Konwerter DC-DC to urządzenie, które przyjmuje napięcie wejściowe DC i zapewnia napięcie wyjściowe DC. Napięcie wyjściowe może być większe niż napięcie wejściowe lub odwrotnie. Służą one do dopasowania obciążeń do źródła zasilania. Najprostszy obwód przekształtnika DC-DC składa się z przełącznika, który steruje podłączaniem i odłączaniem obciążenia od źródła zasilania.
Podstawowy przetwornik DC-DC składa się z energii przenoszonej z obciążenia do urządzeń magazynujących energię, takich jak cewki indukcyjne lub kondensator, przez przełączniki, takie jak tranzystor lub dioda. Mogą być stosowane jako liniowe regulatory napięcia lub regulatory impulsowe. W liniowym regulatorze napięcia napięcie bazowe tranzystora jest sterowane przez obwód sterujący w celu uzyskania pożądanego napięcia wyjściowego. W regulatorze impulsowym tranzystor jest używany jako przełącznik. W przetworniku obniżającym napięcie lub przetworniku buck, gdy przełącznik jest zamknięty, cewka indukcyjna umożliwia przepływ prądu do obciążenia, a gdy przełącznik jest otwarty, cewka dostarcza zmagazynowaną energię do obciążenia.
3 kategorie konwerterów DC na DC
- Przetwornice Buck
- Wzmocnij konwertery
- Przetwornice Buck boost
Konwertery Buck: Przetworniki buck służą do zamiany wysokiego napięcia wejściowego na niskie napięcie wyjściowe. W tym przetworniku ciągły prąd wyjściowy daje mniejsze tętnienia napięcia wyjściowego.
Wzmacniacze konwerterów: Przetworniki podwyższające służą do konwersji niższego napięcia wejściowego na wyższe napięcie wyjściowe. W konwerter podwyższający lub przetwornica podwyższająca napięcie, gdy przełącznik jest zamknięty, obciążenie jest zasilane napięciem z kondensatora, który ładuje się przez prąd przepływający przez cewkę, a gdy przełącznik jest otwarty, obciążenie jest zasilane ze stopnia wejściowego i cewki.
Konwertery Buck Boost: W przetwornicy buck boost, moc wyjściowa może być utrzymywana na wyższym lub niższym poziomie, w zależności od napięcia źródła. Kiedy napięcie źródła jest wysokie, to napięcie wyjściowe jest niskie, a napięcie źródła jest niskie, to napięcie wyjściowe jest wysokie.
Wzmocnij konwertery
Poniżej omówiono krótkie szczegóły konwertera boost
Boost Converter to prosty konwerter. Służy do konwersji napięcia stałego z niższego poziomu na wyższy. Boost Converter jest również nazywany konwerterem DC na DC. Konwertery wspomagające (konwertery DC-DC) zostały opracowane na początku lat 60. Te konwertery są zaprojektowane przy użyciu półprzewodnikowych urządzeń przełączających.
- Bez korzystania z Boost Converter: W półprzewodnikowych urządzeniach przełączających obwody regulowane liniowo (obwody regulowane prądem stałym) pobierają napięcie z nieregulowanego zasilania wejściowego (zasilanie prądem przemiennym), co powoduje utratę mocy. Strata mocy jest proporcjonalna do spadku napięcia.
- Korzystanie z konwerterów boost: W urządzeniach przełączających przetwornice przekształcają nieregulowane napięcie wejściowe AC lub DC na regulowane napięcie wyjściowe DC.
Większość konwerterów Boost jest używana w urządzeniach SMPS. SMPS z dostępem do zasilania wejściowego z sieci prądu przemiennego, napięcie wejściowe jest prostowane i filtrowane za pomocą kondensatora i prostownika.
Zasada działania wzmacniaczy:
Projektanci obwodów zasilania elektrycznego najczęściej wybierają konwerter trybu doładowania, ponieważ napięcie wyjściowe jest zawsze wysokie w porównaniu z napięciem źródła.
- W tym obwodzie stopień mocy może pracować w dwóch trybach ciągłego przewodzenia (CCM).
- Tryb nieciągłego przewodzenia (DCM).
1. Tryb ciągłego przewodzenia:
Tryb ciągłego przewodzenia konwertera doładowania
Tryb ciągłego przełączania konwertera wspomagającego jest zbudowany z określonych elementów, które są cewką indukcyjną, kondensatorem i źródłem napięcia wejściowego oraz jednym urządzeniem przełączającym. W tym induktor działa jako element magazynujący moc. Przełącznik konwertera boost jest sterowany przez PWM (modulator szerokości impulsu). Gdy przełącznik jest włączony, energia jest wytwarzana w cewce indukcyjnej i więcej energii jest dostarczane do wyjścia. Istnieje możliwość konwersji kondensatory wysokiego napięcia ze źródła niskiego napięcia. Napięcie wejściowe jest zawsze większe niż napięcie wyjściowe. W trybie ciągłego przewodzenia prąd jest zwiększany w stosunku do napięcia wejściowego.
2. Tryb przewodzenia nieciągłego:
Tryb nieciągłości konwertera doładowania
Obwód w trybie przewodzenia nieciągłego składa się z cewki indukcyjnej, kondensatora, urządzenia przełączającego i źródła napięcia wejściowego . Cewka indukcyjna jest elementem magazynującym energię, podobnie jak w trybie ciągłego przewodzenia. W trybie nieciągłym, gdy przełącznik jest włączony, energia jest dostarczana do cewki indukcyjnej. A jeśli przełącznik jest wyłączony przez pewien okres czasu, prąd cewki indukcyjnej osiąga zero po włączeniu następnego cyklu przełączania. Kondensator wyjściowy ładuje się i rozładowuje w odniesieniu do napięcia wejściowego. Napięcie wyjściowe jest mniejsze niż w porównaniu do trybu ciągłego.
Zalety:
- Daje wysokie napięcie wyjściowe
- Niskie cykle pracy
- Niższe napięcie na MOSFET
- Napięcie wyjściowe z niewielkimi zniekształceniami
- Dobra jakość kształtów fal, nawet częstotliwość linii jest obecna
Aplikacje:
- Aplikacje motoryzacyjne
- Zastosowania wzmacniacza mocy
- Adaptacyjne aplikacje sterujące
- Systemy zasilania bateryjnego
- Elektroniki użytkowej
- Aplikacje komunikacyjne Obwody ładowania baterii
- W grzejnikach i spawaczach
- Napędy silnikowe prądu stałego
- Obwody korygujące współczynnik mocy
- Systemy rozproszonej architektury zasilania
Przykład roboczy konwerterów DC-DC
Przedstawiamy tutaj prosty obwód przetwornika DC-DC do zasilania różnych obwodów zasilanych prądem stałym. Może zapewnić zasilanie prądem stałym do 18 V prądu stałego. Możesz po prostu wybrać napięcie wyjściowe, zmieniając wartość diody Zenera ZD. Obwód ma regulację napięcia i prądu.
Elementy obwodu:
- Dioda LED
- Akumulator 18 V.
- Dioda Zenera, która jest używana jako regulator napięcia
- Tranzystor działający jako przełącznik.
System działa:
Napięcie wejściowe obwodu jest uzyskiwane z zasilacza opartego na transformatorze 18 V 500 mA. Możesz także użyć napięcia wejściowego z baterii. 18 V prądu stałego z zasilacza jest podawane do kolektora i podstawy tranzystora średniej mocy BD139 (T1). Rezystor R1 ogranicza prąd bazowy T1, dzięki czemu napięcie wyjściowe będzie regulowane prądowo.
Dioda Zenera ZD reguluje napięcie wyjściowe. Wybierz odpowiednią wartość Zenera, aby ustalić napięcie wyjściowe. Na przykład, jeśli dioda Zenera jest 12 V, obwód podaje 12 V DC na wyjściu. Dioda D1 służy jako zabezpieczenie przed polaryzacją, a dioda LED zapewnia stan włączenia. Tutaj użyliśmy konwertera DC-DC w trybie liniowym, w którym napięcie bazowe do tranzystora jest kontrolowane w celu uzyskania pożądanego wyjścia, w zależności od napięcia diody Zenera.
Mam nadzieję, że dobrze rozumiesz temat typów przetwornic DC-DC i ich typów. Jeśli masz jakieś pytania dotyczące tego tematu lub projektów elektrycznych i elektronicznych, zostaw komentarze poniżej.
