ρεύμα εξόδου.

Αυτός ο σταθεροποιητής μπορεί να κρατήσει έως και 5 A, ωστόσο, στην πράξη, σε αυτήν την τρέχουσα τιμή θα χρειαστεί ψύκτρα. Χωρίς ψύκτρα, ο σταθεροποιητής μπορεί να αντέξει έως και 3 A.

Λειτουργικός

Ο μετατροπέας τάσης XL4005 δεν ονομάζεται "ρυθμισμένος" για τίποτα. Έχει αρκετές ρυθμίσεις. Ένα από τα πιο πολύτιμα είναι η δυνατότητα περιορισμού του ρεύματος εξόδου. Για παράδειγμα, μπορείτε να ορίσετε το όριο ρεύματος εξόδου στα 2,5 A και το ρεύμα δεν θα φτάσει ποτέ αυτή την τιμή, γιατί διαφορετικά θα οδηγήσει αμέσως σε πτώση τάσης. Αυτή η προστασία είναι ιδιαίτερα σημαντική κατά τη φόρτιση μπαταριών.

Η παρουσία LED δείχνει επίσης ότι ο παρουσιαζόμενος σταθεροποιητής είναι τέλειος για σκοπούς φόρτισης. Υπάρχει ένα LED που ανάβει όταν ο σταθεροποιητής λειτουργεί σε λειτουργία περιορισμού ρεύματος, δηλαδή όταν είναι ενεργοποιημένη η προστασία υπερφόρτωσης εξόδου. Υπάρχουν δύο ακόμη LED στην κάτω πλευρά: το ένα λειτουργεί όταν η φόρτιση είναι σε εξέλιξη, το άλλο ανάβει όταν ολοκληρωθεί η φόρτιση.

Αξίζει να σημειωθεί ότι πρόκειται για ένα πολύ προσιτό και εύχρηστο μοντέλο που ανταποκρίνεται πλήρως στη δηλωμένη λειτουργικότητα.

Τώρα ας δούμε έναν πιο ακριβό και λειτουργικό μετατροπέα, ο οποίος είναι ιδανικός για πιο περίπλοκα και σοβαρά έργα.

Περιγραφή

Αυτό το μοντέλο είναι ένας ρυθμιζόμενος μετατροπέας τάσης βαθμίδας με ψηφιακό έλεγχο. Χαρακτηρίζεται από υψηλή απόδοση. Ψηφιακός έλεγχος σημαίνει ότι οι παράμετροι ρυθμίζονται χρησιμοποιώντας κουμπιά. Η ίδια η μονάδα μπορεί να χωριστεί σε πολλά μέρη: μετατροπέας DC-DC, τροφοδοτικό για το ψηφιακό μέρος, εξάρτημα μέτρησης και ψηφιακό μέρος.

Η τάση εισόδου αυτής της συσκευής είναι από 6 V έως 32 V. Η τάση εξόδου είναι ρυθμιζόμενη από 0 V έως 30 V. Το βήμα ρύθμισης τάσης είναι 0,01 V. Το ρεύμα εξόδου είναι ρυθμιζόμενο από 0 A έως 6 A. Το βήμα ρύθμισης είναι 0,001 A. Η απόδοση του μετατροπέα είναι έως και 92% . Για τη στερέωση των καλωδίων στον μετατροπέα, τοποθετούνται ειδικοί σφιγκτήρες. Επίσης στον πίνακα υπάρχουν επιγραφές: input +, input -, output -, output +. Το εξάρτημα ισχύος είναι κατασκευασμένο στον ελεγκτή XL4016E1 PWM. Χρησιμοποιείται μια ισχυρή δίοδος δέκα amp MBR1060. Όλα ελέγχονται από έναν μικροελεγκτή 8-bit STM8S003F3. Το ψηφιακό μέρος διαθέτει υποδοχή UART.

LED

Εκτός από τα κουμπιά και την ένδειξη, αυτή η συσκευή διαθέτει τρία LED.

Το πρώτο (κόκκινο, έξω) ανάβει όταν ο μετατροπέας παρέχει τάση στην έξοδο. Το δεύτερο LED (κίτρινο, CC - Constant Current) ανάβει όταν ενεργοποιείται ο περιορισμός του ρεύματος εξόδου. Το τρίτο LED (πράσινο, CV - Σταθερή τάση) ανάβει όταν ο μετατροπέας εισέρχεται σε λειτουργία ορίου τάσης.

Έλεγχοι
Τα χειριστήρια αντιπροσωπεύονται από τέσσερα κουμπιά.

Αν τα δούμε από δεξιά προς τα αριστερά, τότε το πρώτο κουμπί είναι "OK", το δεύτερο είναι "πάνω", το τρίτο είναι "κάτω" και το τέταρτο είναι "SET".

Ο μετατροπέας ξεκινά πατώντας το κουμπί «OK», το οποίο εισέρχεται στο μενού. Εάν δεν αφήσετε το κουμπί "OK", μπορείτε να δείτε πώς αλλάζουν οι αριθμοί: 0-1-2. Αυτά είναι τα τρία προγράμματα που διαθέτει αυτός ο μετατροπέας.

Πρόγραμμα «0»: αμέσως μετά την εφαρμογή τάσης στην είσοδο, η τροφοδοσία ενεργοποιείται στην έξοδο.
Πρόγραμμα "1": σας επιτρέπει να αποθηκεύσετε τις απαραίτητες παραμέτρους.
Πρόγραμμα "2": Εμφανίζει αυτόματα τις παραμέτρους μετά την ενεργοποίηση.
Για να επιλέξετε το επιθυμητό πρόγραμμα, πρέπει να αφήσετε το κουμπί «OK» τη στιγμή που εμφανίζεται ο επιθυμητός αριθμός.
Αυτή η συσκευή εμφανίζει την τάση σχετικά με ακρίβεια. Πιθανό σφάλμα στην τάση +/-0,035 V, σε ρεύμα +/- 0,006 A. Η ρύθμιση γίνεται είτε πατώντας μία φορά τα κουμπιά είτε κρατώντας τα πατημένα.

Είναι δυνατή η εμφάνιση των τρεχουσών παραμέτρων. Όταν πατήσετε ξανά το κουμπί "OK", η ισχύς εμφανίζεται στην ένδειξη. Εάν πατήσετε ξανά το κουμπί "OK", μπορείτε να δείτε την χωρητικότητα που έδωσε ο μετατροπέας.

Αυτός ο μετατροπέας είναι ακριβής και ισχυρός και μπορεί να ανταπεξέλθει καλά σε σοβαρές εργασίες.

Πώς να επιλέξετε έναν μετατροπέα τάσης

Σήμερα υπάρχει μεγάλος αριθμός μοντέλων διαφόρων μετατροπέων DC-DC στην αγορά. Οι πιο δημοφιλείς μεταξύ τους είναι οι μετατροπείς παλμών. Αλλά η επιλογή τους είναι τόσο μεγάλη που είναι εύκολο να μπερδευτείς. Τι πρέπει να προσέξεις ιδιαίτερα;

♦ Εύρος απόδοσης και θερμοκρασίας

Ορισμένοι μετατροπείς απαιτούν ψύκτρα για να λειτουργήσουν σωστά και να επιτύχουν τη δηλωμένη ισχύ τους. Διαφορετικά, αν και η συσκευή είναι σε θέση να λειτουργήσει, η απόδοσή της μειώνεται. Κατά κανόνα, ένας ευσυνείδητος πωλητής υποδεικνύει αυτό το σημείο σε σημειώσεις και υποσημειώσεις, οι οποίες δεν πρέπει να παραμελούνται.

♦ Θερμοκρασία συγκόλλησης μετατροπέων επιφανειακής βάσης

Αυτές οι πληροφορίες συνήθως αναφέρονται στην τεχνική τεκμηρίωση.Και παρόλο που ένα κανονικό μικροκύκλωμα θα πρέπει να αντέχει σε θερμοκρασίες έως 280°C, είναι καλύτερο να διευκρινιστεί αυτό το σημείο.

♦ Διαστάσεις μετατροπέα

Ένας μικρός μετατροπέας δεν μπορεί να έχει πολύ υψηλή ισχύ. Και παρόλο που οι σύγχρονες τεχνολογίες συνεχίζουν να βελτιώνονται, οι δυνατότητές τους δεν είναι απεριόριστες. Ο μετατροπέας χρειάζεται ορισμένες διαστάσεις για να διατηρεί τα εξαρτήματα δροσερά και να αντέχει το φορτίο.

Σήμερα υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός διαφορετικών μικροσκοπικών ρυθμιζόμενων μετατροπέων, με και χωρίς ένδειξη, με και χωρίς πρόσθετες λειτουργίες και προγράμματα. Τέτοιοι μετατροπείς DC-DC μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορους σκοπούς, ανάλογα με τη φαντασία του προγραμματιστή. Οι σύγχρονες τεχνολογίες καθιστούν δυνατό τον συνδυασμό ισχύος, ακρίβειας, μικροσκοπικού μεγέθους και προσιτής τιμής.

Μια γεννήτρια παλμών push-pull, στην οποία, λόγω του αναλογικού ελέγχου ρεύματος των τρανζίστορ, οι απώλειες μεταγωγής μειώνονται σημαντικά και η απόδοση του μετατροπέα αυξάνεται, συναρμολογείται στα τρανζίστορ VT1 και VT2 (KT837K). Το ρεύμα θετικής ανάδρασης ρέει μέσω των περιελίξεων III και IV του μετασχηματιστή T1 και το φορτίο που συνδέεται με τον πυκνωτή C2. Ο ρόλος των διόδων που διορθώνουν την τάση εξόδου εκτελείται από τις διασταυρώσεις εκπομπών των τρανζίστορ.

Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της γεννήτριας είναι η διακοπή των ταλαντώσεων όταν δεν υπάρχει φορτίο, γεγονός που λύνει αυτόματα το πρόβλημα της διαχείρισης ισχύος. Με απλά λόγια, ένας τέτοιος μετατροπέας θα ενεργοποιηθεί μόνος του όταν πρέπει να τροφοδοτήσετε κάτι από αυτόν και θα απενεργοποιηθεί όταν αποσυνδεθεί το φορτίο. Δηλαδή, η μπαταρία ρεύματος μπορεί να συνδέεται συνεχώς στο κύκλωμα και πρακτικά να μην καταναλώνεται όταν το φορτίο είναι σβηστό!

Για δεδομένη είσοδο UВx. και εξόδου UBix. οι τάσεις και ο αριθμός των στροφών των περιελίξεων I και II (w1), ο απαιτούμενος αριθμός στροφών των περιελίξεων III και IV (w2) μπορεί να υπολογιστεί με επαρκή ακρίβεια χρησιμοποιώντας τον τύπο: w2=w1 (UOut. - UBx. + 0,9) /(UBx - 0,5 ). Οι πυκνωτές έχουν τις ακόλουθες ονομασίες. C1: 10-100 µF, 6,3 V. C2: 10-100 µF, 16 V.

Τα τρανζίστορ πρέπει να επιλέγονται με βάση αποδεκτές τιμές ρεύμα βάσης (δεν πρέπει να είναι μικρότερο από το ρεύμα φορτίου!!!) Και εκπομπός αντίστροφης τάσης - βάση (πρέπει να είναι μεγαλύτερη από το διπλάσιο της διαφοράς μεταξύ των τάσεων εισόδου και εξόδου!!!) .

Συναρμολόγησα τη μονάδα Chaplygin για να φτιάξω μια συσκευή για επαναφόρτιση του smartphone μου ενώ ταξιδεύω, όταν το smartphone δεν μπορεί να φορτιστεί από πρίζα 220 V. Αλλά δυστυχώς... Το μέγιστο που μπόρεσα να αποσπάσω χρησιμοποιώντας 8 μπαταρίες συνδεδεμένες παράλληλα είναι περίπου 350-375 mA ρεύμα φόρτισης στα 4,75 V. τάση εξόδου! Αν και το τηλέφωνο Nokia της συζύγου μου μπορεί να επαναφορτιστεί με αυτήν τη συσκευή. Χωρίς φορτίο, το Chaplygin Module μου παράγει 7 V με τάση εισόδου 1,5 V. Συναρμολογείται χρησιμοποιώντας τρανζίστορ KT837K.

Η παραπάνω φωτογραφία δείχνει την ψευδο-Krona, την οποία χρησιμοποιώ για να τροφοδοτήσω μερικές από τις συσκευές μου που απαιτούν 9 V. Μέσα στη θήκη από την μπαταρία Krona υπάρχει μια μπαταρία AAA, μια στερεοφωνική υποδοχή μέσω της οποίας φορτίζεται και ένας μετατροπέας Chaplygin. Συναρμολογείται χρησιμοποιώντας τρανζίστορ KT209.

Ο μετασχηματιστής Τ1 τυλίγεται σε δακτύλιο 2000 NM με διαστάσεις K7x4x2, και οι δύο περιελίξεις τυλίγονται ταυτόχρονα σε δύο σύρματα. Για να αποφύγετε την καταστροφή της μόνωσης στις αιχμηρές εξωτερικές και εσωτερικές άκρες του δακτυλίου, θαμπώστε τις στρογγυλεύοντας τις αιχμηρές άκρες με γυαλόχαρτο. Αρχικά, τυλίγονται οι περιελίξεις III και IV (βλ. διάγραμμα), οι οποίες περιέχουν 28 στροφές σύρματος με διάμετρο 0,16 mm, στη συνέχεια, επίσης σε δύο σύρματα, τις περιελίξεις I και II, που περιέχουν 4 στροφές σύρματος με διάμετρο 0,25 mm .

Καλή τύχη και επιτυχία σε όλους όσους αποφασίσουν να αναπαράγουν τον μετατροπέα! :)