Es gibt zwei Kategorien von Stoßspannungswandlern:
  Mit Transformator
  Mit einer Speicherdrossel
  Der Wandler einer dieser beiden Kategorien kann entweder abwärts oder verstärkend sein, bei Geräten mit einer Speicherdrossel hängt es vom Umschalter bei Geräten mit einem Transformator vom Übersetzungsverhältnis ab.

Schaltspannungswandler mit einer Speicherdrossel

  Am Ausgang solcher Schaltungen wird immer entweder eine konstante oder eine pulsierende Spannung vorhanden sein.
  Variable Spannung an ihrem Ausgang wird nicht erhalten.

  Das Signal, das dem A1-Punkt in Bezug auf den gemeinsamen Draht zugeführt werden muss:

Wie funktionieren Impulswandler mit Speicherdrossel?

  Betrachten Sie das Beispiel eines Aufwärtswandlers.
  Accumulation Induktor L1 angeschlossen ist, so daß den Transistor T1 nach dem Öffnen dort hindurch von der Stromquelle „+ pit“ zu fließen beginnt, steigt der Strom in der Drossel nicht augenblicklich ist, da die Energie in dem Induktor Magnetfeld gespeichert.
  Nachdem der Transistor T1 geschlossen ist, muss die Energie in der Drossel gespeichert up freigegeben werden, Dies folgt aus den physikalischen Phänomenen in der Drossel auftretenden dementsprechend nur so diese Energie durch die Quelle verläuft + PIT, VD1 Diode und die Last mit dem Ausgang verbunden.
  In diesem Fall hängt die maximale Ausgangsspannung nur von einem - dem Lastwiderstand ab.
  Wenn wir haben die perfekte Drossel und wenn es keine Last ist, ist die Ausgangsspannung unendlich groß, aber wir beschäftigen sich mit Abstand von der Drossel ideal, auf der Leerlaufspannung ist gerade sehr groß sein werden, vielleicht so groß, dass Abbau von Luft oder Dielektrikum zwischen den Ausgangsanschlüssen passieren und der gemeinsame Draht, sondern eher der Zusammenbruch des Transistors.

Wenn die Drosselklappe die gesamte Energie, die sie angesammelt hat (nach Abzug von Verlusten), freisetzen möchte, wie kann die Ausgangsspannung solcher Wandler geregelt werden?
  Es ist sehr einfach - in der Drossel genau so viel Energie wie nötig zu speichern, die bei bekanntem Lastwiderstand die notwendige Spannung erzeugen würde.
Die Regulierung der gespeicherten Energie erfolgt durch die Dauer der Impulse, die den Transistor öffnen (die Zeit, während der der Transistor offen ist).

Der Down-Konverter in der Drossel auftritt genau die gleichen Prozesse, aber in diesem Fall, wenn der Transistor Drosselöffnung verhindert, dass die Spannung am Ausgang Erhöhung sofort und nach ihrem Schließen, um die gespeicherte Energie freigesetzt werden einerseits durch VD1 Diode und andererseits durch die Last mit den Ausgangsstützen verbunden Spannung am EXIT-Anschluss.
  Die Spannung am Ausgang eines solchen Wandlers darf nicht größer sein als die Spannung + PIT.

Schaltspannungswandler mit Transformatoren

  Die Umwandlung findet im Transformator statt, während es auf dem Eisen für niedrige Frequenzen keine Rolle spielt; oder auf Ferrit - für Hoch von 1 kHz bis 500 und über kHz.
  Das Wesen der Prozesse ist immer das gleiche: wenn in der ersten Wicklung des Transformators 10 dreht, und in der zweiten 20 und wir anwenden wechselspannung   10 Volt zum ersten, dann im zweiten bekommen wir eine Wechselspannung der gleichen Frequenz aber 20 Volt und dementsprechend mit 2 mal weniger Strom als in der ersten Wicklung.

Das heißt, die Aufgabe wird reduziert, um von der Quelle eine Wechselspannung zu erhalten, die an die Primärwicklung angelegt werden muss gleichstrom   Feed-Konverter.

Funktioniert wie folgt:
  wenn der Transistor T1 geöffnet ist, fließt Strom durch die obere Hälfte der Spule - L1.1, dann öffnet sich der Transistor T1 und schließt Transistor T2 ein Strom beginnt, durch die untere Hälfte der Wicklung fließt - L1.2, da die obere Hälfte der Spule L1 an seinem Ende mit einem + PIT gedreht das Magnetfeld im Transformatorkern fließt beim Öffnen von T1 in eine Richtung, und wenn T2 zum anderen geöffnet wird, wird an der Sekundärwicklung L2 jeweils Wechselspannung erzeugt.
  L1.1 und L1.1 werden so nahe wie möglich zusammen ausgeführt.
  Vorteile:
  Hoher Wirkungsgrad bei Betrieb mit niedriger Versorgungsspannung (über jede Wicklungshälfte und den Transistor fließt nur die Hälfte des benötigten Stromes).
  Nachteile:
  Die Emissionen an den Drains der Transistoren Spannung gleich dem Doppelten der Versorgungsspannung (beispielsweise, wenn T1 offen ist, und T2 geschlossen ist, erzeugt der Strom fließt wiederum in L1.1 L1.2 im Magnetfeld eine Spannung gleich der Spannung   auf L1.1, die in Kombination mit der Spannung der Stromquelle auf den geschlossenen T2 wirkt.
  Das heißt, es müssen Transistoren für eine größere zulässige Maximalspannung ausgewählt werden.
  Anwendung:
  Stromrichter mit Niederspannung (ca. 12 Volt).

Funktioniert wie folgt:
wenn der Transistor T1 geöffnet ist, fließt Strom durch die Transformatorprimärwicklung (L1), den Kondensator C2 geladen, und dann schließt sie und öffnet T2 bzw. Strom nun in der umgekehrten Richtung durch den L1 fließt, und die Lade C2 C1 zu entladen.
  Nachteile:
  Die an die Primärwicklung des Transformators angelegte Spannung beträgt die Hälfte der Spannung + PIT.
  Vorteile:
  Anwendung:
  Konverter, die von Haushaltsbeleuchtungsnetzen, Netzstromversorgungen (zum Beispiel Stromversorgungen für Computer) betrieben werden.

Funktioniert wie folgt:
  Wenn die Transistoren T1 und T4 geöffnet sind, fließt Strom durch die Primär in einer Richtung der Transformatorwicklung und dann geöffnet, sie schließen und T2 und T3 Wicklung der Strom durch die Primär beginnt in der umgekehrten Richtung zu fließen.
  Nachteile:
  Die Notwendigkeit, vier leistungsfähige Transistoren zu installieren.
  Doppelter Spannungsabfall über den Transistoren (Spannungsabfälle an benachbarten T1 T4 / T2 T3 Transistoren summieren sich).
  Vorteile:
  Die gesamte Versorgungsspannung an der Primärwicklung.
  Fehlen von Doppelspannungen, die dem Drücken-Ziehen innewohnen.
  Anwendung:
  Leistungsstarke Stromrichter, die von Haushaltsbeleuchtungsnetzen, Netzstromversorgungen (zum Beispiel: Impulsschweißen von "Transformatoren") gespeist werden.

Häufige Probleme für Transformatoren an Transformatoren sind die gleichen Probleme wie für Umrichterdrosseln, die auf Speicherdrosseln basieren: Kernsättigung; Widerstand des Drahtes, aus dem die Wicklungen hergestellt sind; Betrieb von Transistoren im linearen Modus.

Rückwärts- und Vorwärtsweg-Impulswandler

Flyback und Schalten von einem Vorwärts-Spannungswandler - ein „Hybrid“ Wandler auf der Grundlage der Speicherdrossel und den Transformators, obwohl es in seinem Wesen auf dem Speicherdrosselwandler basiert, und es soll nicht vergessen werden.
  Das Funktionsprinzip eines solchen Wandlers ist ähnlich dem Boost-Wandler auf die Speicherdrossel, mit dem einzigen Unterschied, dass die Last nicht direkt mit dem Drossel enthalten ist, und zu einer anderen Wicklung gewickelt auf die Drossel selbst.
  Wie im Hochsetzsteller, wenn er ohne Last eingeschaltet ist, ist sein ausgangsspannung   wird bis zum Maximum neigen.
  Nachteile:
  Spannungsemissionen an dem Schlüsseltransistor erzeugen die Notwendigkeit, Schlüsseltransistoren an eine Spannung anzulegen, die signifikant größer als + PIT ist.
  Hohe Ausgangsspannung bei fehlender Last.
  Vorteile:
  Galvanische Trennung von Versorgungs- und Lastkreis.
  Abwesenheit von Verlusten im Zusammenhang mit Magnetisierungsumkehr des Kerns (Magnetfeld fließt im Kern immer in einer Richtung).

Phänomene, die beim Entwurf von Spannungswandlern (und allgemein von Impulsgeräten) berücksichtigt werden müssen

Sättigung des Kerns (Magnetkern)   - der Moment, wenn das magnetisch leitfähige Material des Kerns Drossel oder Transformator bereits magnetisiert ist, so dass eine längere die Prozesse beeinflussen in der Drossel oder Transformator auftreten. Wenn der Kern gesättigt ist, fällt die Induktivität der darauf befindlichen Wicklungen schnell ab, und der Strom durch die Primärwicklungen beginnt zu steigen, während maximaler Strom   nur durch den Widerstand des Wicklungsdrahts beschränkt, und es ist so klein wie möglich gewählt, die jeweils zumindest die Sättigung führt zu Heizspulen und Choke und der Leistungstransistor, als Maximum in der Zerstörung des Leistungstransistors.

Der Widerstand der Leitungen der Wicklungen   - bringt den Verlustprozess mit sich, da es die Speicherung und Abgabe von Energie im Magnetfeld verhindert, verursacht die Erwärmung des Wickeldrahts der Drosselklappe.
  Lösung: Verwendung eines Drahtes mit minimalem Widerstand (dickerer Draht, Draht aus Materialien mit niedrigem spezifischem Widerstand).

Betrieb von Leistungstransistoren im linearen Modus   - wenn der Signalgenerator Transistoren zur Steuerung nicht Rechteckimpulse und Impulse mit langsamem Anstieg und dem Spannungsabfall erzeugt, wenn Kapazität IGBT-Gate groß sein kann, ist, und ein Treiber (spezieller Verstärker) ist nicht fähig, einen signifikanten Strom zur Herstellung dieser Kapazität zu laden, es gibt Zeiten, wenn der Transistor in dem linearen Modus ist, das heißt, es ungleich Null ein bestimmte Widerstand unendlich groß, und daher ist der Strom durch sie fließt, und es entsteht Wärme Verschlechterung

Spezifische Probleme von Spannungswandlern mit Transformatoren

Diese Probleme sind jedoch bei jedem Gerät mit einer leistungsstarken Zweitakt-Ausgangsstufe inhärent.

Durch Strom
  Betrachten wir zum Beispiel ein Halbbrückenschema - wenn aus irgendeinem Grund der Transistor T2 früher als vollständig geschlossen T1 öffnet, wird ein Durchgangsstrom von + PIT zu sein gemeinsamer Draht, die durch beide Transistoren fließt, was zu einer nutzlosen Wärmefreisetzung für sie führt.
  Lösung: Erstellen Sie eine Verzögerung, während das Potential am Eingang Г1 auf Null gesunken ist (siehe Halbbrückendiagramm) und das Potential am Eingang Г2 zugenommen hat.
  Diese Verzögerungszeit wird Totzeit genannt und kann grafisch mit einem Oszillogramm dargestellt werden:

Der Miller-Effekt
Auch das Beispiel der Halbbrücke betrachten - wenn der Transistor T1 es an den Transistor T2 öffnet, wird eine Spannung angelegt, die (mit Öffnungsgeschwindigkeit T1) schnell zunimmt, da diese Spannung groß ist, wird selbst eine kleine interne Kapazität zwischen dem Gate und der Source ein signifikantes Potential des Gate geladen wird schafft , die T2 sogar für eine kurze Zeit öffnet, aber einen Durchgangsstrom erzeugt, selbst wenn es eine Totzeit gibt.
  Die Lösung: der Einsatz leistungsfähiger Treiber von Transistoren, die nicht nur große Ströme abgeben, sondern auch aufnehmen können.

Was du nicht vergessen solltest

  Tiefsetzsteller mit einer Speicherdrossel, Halbbrücke und der Brücke - Systeme, die nicht so einfach sind, wie sie auf dem ersten Blick scheinen, vor allem, weil der Source des Transistors in dem Tiefsetzsteller und die Ursprünge der oberen Schaltungstransistoren in der Brücke und Halbbrücke mit Energie versorgt werden.
  Wie wir wissen, muss die Steuerspannung an dem Gate des Transistors relativ zu seiner Source zugeführt werden, um bipolar zur Basis relativ zu dem Emitter zu sein.
  Lösungen:
  Verwendung von galvanisch getrennten Stromversorgungen von Torschaltungen (Basen):



  Der G1-Generator erzeugt gegenphasige Signale und generiert Totzeit-, U1- und U2-Treiber feldeffekt-TransistorenDer Optokoppler entkoppelt den Eingangskreis des oberen Treibers mit dem Ausgang des Generators, der von der anderen Wicklung des Transformators versorgt wird.

Anwendung impulsübertrager   zur galvanischen Trennung von Torschaltungen (Basen):

Die galvanische Trennung wird durch die Einführung eines weiteren Impulstransformators erreicht: GDT.

Es gibt eine andere Methode - „bustrep“, aber es ist unwahrscheinlich, dass Sie es mögen, für Details in der Dokumentation für den Chip IR2153 sehen, insbesondere das Verfahren zur Herstellung der Versorgungsspannung an die Steuerschaltungen des oberen Transistors zu erhalten.

Bei der Auslegung eines Wandlers muss dies berücksichtigt werden impulsgerät   auf den Leitern, von denen bedeutende Ströme fließen, die sich stark ändern, und diese Vorrichtung, in der starke Magnetfelder erzeugt werden, schafft dies einen günstigen Grund für die Entstehung einer ganzen Reihe von Störungen in einem weiten Bereich.
Wenn PCB Verdrahtung sollte sich bemühen, alle Stromleiter Ketten so kurz und direkt, Elkos oder Shunt-Membran auf keramischen Kapazitäts 1mkF 0,1 ... in der Nähe der Leistungszellen zu machen, das Austreten von Hochfrequenz-Interferenz im Beleuchtungsnetz zu verhindern, wenn das Gerät eingeschaltet ist, aus dem Netzwerk, installieren Sie auf der Netzzuleitung LC-Tiefpassfilter.

Trotz vieler schwieriger Momente sind Impulsspannungswandler weit verbreitet, und diejenigen, die mit hoher Frequenz arbeiten (Zehner- bis Hunderter Kilohertz), haben eine Reihe von Vorteilen:
  Hohe Effizienz, bis zu 97%;
  Geringe Masse;
  Klein.

Um eine Spannung von einer Ebene in eine Spannung einer anderen Ebene umzuwandeln, stoßspannungswandler   verwenden induktive Energiespeicher. Solche Wandler zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus, der manchmal bis zu 95% erreicht, und können eine erhöhte, reduzierte oder invertierte Ausgangsspannung erzeugen.

Dementsprechend sind drei Arten von Wandlerschaltungen bekannt: Absenken (Fig. 4.1), Erhöhen (Fig. 4.2) und Invertieren (Fig. 4.3).

Gemeinsam sind alle diese Arten von Wandlern sind fünf Elemente: ein Netzteil, ein Schlüsselschalterelement, die induktive Energiespeichervorrichtung (inductor Drossel), eine Sperrdiode und ein Filterkondensator parallel zu dem Lastwiderstand verbunden ist.

Die Einbeziehung dieser fünf Elemente in verschiedenen Kombinationen ermöglicht es, jede der drei Arten von Impulsumsetzern zu realisieren.

Regelung der Spannungspegel-Wandlerausgang durch die Impulsbreite ändert, steuern den Betrieb des Schaltelements und einem Schlüssel bzw. der gespeicherten Energie in dem induktiven Speicher.

Die Stabilisierung der Ausgangsspannung erfolgt durch Verwendung von feedback: Wenn sich die Ausgangsspannung ändert, wird die Impulsbreite automatisch geändert.

Der Abwärtswandler (Fig. 4.1) besteht aus einer Kette von in Reihe geschalteten Schaltelement S1, die induktiven Energiespeichervorrichtung L1, und ein Lastwiderstand RL parallel Siebkondensator C1 verbunden ihn. Die Sperrdiode VD1 ist zwischen dem Verbindungspunkt des Schlüssels S1 mit dem Energiespeicher L1 und dem gemeinsamen Draht verbunden.

Abb. 4.1. Das Prinzip der Abwärtswandlerspannung

Abb. 4.2. Funktionsprinzip des Hochsetzspannungswandlers

Bei geöffneter Taste ist die Diode geschlossen, die Energie aus der Stromquelle wird im induktiven Energiespeicher gesammelt. Nachdem der Schlüssel S1 geschlossen (geöffnet) ist, wird die durch den induktiven Speicher L1 über die Diode VD1 gespeicherte Energie auf den Lastwiderstand Rn übertragen. Der Kondensator C1 glättet die Spannungsimpulse.

Step-up-Pulsumrichter Spannung auf den gleichen Grundelementen angeordnet ist, jedoch eine unterschiedliche Kombination von (Bild 4.2.): Ein Stromquelle angeschlossen Verkettungs von dem induktiven Energiespeicher L1, die Diode VD1 und ein Lastwiderstand parallel geschaltet ist mit einem Filterkondensator C1. Das Schaltelement S1 ist zwischen dem Verbindungspunkt des Energiespeichers L1 mit der Diode VD1 und dem gemeinsamen Bus verbunden.

Bei geöffnetem Schlüssel fließt der Strom von der Stromquelle durch den Induktor, in dem die Energie gespeichert wird. Die Diode VD1 ist gleichzeitig geschlossen, der Laststromkreis ist von der Stromversorgung, dem Schlüssel und dem Energiespeicher getrennt. Die Spannung am Lastwiderstand wird aufgrund der am Kondensator gespeicherten Energie aufrechterhalten. Wenn der Schlüssel geöffnet wird, wird die EMK der Selbstinduktion mit der Versorgungsspannung summiert, die gespeicherte Energie wird durch die offene Diode VD1 an die Last übertragen. Die auf diese Weise erhaltene Ausgangsspannung übersteigt die Versorgungsspannung.

Abb. 4.3. Impulsspannungsumwandlung mit Invertierung

Der invertierende Wandler umfasst eine impulsartige Kombination aller gleichen Grundelemente, aber auch hier andere Verbindungen (Bild 4.3). Um Versorgung verbunden Verkettungs des Schaltelementes S1, die Diode VD1 und den Lastwiderstand R n mit dem Siebkondensator C1 treiben. Die induktive Energiespeichervorrichtung L1 ist zwischen dem Verbindungspunkt des Schaltelements S1 mit der Diode VD1 und dem gemeinsamen Bus verbunden.

Der Wandler arbeitet wie folgt: Wenn der Schlüssel geschlossen ist, wird die Energie im induktiven Speicher gespeichert. Die Diode VD1 ist geschlossen und leitet keinen Strom von der Stromquelle zur Last. Wenn der Schlüssel getrennt wird, wird die Selbstinduktion der Energiespeichervorrichtung an den Gleichrichter angelegt, der die Diode VD1, den Lastwiderstand R n und den Kondensator des Filters C1 enthält. Da die Diode des Gleichrichters nur Impulse negativer Spannung an die Last durchläßt, bildet sich am Ausgang des Gerätes eine Spannung negativen Vorzeichens (invers, entgegengesetzt zum Vorzeichen der Versorgungsspannung).

Um die Ausgangsspannung von Impulsstabilisatoren jeglicher Art zu stabilisieren, können herkömmliche "lineare" Stabilisatoren verwendet werden, die jedoch einen geringen Wirkungsgrad haben. In diesem Zusammenhang ist es viel logischer, Stoßspannungsstabilisatoren zu verwenden, um die Ausgangsspannung von Impulskonvertern zu stabilisieren, zumal es nicht schwierig ist, eine solche Stabilisierung zu implementieren.

Pulsspannungsregler sind wiederum unterteilt in stabilisatoren mit Pulsbreitenmodulation   und weiter stabilisatoren mit Frequenz-Puls-Modulation. In der ersten ändert sich die Dauer der Steuerimpulse mit einer konstanten Frequenz ihrer Folge. Zum anderen ändert sich die Frequenz der Steuerimpulse mit ihrer unveränderlichen Dauer. Die Impulsstabilisatoren werden auch mit einer gemischten Regulierung gemischt.

Im Folgenden werden Beispiele aus dem Bereich der Funkamateure für die evolutionäre Entwicklung von Impulsumwandlern und Spannungsstabilisatoren betrachtet.

Der Timing-Generator (Fig. 4.4) mit Pulsumrichter unstabilisierten Ausgangsspannung (Fig. 4.5, 4.6) auf dem Chip KR1006VI1 (NE 555) arbeitet bei einer Frequenz von 65 kHz. Die ausgegebenen Rechteckimpulse des Generators über RC-Ketten werden parallel geschalteten Transistor-Schlüsselelementen zugeführt.

Die Induktionsspule L1 ist auf einem Ferritring mit einem Außendurchmesser von 10 mm und einer magnetischen Permeabilität von 2000 hergestellt. Ihre Induktivität beträgt 0,6 mH. Die Effizienz des Konverters erreicht 82%. Die Amplitude der Pulsationen am Ausgang übersteigt 42 mV nicht und ist abhängig vom Kapazitätswert

Abb. 4.4. Hauptoszillatorschaltung für Impulsspannungswandler

Abb. 4.5. Die Schaltung des Leistungsteils des Hochsetzimpulsspannungswandlers + 5/12 V

Abb. 4.6. Schema des invertierenden Pulsspannungswandlers + 5 / -12 V

kondensatoren am Ausgang des Geräts. Der maximale Laststrom der Geräte (Abb. 4.5, 4.6) beträgt 140 mA.

Im Gleichrichter des Umrichters (Abb. 4.5, 4.6) haben wir eingesetzt parallele Verbindung   Niederstrom-Hochfrequenzdioden, die mit den Ausgleichswiderständen R1-R3 in Reihe geschaltet sind. Diese gesamte Anordnung kann auf mehr als 200 mA bei einer Frequenz von 100 kHz und eine Sperrspannung von mindestens 30 V (beispielsweise KD204, KD226) bewertet durch eine erweiterte Diode ersetzt werden. Als VT1 und VT2 können Transistoren vom Typ KT81x verwendet werden: strukturen von n-p-n - KT815, KT817 (Abbildung 4.5) und p-n-p - KT814, KT816 (Abbildung 4.6) und andere. Um die Zuverlässigkeit des Umrichters zu verbessern, wird empfohlen, den Emitter-Kollektor des Transistors der Diode Typ KD204, KD226 parallel zum Knotenpunkt zu schalten, so dass er für Gleichstrom geschlossen ist.

GOU SPO Kirov Luftfahrttechnische Schule

BERICHT

für die Stromversorgung SVT

"Single-Ended-Puls-Konverter"

Der Student der Gruppe VP-34

Belyaeva P.Yu.

1 Einführung. Einige Konzepte.	3
2 primäre IIPS	5
2.1 Direct-Flow- und Fly-Through-Konverter	5
	8
	10
2.4 Brückenumsetzer	11
3 sekundäre ISPs	13
4 Schaltwandler	15
	15
4.2 Impuls-Single-Ended-Transducer konstante Spannung. Konverter	16
5 Fazit	19
5.1 Elektromagnetische und Funkstörungen, die vom ISP verursacht werden.	19
5.2 Integrierte Schaltkreise für SMPS.	19
5.3 Wiederholter Startmodus.	20
5.4 SMPS mit Stromunterstützung	21
6 Referenzen	22

1 Einführung. Einige Definitionen

Schalten (Schlüssel) Stromquellen - SMPS (SMPS) sind moderne Stromquellen mit hoher Effizienz. Herkömmliche lineare Stromversorgungen mit einem seriellen Regelelement halten eine konstante Ausgangsspannung aufrecht, wenn sich die Eingangsspannung oder der Laststrom aufgrund einer Widerstandsänderung ändert. Der Linearregler (Stabilisator) kann daher sehr ineffizient sein. Das Schaltnetzteil verwendet jedoch einen Hochfrequenzschalter (Transistor) mit variablen Ein-Aus-Zuständen, um die Ausgangsspannung zu stabilisieren. Die Welligkeit der Ausgangsspannung, die durch den Tastenmodus verursacht wird, wird durch ein LC-Filter gefiltert.

Das SMPS kann sowohl die Versorgungsspannung als auch die lineare Spannung absenken. Anders als der Linearregler (Stabilisator) kann das SMPS jedoch auch die Versorgungsspannung erhöhen und die Ausgangsspannung invertieren. Typische Schemas   Anwendungen sind unten angegeben.

Typische Anwendung für einen herunterregulierenden Puls (Schlüssel) -Regler:

Bildung einer 5-V-Spannung zur Versorgung von TTL-Schaltungen aus 12-V-Batterien (insbesondere wenn die 12-V-Batterie eine begrenzte Kapazität hat, da die Schlüsselstabilisatoren viel wirksamer sind als lineare Stabilisatoren).

Typische Anwendung für Step-up-Regler:

Bildung von 25 V aus einer Spannung von 5 V zur Speisung des programmierbaren ROM.

Typische Anwendung für Inverter Pulsregler:

Bilden einer bipolaren Spannung von einem Unipolar, um einen Operationsverstärker zu liefern.

Bilden einer negativen Vorspannung für dynamische RAM-Chips.

Der Begriff pulsregler wird verwendet, um eine Schaltung zu beschreiben, die eine Gleichspannung in ein Ausgangssignal einer Gleichspannung gleicher oder entgegengesetzter Polarität einer niedrigeren oder höheren Spannung umwandelt. Impulsregler verwenden Drosseln und bieten keine galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang.

Der Begriff impulsumsetzer    wird verwendet, um eine Schaltung zu beschreiben, die eine Gleichspannung in ein oder mehrere Ausgangssignale einer Gleichspannung mit einer niedrigeren oder höheren Spannung umwandelt. Pulsstromrichter verwenden einen Transformator und sorgen für eine galvanische Trennung (Isolation) zwischen dem Eingang und dem Ausgang sowie zwischen den Ausgängen.

Der Begriff schaltnetzteil - SMPS    Es wird verwendet, um Impulsregler und -wandler zu beschreiben.

Abbildung 1.

Die zusätzliche Wicklung des Transformators des Durchflusswandlers stellt sicher, dass das magnetische Feld des Transformatorkerns Null ist, wenn der Schlüssel eingeschaltet wird. Wenn es nach mehreren Schaltperioden keine zusätzliche Wicklung gibt, wird der Transformatorkern in Sättigung gehen, der Primärwicklungsstrom wird übermäßig ansteigen, wodurch der Schlüssel (d. H. Der Transistor) versagen wird.

Die Zeitdiagramme der Spannungen und Ströme für den Vorwärtsverbindungskonverter sind in Fig. 2 gezeigt.

Magnetisierungsstrom

Abbildung 2.

Die Ausgangsspannung des Durchflusswandlers ist gleich dem Durchschnittswert der Spannung am Eingang des LC-Filters und ist gleich:

V out = V in x (n 2 / n 1) × (T on × f)

wo:

  T on - Zeit, als der Schlüssel an war
  f - Schaltfrequenz

Rückwärtswandler (Flyback)

Abbildung 3.

Ausgangsspannung für den Sperrwandler (Trapezform elektrischer Strom) kann wie folgt berechnet werden:

V out = V in × (n 2 / n 1) × (T on × f) × (1 / (1- (T on × f)))

wo:
  n2 ist die Anzahl der Umdrehungen sekundärwicklung   T1
  n1 ist die Anzahl der Windungen der Primärwicklung T1
  T on - die Zeit, in der der Schlüssel auf Q1 steht

Das Steuerschema überwacht Vout und steuert das Tastverhältnis (den Einschaltzustand der Q1-Taste).

Wenn Vin zunimmt, wird die Steuerschaltung das Tastverhältnis reduzieren, um eine konstante Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten. In ähnlicher Weise wird, wenn der Laststrom abnimmt und Vout ansteigt, die Steuerschaltung auf die gleiche Weise arbeiten. Umgekehrt wird eine Verringerung von V in oder ein Anstieg des Laststroms den Arbeitszyklus erhöhen.

Beachten Sie, dass sich die Ausgangsspannung ändert, wenn das Tastverhältnis geändert wird, T on x f. Die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung und dem Tastverhältnis ist jedoch nicht linear, wie es beim Vorwärtswandler der Fall ist, es ist eine hyperbolische Funktion.

Der Strom im Sperrwandler kann entweder trapezförmig oder sägezahnförmig sein. Die Trapezform des Stromes wird sein, wenn der Schlüsseltransistor einschaltet, bevor der Strom in der Sekundärwicklung auf Null abfällt. Wenn der Sägezahnstrom in der Sekundärwicklung Null erreicht, erscheint "Totzeit", wenn weder in der Sekundärwicklung noch in der Primärwicklung Strom vorhanden ist.

Abbildung 4.

2.2 Gegentaktwandler

Abbildung 5.

Der Gegentaktwandler ist einer der vorwärtslaufenden. Wie in Fig. 5 gezeigt, fließt, wenn der Q1-Schalter eingeschaltet wird, der Strom durch die obere Hälfte der Primärwicklung T1 und das Magnetfeld in dem Kern T1 erhöht sich. Das wachsende Magnetfeld in T1 induziert eine Spannung in der Sekundärwicklung T1 mit einer solchen Polarität, dass die Diode D2 in der Vorwärtsrichtung und D1 in der entgegengesetzten Richtung verschoben wird. D2 leitet und lädt den Ausgangskondensator C2 über die Drossel L1. L1 und C2 bilden die Filterschaltung. Wenn der Schalter Q1 ausgeschaltet wird, das Magnetfeld in dem Transformator T1 ab, und nach einer Pausenzeit (in Abhängigkeit von dem Faktor PWM duty), Q2 einschaltet, wird Strom durch die untere Hälfte der Primärwicklung T1 und dem Magnetfeld in dem Kern von T1 erhöht sich in der entgegengesetzten Richtung fließt. Das wachsende Magnetfeld in T1 induziert eine Spannung in der Sekundärwicklung T1 mit einer solchen Polarität, dass die Diode D1 in der Vorwärtsrichtung verschoben wird und D2 in der entgegengesetzten Richtung verschoben wird. D1 leitet und lädt den Ausgangskondensator C2 über die Drossel L1. Nach dem Ende der Totzeit wird der Schlüssel Q1 eingeschaltet und der Vorgang wird wiederholt.

Beim Push-Pull-Konverter gibt es zwei wichtige Überlegungen:

1. Beide Transistoren sollten nicht gleichzeitig gehalten werden, da dies dem Kurzschließen der Stromquelle äquivalent wäre. Dies bedeutet, dass die Einschaltzeit jeder Taste die Hälfte der Periode nicht überschreiten sollte, da sonst die leitenden Zustände der Tasten überlagert werden.
2. Magnetische Behandlung beiden Hälften der Primärwicklung (volt-second area) sollte gleich streng sein, da sonst der Transformator sättigen kann, und dies würde das Versagen des Schalters Q1 und Q2 führen.

Diese Kriterien müssen vom Steuerschema und vom Fahrer erfüllt werden.

Die Ausgangsspannung V out ist gleich dem Durchschnittswert der Spannung am Eingang des LC-Filters:

V out = V in x (n 2 / n 1) x f x (T on, q 1 + T on, q 2)

wo:
V out - durchschnittliche Ausgangsspannung - V
  V in - Versorgungsspannung - V
  n2 ist die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung
  n1 - die Hälfte der Gesamtzahl der Windungen der Primärwicklung
  f - Schaltfrequenz - Hz
  T on, q1 - Taste auf Zeit Q1 - s
  T on, q2 - Schlüssel auf Zeit Q2 - s

Das Steuerschema überwacht Vout und steuert den aktivierten Zustand der Tasten Q1 und Q2.

Wenn Vin zunimmt, wird die Steuerschaltung das Tastverhältnis reduzieren, um eine konstante Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten. In ähnlicher Weise wird, wenn der Laststrom abnimmt und Vout ansteigt, die Steuerschaltung auf die gleiche Weise arbeiten. Umgekehrt wird eine Verringerung von V in oder ein Anstieg des Laststroms den Arbeitszyklus erhöhen. Die Zeitdiagramme in Abbildung 6 zeigen die Ströme des Gegentaktwandlers.

Abbildung 6.

2.3 Halbbrückenwandler

Abbildung 7.

Ein Halbbrückenwandler ähnelt einem Zwei-Takt-Wandler, nur ist es nicht erforderlich, aus der Mitte der Primärwicklung einen Abgriff zu machen. Die Änderung der Richtung des Magnetfelds wird durch Ändern der Richtung des Stroms der Primärwicklung erreicht. Diese Art von Konverter wird in Hochleistungsumrichtern verwendet.

Für einen Halbbrückenwandler ist die Ausgangsspannung V out gleich dem Durchschnittswert der Spannung am Eingang des LC-Filters.

Vaus = (Vin / 2) x (n2 / n1) xfx (Tein, q1 + Tein, q2)

wo:


  f - Betriebsfrequenz - Hz

Beachten Sie, dass T on, q1 gleich T on, q2 sein muss und dass Q1 und Q2 niemals gleichzeitig gehalten werden sollten.

Die Steuerschaltung des Halbbrückenwandlers ist ähnlich der Zweitaktwandler-Steuerschaltung.

2.4 Brückenumsetzer

Abbildung 8.

Der Brückenumsetzer ist einem Zwei-Takt-Umsetzer ähnlich, nur ist es nicht erforderlich, aus der Mitte der Primärwicklung einen Abgriff vorzunehmen. Die Änderung der Richtung des Magnetfelds wird durch Ändern der Richtung des Stroms der Primärwicklung erreicht. Diese Art von Konverter wird in Hochleistungsumrichtern verwendet.

Für einen Brückenumsetzer ist die Ausgangsspannung Vout gleich dem Durchschnittswert der Spannung am Eingang des LC-Filters.

V out = V in x (n 2 / n 1) x f x (T on, q 1 + T on, q 2)

wo:
  V out - Ausgangsspannung - V
  V in - Eingangsspannung - V
  n2 - 0,5 x Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung
  n1 - Anzahl der Windungen der Primärwicklung
  f - Betriebsfrequenz - Hz
  T on, q1 - Taste auf Zeit Q1 - s
  T on, q2 - Schlüssel auf Zeit Q2 - s

Diagonale Paare von Transistoren leiten abwechselnd, wodurch eine Änderung der Richtung des Stroms in der Primärwicklung des Transformators erreicht wird. Dies kann wie folgt erklärt werden: - wenn Q1 und Q4 Schlüssel enthalten, aktuelle „down“ durch die Primärseite des Transformators fließen Wicklung (Wicklung nach oben zu fließen), und wenn Schlüssel Q2 und Q3 enthalten ist, wird Strom fließen „nach oben“.

Die Steuerschaltung überwacht Vout und steuert das Tastverhältnis der Tastensteuerimpulse Q1, Q2, Q3 und Q4.

Die Steuerschaltung arbeitet in der gleichen Weise wie für einen Zweitakt- und Halbbrückenwandler, mit der Ausnahme, dass vier Transistoren gesteuert werden müssen, nicht zwei.

3 sekundäre ISPs

Ein Schaltnetzteil, das gibt niederspannung, isoliert von der primären Quelle, wird oft als sekundärer ISP bezeichnet. Ein typisches Blockdiagramm einer solchen Stromquelle ist in 9 gezeigt.

Abbildung 9.

Der auf der linken Seite des Flussdiagramms gezeigte Filter ist notwendig, um zu verhindern, dass Interferenzen die Stromversorgung stören. Es hilft auch, die SMPS-Schaltungen vor Spannungsimpulsen (oder Stromstößen) im Netzwerk zu schützen wechselstrom.

Der typische Leistungsteil dieser Schaltung ist in 10 gezeigt.

Abbildung 10.

Der Kondensator wird, wenn er mit einem Wechselstrom 220 V betrieben wird, auf eine Spannung von ungefähr 310 V (340 V für 240 V) geladen. Widerstand R1 - niederohmig (Nennwert 2 bis 4 Ohm), der die Schaltung vor Überspannungen schützt, wenn der Kondensator C1 während des Einschaltens aufgeladen wird. Q1 - Hochspannungs-MOSFET, der als Hochgeschwindigkeitsschalter verwendet wird, schaltet den Versorgungsstromimpuls in einem Ferrit-Hochfrequenztransformator T1 um. Die Schaltfrequenz liegt üblicherweise im Bereich von 25 bis 250 kHz. Die Elemente R2 und C2 bilden eine Schutzschaltung (Snubber), die Spannungsstöße und Schaltgeräusche reduziert. Die Stabilisierung wird erreicht, indem die Ausgangsspannung am "FB" -Punkt überwacht wird und die Breite der Eingangsimpulse des Q1-Key-Treibers eingestellt wird. Die Sicherung FS2 ist zum Schutz gegen kurzschluss   und Überlastung. FS2 wird manchmal durch einen Stromsensor ersetzt, der den Q1-Treiber blockiert, wenn er überlastet ist.

4 Schaltwandler

In einem einstellbaren linearen Netzteil leistungstransformator   Die industrielle Frequenz wird zur Isolation verwendet, und dann werden der Gleichrichter und der lineare Regler verwendet, um die Ausgangsspannung zu bilden.

Im kontrollierten ISP sind Isolation und Regelung in einer einzigen Einheit integriert, die eine hohe Effizienz aufweist. Das SMPS verwendet einen kleinen Hochfrequenztransformator, der normalerweise im Frequenzbereich von 25 bis 250 kHz arbeitet (obwohl in SMPS mit geringer Leistung bis zu 1 MHz).

Transformatoren und Drosseln, die für SMPS verwendet werden, haben Ferritkerne im Gegensatz zu den Eisenblechkernen ihrer niederfrequenten Pendants. Die SMI-Transformatoren haben im Allgemeinen weniger Wicklungen in den Wicklungen als die industriellen Frequenztransformatoren.

4.1 Der Eintakt-Spannungswandler

Eintakt-Spannungswandler umfasst einen Transformator, dessen Primär mit der Anzahl der Wicklungen w1 und w2, dem ersten Transistor besteht aus zwei Teilen Wicklung mit einer Steuereinheit verbunden ist, und einen zweiten Transistor, einen Shunt-Diode umgekehrter Richtung. Ein Kondensator ist zwischen die Emitter der Transistoren geschaltet. Die Kollektoren der ersten und zweiten Transistoren sind mit den Anschlußleitungen der Transformatorwicklungen verbunden. Außerdem ist der Kollektor des ersten Transistors mit dem Steuereingang des zweiten Transistors über einen Widerstand verbunden, der von einer seriellen RC-Schaltung überbrückt wird, die eine Stromerfassungsschaltung bilden.

Als der erste und der zweite Transistor in diesem Wandler können irgendwelche anderen Schlüsselelemente, wie zum Beispiel MOSFETs usw., verwendet werden.

Der einpolige Gleichspannungswandler funktioniert wie folgt.

Wenn das Entsperrsignal an der Basis des Transistors ankommt, öffnet sich der letztere, und die Eingangsspannung wird an die Transformatorwicklung angelegt. Gleichzeitig wird eine Schaltspannung an den Transistorsteuertransistor angelegt, die nahezu gleich der Kondensatorspannung ist, und sie ist gesperrt. Durch den zweiten Transistor fließt die Summe der Magnetisierungsströme des Transformatorkerns und der Last. Am Ende des Steuerimpulses ist der Transistor gesperrt, der Magnetisierungsstrom wird durch eine Diode, einen Kondensator und eine Wicklung geschlossen. Eine Entsperrspannung, die gleich der Differenz zwischen der Kollektorspannung des ersten Transistors und der Kondensatorspannung ist, wird an die Steuerelektrode des zweiten Transistors angelegt. Der zweite Transistor ist entsperrt, wodurch der Magnetisierungsstrom in die entgegengesetzte Richtung fließen kann.

Aufgrund des Kondensators fließt der Magnetisierungsstrom kontinuierlich durch die Impulswiederholungsperiode von der Steuereinheit und der Durchschnittswert dieses Stroms ist Null. Dies führt zu der Tatsache, daß die Entmagnetisierung Spannung der verriegelte Zustand des ersten Transistors an die Spule für die gesamte Zeit angelegt wird, wird ein Transformatorkern Magnetisierungsumkehr auf einen vollen Zyklus mit niedriger Amplitude Magnetisierungsstrom durchgeführt.

Somit werden in der vorgeschlagenen Vorrichtung die Leistungsverluste an dem Widerstand, der in der Steuerschaltung der zusätzlichen Taste enthalten ist, reduziert, indem die Spannung daran reduziert wird.

4.2 Gepulster einseitiger Gleichspannungswandler . Der Konverter.

Impulswandler der Gleichspannung (IPPN) regeln die Ausgangsspannung (Spannung an der Last), indem sie die Zeit der Zufuhr der Spannung Uo zu der Last ZN ändern. Die am häufigsten verwendeten sind Pulsbreiten- (WID) und Frequenzpuls- (PIR) Steuerverfahren. Das Prinzip des PSI basiert auf dem Schlüsselmodus des Transistors oder Thyristors, der die Spannungsversorgungsschaltung U0 zur Last periodisch unterbricht (Bild 11). Un.sr = (tp / T) * Uo, wenn der Impuls-Impuls-Verfahren wird die Ausgangsspannung wird dann durch eine Änderung der Dauer des Ausgangsimpulses tp (Abbildung 12) mit einer konstanten Wiederholungsperiode von T. gesteuert, wird der Mittelwert der Wechselrichterausgangsspannung, die durch die Formel bestimmt werden. Folglich wird die Ausgangsspannung von Null (bei bis = 0) bis Uo (ti = T) gesteuert.

Abbildung 11.

Abbildung 12.

Abbildung 13 zeigt ein Diagramm der weit verbreiteten IPPN   . Ein solcher Konverter wird als Single-Cycle bezeichnet. Der Thyristor dient als Schlüssel. Zwischen Ladung Z   n und ein Thyristor enthalten ein glättendes LC-Filter.

Abbildung 13.

Diode D, die die Funktionen einer Reverse-Diode durchführt, ist notwendig, um zu erstellen elektrische Schaltung   für den Laststrom, wenn der Thyristor ausgeschaltet ist.

Single-Ended-IPPNs arbeiten mit einer Leistung von 100 kW. Wenn mehr Energie benötigt wird, greifen Sie auf ein Multithread-IPPN zurück.

Jeder Leiter IPPN Schlüssel entriegelt wird durch erzwungene Zufuhr auf Thyristors (Transistor) Schaltimpulse erfolgt, den Thyristoren Verriegelungs periodisch aufladbaren Kondensatorspannung durchgeführt. Natürlich unterscheidet sich die Vermittlungseinheit im IPPN von ähnlichen Einheiten in autonomen Wechselrichtern.

Beachten Sie, dass die Regelung der DC-Spannung an der Last mit AC-Leistung mit Hilfe von IPPN durchgeführt werden kann. Ein kleiner Spannungsabfall über den offenen Halbleiterschlüssel und ein sehr niedriger Strom, wenn er verriegelt ist, bestimmen den hohen Wirkungsgrad der Gleichspannungs-Impulswandler. In dieser Hinsicht konkurriert ein ungesteuerter Gleichrichter, der in Verbindung mit einer IPTU arbeitet, erfolgreich mit einem gesteuerten Gleichrichter.

Der Vorteil von gepulsten DC-Wandlern im Vergleich zu Wandlern mit Selbsterregung ist, dass im IPPT Thyristoren als Schlüssel verwendet werden, die derzeit für Spannungen bis zu mehreren Kilovolt hergestellt werden. Dadurch können Sie Hochleistungsumrichter (über 100 kW) mit hoher Effizienz, kleineren Abmessungen und geringem Gewicht herstellen. Konverter haben eine breite Anwendung in Installationen erhalten, in denen die primäre Quelle der Stromversorgung das Kontaktnetzwerk, Batterien, Solar- und Atombatterien, thermoelektrische Generatoren sind.

5 Fazit

5.1 Elektromagnetische und Funkstörungen, die vom ISP verursacht werden

Es ist bekannt, dass gepulste Stromversorgungen elektromagnetische und Funkstörungen erzeugen. Tiefpassfilter in den Zuleitungsdrähten sind wichtig, um Störungen über Stromkreise zu reduzieren. Die Faradaysche Abschirmung zwischen den Wicklungen des Transformators und um die empfindlichen Komponenten herum zusammen die richtige Anordnung   In dem Block von Schaltungen, die die Felder kompensieren, werden auch elektromagnetische und Funkstörungen reduziert. Das Problem der Glättung des Sägezahnstroms erfordert die Verwendung eines Filterkondensators. Induktivität und Widerstand (in Reihe geschaltet) von Standard-Elektrolytkondensatoren beeinflussen die Welligkeits- und Störspannungen in den Ausgangssignalen. Lineare Stromversorgungen sind in energiearmen und sehr rauscharmen Quellen mit geringen Pulsationen in den Ausgangssignalen unerreicht.

5.2 Integrierte Schaltungen für SMPS

Mullard:

TDA2640

TDA2581

SGS:

L4960

Eingangsspannungsbereich - 9 - 50 V DC

Einstellbare Ausgangsspannung - von 5 bis 40 V

Der maximale Ausgangsstrom beträgt 2,5 A

Maximale Ausgangsleistung - 100 W

Eingebaute Soft-Start-Schaltung

Die Stabilität der internen Referenzquelle beträgt + - 4%

Benötigt eine sehr kleine Anzahl von Anhängen

Füllungskoeffizient - 0 - 1

Hoher Wirkungsgrad - über 90%

Eingebauter thermischer Überlastschutz: Der Chip schaltet aus, wenn die PN-Sperrschichttemperatur 150 ° C erreicht. C.

Eingebauter Strombegrenzer für den Kurzschlussschutz

L4962 (16-poliges DIP-Gehäuse, Ausgangsstrom bis 1,5 A)

L4964 (spezielles 15-poliges Gehäuse, Ausgangsstrom bis 4 A)

Texas Instruments:

TL494

TL497

Der TL497 hat einen Generator mit einer festen EIN-Zeit, aber mit einer variablen Ausgangsfrequenz. Dies ergibt die Mindestanzahl an hängenden Elementen. Die Einschaltzeit wird durch die Kapazität des zwischen Pin 3 und Masse angeschlossenen Kondensators bestimmt.

Abbildung 14.

5.3 Der Modus der IEP-Wiederholung

Bei Impulsstromversorgungen wird dieser Modus oft zur Begrenzung des Ausgangsstroms verwendet. Wenn der ISP überlastet ist, wird die Verbindung unterbrochen. Nach einem bestimmten Zeitintervall schaltet es sich ein, wenn die Überlastung weiterhin besteht, wird es sofort ausgeschaltet. Bei einigen Designs wird die Stromversorgung ausgeschaltet, bis die Stromkreissperre zurückgesetzt wird.

5.4 SMPS mit Stromunterstützung

Einige "in sich geschlossene" ISPs sind so ausgelegt, dass sie eine stabile Ausgangsspannung für mehr als ein paar Perioden aufrechterhalten, wenn die Eingangsleistung abgeschaltet wird. Dies kann erreicht werden, indem ein Eingangskondensator mit hoher Kapazität so installiert wird, dass seine Spannung während Stromunterbrechungen nicht signifikant abfällt. Die Zeitspanne, während der das SMPS die Ausgangsspannung hält, wenn keine Eingangsspannung vorhanden ist, wird oft als "Einschaltzeit" bezeichnet.

6 Referenzen

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SGS-Netzteil Anwendungshandbuch

Motorola Leistungs-MOSFET-Transistor-Datenbuch

Unitrode Halbleiter-Datenbuch

Unitrode-Anwendungshandbuch

Transformer Core Auswahl für SMPS, Mullard

Weichferrite - Eigenschaften und Anwendungen, E.C. Snelling

Switchmode - Ein Designerhandbuch, Motorola

SMPS Technologie und Komponenten, Siemens

Texas Instruments Linear Circuits Datenbuch

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Smith, K. L. Ph.D. (University of Kent), "D.C. Supplies from A.C. Sources", Electronics & Wireless World, September 1984.

Ivanov VS, Panfilov DI Komponenten der Leistungselektronik von MOTOROLA. - Moskau: DODEKA, 1998

Leistungshalbleiter International Rectifier. Trans. V. V. Tokarev. - Woronesch, 1995

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Polikarpov AG, Sergienko EF Einspannungs-Spannungswandler in Stromversorgungsgeräten REA. - M .: Radio und Kommunikation, 1989

Polikarpov AG, Sergienko EF Impulsregler und DC-DC-Wandler. - Moskau: Izd-vo MPEI, 1998

Für die Versorgung verschiedener elektronischer Geräte sind DC / DC-Wandler sehr weit verbreitet. Sie werden in Geräten verwendet computertechnologieKommunikationsgeräte, verschiedene Steuerschemata und Automatisierung usw.

Transformator-Stromversorgungen

In herkömmlichen Transformator-Stromversorgungen wird die Netzspannung mittels eines Transformators umgewandelt, der meistens auf den gewünschten Wert abgesenkt wird. Die Niederspannung wird durch eine Diodenbrücke gleichgerichtet und durch ein Kondensatorfilter geglättet. Falls erforderlich, wird ein Halbleiterstabilisator nach dem Gleichrichter angeordnet.

Transformatorenstromversorgungen sind in der Regel mit linearen Stabilisatoren ausgestattet. Vorteile solcher Stabilisatoren sind nicht weniger als zwei: das sind kleine Kosten und eine kleine Menge an Details im Gurtzeug. Diese Vorteile werden jedoch durch eine geringe Effizienz aufgezehrt, da ein erheblicher Teil der Eingangsspannung verwendet wird, um den Regeltransistor zu erwärmen, was zur Speisung tragbarer elektronischer Geräte völlig inakzeptabel ist.

DC / DC-Wandler

Wenn das Gerät mit galvanischen Zellen oder Akkumulatoren betrieben wird, können nur die DC / DC-Wandler die Spannung auf das gewünschte Niveau umwandeln.

Die Idee ist ziemlich einfach: Eine konstante Spannung wird in eine Wechselspannung umgewandelt, gewöhnlich mit einer Frequenz von einigen zehn oder sogar hundert Kilohertz, steigt an (nimmt ab) und wird dann gleichgerichtet und in die Last eingespeist. Solche Wandler werden oft als Impulswandler bezeichnet.

Ein Beispiel ist ein Boost-Konverter von 1.5V bis 5V, nur die Ausgangsspannung eines Computers USB. Ein ähnlicher Low-Power-Konverter wird an Alexpress verkauft - http://ali.pub/m5isn.

Abb. 1. Konverter 1.5V / 5V

Impulswandler sind insofern gut, als sie einen hohen Wirkungsgrad im Bereich von 60..90% aufweisen. Ein weiterer Vorteil von Impulsumsetzern ist ein großer Bereich von Eingangsspannungen: Die Eingangsspannung kann niedriger als die Ausgangsspannung oder viel höher sein. Im Allgemeinen können DC / DC-Wandler in mehrere Gruppen unterteilt werden.

Klassifizierung von Konvertern

Geh runter oder bock auf Englisch

Die Ausgangsspannung dieser Wandler ist in der Regel niedriger als die Eingangsspannung: ohne einen speziellen Verlust der Erwärmung des Regeltransistors kann mit einer Eingangsspannung von 12 ... 50 V eine Spannung von nur wenigen Volt erreicht werden. Der Ausgangsstrom solcher Wandler hängt von der Lastanforderung ab, die wiederum die Schaltung des Wandlers bestimmt.

Ein weiterer englischsprachiger Name für den Down Converter Chopper. Eine der Möglichkeiten, dieses Wort zu übersetzen, ist der Chopper. In der technischen Literatur wird der Abwärtswandler manchmal als "Zerhacker" bezeichnet. Für jetzt, erinnere dich an diesen Begriff.

Step-up oder Boost in englischer Sprache

Die Ausgangsspannung dieser Wandler ist höher als die Eingangsspannung. Mit einer Eingangsspannung von 5 V können Sie zum Beispiel eine Spannung von bis zu 30 V am Ausgang erhalten, die reibungslos geregelt und stabilisiert werden kann. Oft werden Booster Booster genannt.

Universalkonverter - SEPIC

Die Ausgangsspannung dieser Wandler wird mit einer Eingangsspannung sowohl oberhalb als auch unterhalb des Eingangs auf einem bestimmten Pegel gehalten. Dies wird empfohlen, wenn die Eingangsspannung stark variieren kann. Zum Beispiel kann die Batteriespannung in einem Auto zwischen 9 und 14 V variieren, und Sie müssen eine stabile Spannung von 12 V erhalten.

Invertierende Konverter - invertierender Konverter

Die Hauptfunktion dieser Wandler besteht darin, die Ausgangsspannung mit der umgekehrten Polarität relativ zur Stromquelle zu erhalten. Sehr praktisch in Fällen, in denen beispielsweise bipolare Energie benötigt wird.

Alle genannten Wandler können stabilisiert oder unstabilisiert sein, die Ausgangsspannung kann galvanisch mit der Eingangsspannung verbunden sein oder eine galvanische Trennung der Spannungen aufweisen. Es kommt auf das jeweilige Gerät an, in dem der Konverter verwendet wird.

Um zu einer weiteren Geschichte über DC / DC-Wandler überzugehen, sollte man zumindest die Theorie allgemein umreißen.

Absenkbarer Wandler Chopper - Wandler Typ Buck

Sein Funktionsdiagramm ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Die Pfeile auf den Drähten zeigen die Richtung der Ströme.

Abb.2. Funktionsdiagramm des Chopperstabilisators

Die Eingangsspannung Uin wird dem Eingangsfilter-Kondensator Cin zugeführt. Als Schlüsselelement wird der Transistor VT verwendet, er führt das Hochfrequenzschalten des Stromes durch. Es kann ein MOSFET-Strukturtransistor, ein IGBT oder ein gewöhnlicher sein bipolarer Transistor. Zusätzlich zu diesen Teilen enthält die Schaltung eine Entladungsdiode VD und ein Ausgangsfilter - LCout, von dem die Spannung zu der Last Rn fließt.

Es ist leicht zu sehen, dass die Last in Reihe mit den Elementen VT und L verbunden ist. Daher ist die Schaltung sequentiell. Wie nimmt die Spannung ab?

Pulsweitenmodulation - PWM

Die Steuerschaltung erzeugt Rechteckimpulse mit einer konstanten Frequenz oder einer konstanten Periode, was im wesentlichen das Gleiche ist. Diese Impulse sind in Abbildung 3 dargestellt.

Abb.3. Steuerimpulse

Hier ist t die Impulszeit, der Transistor ist offen, tn ist die Pausenzeit, - der Transistor ist geschlossen. Das Verhältnis t / T wird Tastverhältnis Tastverhältnis genannt, ist mit dem Buchstaben D bezeichnet und wird in %% oder einfach in Zahlen ausgedrückt. Zum Beispiel mit D gleich 50%, es stellt sich heraus, dass D = 0,5.

Somit kann D von 0 bis 1 variieren. Mit dem Wert D = 1 ist der Schlüsseltransistor in dem Zustand vollständiger Leitfähigkeit und bei D = 0 in dem Abschalt-Zustand, einfach gesagt, geschlossen. Es ist nicht schwer zu erraten, dass bei D = 50% die Ausgangsspannung gleich der Hälfte der Eingangsspannung ist.

Es ist ziemlich offensichtlich, dass die Regulierung der Ausgangsspannung aufgrund einer Änderung der Breite des Steuerimpulses und tatsächlich durch eine Änderung des Koeffizienten D auftritt. Dieses Steuerprinzip wird (PWM) genannt. Praktisch in allem impulsblöcke   Stromversorgung über PWM-Ausgangsspannung ist stabilisiert.

In den in den 2 und 6 gezeigten Diagrammen ist die PWM in Rechtecken mit der Aufschrift "Steuerschema" "versteckt", die einige zusätzliche Funktionen ausführt. Zum Beispiel kann es ein sanfter Start der Ausgangsspannung, Fernbedienung oder Schutz des Umrichters vor einem Kurzschluss sein.

Im Allgemeinen sind Konverter so weit verbreitet, dass Firmen Hersteller sind elektronische Komponenten   haben die Veröffentlichung von PWM-Controllern für alle Gelegenheiten etabliert. Das Sortiment ist so groß, dass man nur ein ganzes Buch braucht, um sie aufzulisten. Um Converter auf diskreten Elementen zu sammeln, oder wie sie oft auf "rassypuhe" sagen, kommt niemand in den Sinn.

Darüber hinaus können fertige Konverter mit geringer Leistung bei Aliexpress oder Ebay für einen kleinen Preis erworben werden. In diesem Fall ist es für die Installation im Amateur-Design ausreichend, die Drähte an die Eingangs- und Ausgangsleitungen zu löten und die erforderliche Ausgangsspannung einzustellen.

Aber zurück zu unserer Abbildung 3. In diesem Fall bestimmt der Koeffizient D, wie viel Zeit offen (Phase 1) oder geschlossen (Phase 2) sein wird. Für diese zwei Phasen ist es möglich, die Schaltung in zwei Figuren darzustellen. Die Figuren zeigen NICHT jene Elemente, die in dieser Phase nicht verwendet werden.

Abb.4. Phase 1

Wenn der Transistor offen ist, fließt der Strom von der Stromquelle (Batterie, Batterie, Gleichrichter) durch die Induktanzdrossel L, die Last R n und den Ladekondensator Cout. In diesem Fall fließt der Strom durch die Last, der Kondensator Cout und die Drosselspule L akkumulieren Energie. Der Strom iL steigt allmählich an, der Einfluss der Induktivität der Drossel wird beeinflusst. Diese Phase wird als Pumpen bezeichnet.

Nachdem die Spannung an der Last den eingestellten Wert erreicht hat (bestimmt durch die Einstellung der Regeleinrichtung), schließt der Transistor VT und das Gerät geht in die zweite Phase - die Entladephase. Der geschlossene Transistor in der Figur ist überhaupt nicht dargestellt, als ob er nicht wäre. Aber das bedeutet nur, dass der Transistor geschlossen ist.

Abb.5. Phase 2

Bei geschlossenem Transistor VT wird keine Energie in der Drossel nachgefüllt, da die Stromversorgung unterbrochen ist. Die Induktivität L neigt dazu, eine Änderung der Größe und Richtung des Stroms (Selbstinduktion) zu verhindern, der durch die Wicklung der Drossel fließt.

Daher kann der Strom nicht sofort stoppen und schließt durch die "Diodenlast" -Schaltung. Aus diesem Grund wurde die VD-Diode als Entladungsdiode bezeichnet. In der Regel ist dies eine schnelle Schottky-Diode. Nach der Regelphase der Phase 2 schaltet die Schaltung auf Phase 1 um, der Vorgang wird erneut wiederholt. Maximale Belastung   am Ausgang des betrachteten Schema kann gleich der Eingabe sein, und nicht mehr. Um eine Ausgangsspannung zu erhalten, die größer als die Eingangsspannung ist, werden Verstärkungswandler verwendet.

Vorläufig muss nur der tatsächliche Wert der Induktivität abgerufen werden, der die zwei Betriebsmodi des Zerhackers bestimmt. Wenn die Induktivität nicht ausreicht, arbeitet der Wandler im Ripple-Current-Modus, was für die Stromversorgung völlig inakzeptabel ist.

Wenn die Induktivität ausreichend groß ist, findet der Betrieb in dem Bereich von kontinuierlichen Strömen statt, was es erlaubt, die Ausgangsfilter zu verwenden, um eine konstante Spannung mit einem annehmbaren Welligkeitsniveau zu erhalten. Im Dauerstrichmodus arbeiten Aufwärtswandler, die im Folgenden beschrieben werden.

Für eine gewisse Effizienzsteigerung wird die Entladediode VD durch einen MOSFET-Transistor ersetzt, der durch eine Steuerschaltung zum richtigen Zeitpunkt geöffnet wird. Solche Wandler werden als synchron bezeichnet. Ihr Einsatz ist gerechtfertigt, wenn die Leistung des Konverters groß genug ist.

Zunehmende Aufwärts- oder Aufwärtswandler

Aufwärtswandler werden hauptsächlich für die Niederspannungsversorgung verwendet, beispielsweise von zwei bis drei Batterien, und einige Konstruktionskomponenten benötigen eine Spannung von 12 bis 15 V bei geringer Stromaufnahme. Ziemlich oft wird der Booster-Wandler kurz und deutlich als das Wort "Booster" bezeichnet.

Abb.6. Funktionsdiagramm des Aufwärtswandlers

Die Eingangsspannung Uin wird an den Eingangsfilter Cin angelegt und an den in Reihe geschalteten L- und Kommutierungstransistor VT angelegt. Die Diode VD ist mit dem Verbindungspunkt der Spule und dem Drain des Transistors verbunden. Die Last Rn und der Nebenschlußkondensator Cout sind mit dem anderen Anschluß der Diode verbunden.

VT-Transistor von einer Steuerschaltung gesteuert, die ein stabiles Frequenz-Steuersignal mit einem variablen Tastverhältnis D erzeugt, in der gleichen Weise wie bei der Beschreibung der Zerhackerschaltung gerade oben beschrieben (Fig.3). Die Diode VD blockiert zum richtigen Zeitpunkt die Last vom Schlüsseltransistor.

Wenn der Schlüsseltransistor offen ist, ist der rechte Ausgang der Spule L mit dem negativen Pol der Stromversorgung Uin verbunden. Der zunehmende Strom (der Effekt der Induktanz beeinflusst) von der Stromquelle fließt durch die Spule und der offene Transistor, die Energie sammelt sich in der Spule an.

Zu dieser Zeit blockiert die VD-Diode die Last und den Ausgangskondensator von der Schlüsselschaltung, wodurch die Entladung des Ausgangskondensators durch einen offenen Transistor verhindert wird. Die Last in diesem Moment wird durch die in dem Kondensator Cout gespeicherte Energie versorgt. Natürlich fällt die Spannung am Ausgangskondensator ab.

Sobald die Ausgangsspannung als ein etwas niedriger sein wird vorbestimmter (durch die Steuerschaltung Einstellungen bestimmt wird), schließt sich ein Schlüsseltransistors VT und die Energie in der Induktionsspule durch die Diode VD gespeichert lädt den Kondensator Cout, die die Last einspeist. In diesem Fall wird die Selbstinduktivität der Spule L zu der Eingangsspannung addiert und zu der Last übertragen, daher ist die Ausgangsspannung größer als die Eingangsspannung.

Wenn die Ausgangsspannung den eingestellten Stabilisierungspegel erreicht, öffnet die Steuerschaltung den Transistor VT und der Vorgang wird von der Phase des Energiespeichers wiederholt.

Universalwandler - SEPIC (Single-Ended-Primärinduktivwandler oder ein Wandler mit asymmetrisch belasteter Primärinduktivität).

Solche Wandler werden hauptsächlich verwendet, wenn die Last eine geringe Leistung hat und die Eingangsspannung in Bezug auf den Ausgang mehr oder weniger variiert.

Abb.7. Funktionsdiagramm des SEPIC-Konverters

Sie ist der Schaltung des in Fig. 6 gezeigten Aufwärtswandlers sehr ähnlich, weist jedoch zusätzliche Elemente auf: den Kondensator C1 und die Spule L2. Es sind diese Elemente, die den Betrieb des Wandlers in der Art der Spannungsreduzierung sicherstellen.

SEPIC-Wandler werden in Fällen verwendet, in denen die Eingangsspannung stark variiert. Ein Beispiel ist der 4V-35V zu 1,23V-32V Boost Buck Spannung Step Up / Down Converter Regler. Es ist unter diesem Namen in chinesischen Läden verkauft Konverter, das Schema ist in Abbildung 8 gezeigt (klicken Sie auf das Bild, um zu vergrößern).

Abb.8. Schematische Darstellung   der SEPIC-Konverter

Abbildung 9 zeigt das Aussehen der Platine mit der Bezeichnung der Hauptelemente.

Abb.9. Aussehen des SEPIC-Konverters

Die Figur zeigt die Hauptteile gemäß Fig. 7. Es wird auf das Vorhandensein von zwei Spulen L1 L2 hingewiesen. Auf dieser Basis kann festgestellt werden, dass dies der SEPIC-Konverter ist.

Die Eingangsspannung der Platine kann im Bereich 4 ... 35V liegen. In diesem Fall kann die Ausgangsspannung innerhalb von 1,23 ... 32 V eingestellt werden. Die Betriebsfrequenz des Umrichters beträgt 500 kHz, bei kleinen Baugrößen von 50 x 25 x 12 mm liefert die Karte eine Leistung von bis zu 25 W. Der maximale Ausgangsstrom beträgt bis zu 3A.

Aber hier ist es notwendig, eine Bemerkung zu machen. Wenn die Ausgangsspannung auf 10 V eingestellt wird, kann der Ausgangsstrom nicht höher als 2,5 A (25 W) sein. Bei einer Ausgangsspannung von 5V und einem maximalen Strom von 3A beträgt die Leistung nur 15W. Hier gilt es vor allem nicht zu übertreiben: entweder die maximal zulässige Leistung nicht überschreiten oder den zulässigen Strom nicht überschreiten.

Bis vor kurzem am häufigsten netzteile   hatte transformatorschaltung   mit einem Gleichrichter und einem kapazitiven Filter. Im Laufe der Zeit wurden sie durch Stromversorgungen ersetzt, die auf Impulsstromrichtern basieren. Schaltnetzteile   günstig unterscheiden spezifische Macht. Hochfrequenz-Transformatoren   haben kleinere Abmessungen und benötigen geringere Kosten kupferdraht   was die Kosten für das gesamte Produkt als Ganzes erheblich reduziert. Dennoch werden die Übertragungskreise der industriellen Frequenz von 50 (60) Hz hinsichtlich ihrer Einfachheit und Zuverlässigkeit weiterhin relevant sein.

Klassifizierung

Die Versorgungsspannungswandler können wie folgt klassifiziert werden:

1. Nach Art der Versorgungsspannung:
      permanent;
      Variable;
      universell.
2. Durch den Spannungsumwandlungsfaktor:
      steigend;
      Absenken.
3. Durch den Charakter der Ausgangsstrom-Spannungs-Kennlinie (VAC):
      nicht stabilisiert;
   stabilisiert;
      einstellbar.
4. Nach Art des grundlegenden Konvertierungsschemas:
      Niederfrequenz-Transformator;
      Impulsdrossel;
      Impuls-Single-Cycle-Flyback, Direktfluss;
      Impuls-Zweitakt-, Brücken- und Halbbrückenschaltungen;
      Wechselrichter;
      Thyristor- und Triac-Wandlerschaltungen.

Niederfrequenz-Transformator-Schaltungen

Abbildung 1.   Wechselstromtransformator

Transformer Schemata sind einfach und zuverlässig. Sie werden verwendet, um eine sinusförmige Wechselspannung zu wandeln. Das Grundschema ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Umrechnungsfrequenz entspricht der angelegten Netzfrequenz, in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle 50 Hz, in einigen Ländern 60 Hz und gelegentlich 400 Hz für die Versorgung spezieller Geräte.

Klassifizierung durch den Spannungsumwandlungsfaktor

Der Umrechnungsfaktor der Transformatorschaltung ist gleich dem Verhältnis der Leistung nennspannung   zur Eingabe:

Für K<1 схема является abnehmend. Dies ist der häufigste Typ von Transformatorumrichtern mit industrieller Frequenz. Es wird häufig in Stromversorgungen für Haushalts- und Industrieelektronik verwendet.

Wenn K\u003e 1, ist das Schema inkrementell. Es wird in Fällen verwendet, in denen eine höhere Spannung in Bezug auf die Primärspannung erforderlich ist. Manchmal wird es als Basisschaltung in Wechselrichter-Konvertern verwendet, sowie zum Erhalten hohe Belastungenbeispielsweise zum Zuführen eines Magnetrons zu Mikrowellenöfen und dergleichen.

Bei K = 1 ändert sich der Wert der Ausgangsspannung praktisch nicht in Bezug auf die Eingangsspannung. Dieses Schema wird manchmal zur galvanischen Trennung verwendet, wenn es notwendig ist, den Einfluss der Netzspannung auf das zu speisende Objekt oder aus Gründen der elektrischen Sicherheit auszuschließen.

Klassifizierung der Ausgangsstrom-Spannungs-Kennlinie

Ungeregelte Transformatoren

Sie haben eine Primärwicklung und eine oder mehrere Sekundärwicklungen, meistens galvanisch von der Primärwicklung getrennt. Die VAC hängt von einer Reihe von Bedingungen ab und ist unverändert.

Einstellbare Transformatoren - Spartransformatoren

Abbildung 2.   Autotransformator

Autotransformatoren   sind für die stufenlose oder stufenweise Regelung der Ausgangsspannung ausgelegt. Meistens haben sie eine Wicklung, die gleichzeitig die Rolle von primär und sekundär spielt, und die Spannungsregelung erfolgt durch Schalten des Ausgangsanschlusses zwischen den verschiedenen Wicklungsleitungen.

Die Eingangsklemme des Autotransformators ist nicht mit der Klemme verbunden, sondern mit einem kleinen Versatz zu mehreren Klemmen in der Mitte der Wicklung. Dies ermöglicht es Ihnen, ein Umwandlungsverhältnis sowohl unter als auch über 1 zu erreichen. Das Schalten des Ausgangs zu den Wicklungsleitungen erfolgt durch einen Stapelschalter oder durch ein ähnliches Schaltgerät.

Wenn die Ausgangsspannung gleichmäßiger eingestellt wird, werden Autotransformatoren mit einer modifizierten Konstruktion verwendet. Die gesamte Wicklung ist in einer Schicht auf dem Ringkern der Windungen zur Windung mit einem kleinen Spalt zwischen den Windungen gewickelt. Ein Teil der Isolierung von der Endseite der Toroidwicklung ist von dem Leiter entfernt, um zu ermöglichen, dass die Schaltvorrichtung mit jeder Windung verbunden ist. Für den Kontakt mit den Wicklungen wird ein Gleit- oder Rollengraphitschieber verwendet. Dank dieser Konstruktion wird ein sanfteres Umschalten zwischen den Anschlüssen (den von der Isolierung befreiten Stellen) vorgenommen, und durch Bewegen des Läufers fast entlang der gesamten Wicklung des Transformators kann eine Ausgangsspannung von Null bis zum Maximalwert des Übersetzungsverhältnisses erhalten werden. Aufgrund eines solchen speziellen Aufbaus und der Möglichkeit einer solch tiefen Regelung des Ausgangsspannungswertes werden solche Autotransformatoren üblicherweise als Labor-Autotransformatoren bezeichnet oder abgekürzt LATR. Vereinfacht elektrische Schaltung   LATRA ist in Abbildung 2 dargestellt.

Transformatorschaltungen mit Gleichrichter

In den meisten Fällen benötigen elektronische Geräte für Industrie und Haushalt Strom von einer Gleichstromquelle. Um dies zu erreichen, sind die Transformatorschaltungen mit einem Halbleitergleichrichter ergänzt, und ein Glättungskondensator ist enthalten, um die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung zum Ausgang der Gleichrichterschaltung zu glätten. Die Grundschaltung ist in Fig. 3 gezeigt und kann in Abhängigkeit von den Anforderungen für die I-V-Charakteristik der Stromversorgung kompliziert sein.

In einigen Fällen sind Spannungen mit unterschiedlichen Pegeln erforderlich, um verschiedene Schaltungsblöcke zu versorgen, oder ausgewogene Quelle   Stromversorgung mit einem durchschnittlichen Punkt. Zu diesem Zweck werden Mehrwicklungstransformatoren verwendet, wobei jede Wicklung verschiedene Spannungen oder Schultern eines separaten Gleichrichters mit einem kapazitiven Filter aufweist, der mit jeder Wicklung verbunden ist.

DC-Schalt-Impuls-Wandler

Wenn es erforderlich ist, das Gerät von einer Spannung mit einem niedrigeren Wert in Bezug auf die verfügbare Versorgungsspannung zu versorgen, stabilisatorschaltungen   auf der Grundlage von Spannungsteilern - Transistoren oder integrale Stabilisatoren. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß dann, wenn eine wesentliche Verringerung der Versorgungsspannung gegenüber der Primärwicklung erforderlich ist, eine dem Quadrat des Stromes ihrer Last proportionale Wärme an dem Regelelement (Transistor, Stabilisator-Mikroschaltung) freigesetzt wird. Bei einer signifikanten Lastleistung führt diese Umwandlung zu erheblichen Energieverlusten und einer Verringerung der Effizienz. Für eine effizientere Umformung der Versorgungsspannung werden Impulswandler verwendet, auf deren Betrieb aufgebaut wird frequenzimpuls   oder pulsbreite   Modulation.

Um den Prozess der Pulsmodulation zu verstehen, betrachten Sie die Schaltung in Abbildung 4. Die Eingangsklemmen "Common" und "Uip" werden mit der Spannung der Primärquelle versorgt. Die Taste SA1 wird durch die Steuervorrichtung in dem Pulsmodus gesteuert, wobei die Kondensatorladungsschaltung C1 durch den Ballastwiderstand Rb periodisch geschlossen und geöffnet wird. Wenn die SA1-Taste geschlossen wird, beginnt der Kondensator zu laden, die Spannung an ihm steigt allmählich an. Wenn der Schlüssel geöffnet wird, stoppt die Ladung. Wird die Last abgeschaltet, bleibt die Spannung am Kondensator bis zur nächsten Tastensperre unverändert. Wenn die Last an den Ausgang angeschlossen ist, ist der Kondensator entladen, die Spannung an ihm sinkt. Wenn wir diesen sich wiederholenden Prozess für eine lange Zeit betrachten, dann werden sich signifikante Schwankungen in der Spannung am Ausgang des Geräts unter Last bemerkbar machen. Daß diese Fluktuationen nicht so signifikant waren, reicht es aus, die Zeit des Lade- und Entladevorgangs des Kondensators zu verkürzen, d.h. Erhöhen Sie die Frequenz der Schaltimpulse auf akzeptable Werte.

Das Spannungsniveau am Ausgang eines solchen Wandlers hängt von dem Verhältnis der Schließstellung des Schlüssels zum Zeitpunkt der Offenstellung und der Größe der Last ab. Wenn angenommen wird, dass die Last konstant ist, dann ist der Spannungspegel direkt proportional zu der Pulsdauer in der Periode. Das Verhältnis der Impulsbreite zur Wiederholungsperiode wird Impulsfüllfaktor genannt:

wobei D das Tastverhältnis der Impulse ist, t die Impulsbreite und T die Impulswiederholungsperiode ist.

Je höher das Tastverhältnis ist, desto höher kann die Ausgangsspannung des Wandlers angehoben werden. Um den Betrieb eines solchen Wandlers zu untersuchen, ist es möglich, die in Fig. 5 gezeigte Grundschaltung zusammenzusetzen.

Die Taste VT1 wandelt die Ladeschaltung des Kondensators C1 über einen Vorschaltwiderstand (Strombegrenzungswiderstand) Rb um. Der Pull-up-Widerstand Rp beschleunigt den Elektronenfluss aus dem Basisbereich zum Zeitpunkt der Verriegelung des Schlüssels VT1. Ro ist der Widerstand, der den maximalen Strom der Tastenbasis VT1 begrenzt. VT2 - der Schlüssel zum Steuern der Strombasis des Transistors VT1. Sein Zweck besteht darin, den Betrieb der Schaltung mit dem Signal des Generators bezüglich der Minus-Versorgung in Einklang zu bringen, es ist im Prinzip egal, ob das Generatorsignal invertiert und relativ zur Stromversorgung an der Basis der VT1-Taste angelegt wird.

Sie können den Füllfaktor auf verschiedene Arten ändern. Betrachten wir sie getrennt.

Pulsbreitenmodulation (PWM)

Wenn sich die Wiederholungsfrequenz von Impulsen der gleichen Dauer ändert, ändert sich nur die Dauer der Pausen zwischen ihnen. Die Dauer der Impulse ist ein konstanter Wert, sie begrenzt die maximal mögliche Frequenz, die der Generator bei dem maximal möglichen Tastverhältnis erreicht, dh wenn die Gleichheit erreicht ist

Die Frequenz ist gleich

Abbildung 6 zeigt das Prinzip der Frequenz-Puls-Modulation. Rote Gerade "a" - bedingt lineare Zeitabhängigkeit der Spannung am Filterkondensator C1 (Diagramm in Fig. 5) während des Ladevorgangs (Taste VT1 ist geschlossen). Grüne Gerade "b" - bedingt lineare Zeitabhängigkeit der Spannung am Filterkondensator, wenn dieser zur Last entladen wird. t ist die Impulsdauer, die für alle Impulse gleich ist. T1, T2, T7 und Tn ist die Impulswiederholungsperiode der entsprechenden Reihenfolge. Wie im obigen Beispiel dargestellt, können die Pulswiederholungsperioden unterschiedlich sein und den Durchschnittswert der Energie beeinflussen, die von der primären Quelle zum Ausgang übertragen wird.

Im unteren Teil der Figur ist ein theoretisch wahres Diagramm der Spannung über dem Filterkondensator gezeigt, das aus Segmenten besteht, die eine periodisch wiederholte Ladung / Entladung widerspiegeln. Die blaue Kurve zeigt den Mittelwert der Spannung am Wandlerausgang. Der horizontale Teil dieser Kurve zeigt die Art der Stabilisierung der Ausgangsspannung - Ust.

Pulsbreitenmodulation (PWM)

Wenn die Pulswiederholungsperiode konstant ist, dh wenn sich die Pulsfrequenz nicht ändert, wird die Modulation durch Ändern der Pulsdauer durchgeführt, während die Dauer der Pausen umgekehrt proportional ist. Das Prinzip ist der Frequenz-Puls-Modulation ähnlich.

Impulsbreite Modulation 7. Im Gegensatz zu dem PFM dargestellt ist, ist die Impulswiederholungsperiode T konstant ist, sondern die Impulsdauer in der Größenordnung von T1, T4, Tn auf dem erforderlichen Pegel des modulierten Ausgangsmenge variiert.

Der Unterschied der betrachteten Verfahren macht es möglich, verschiedene Schaltungslösungen anzuwenden, um eine Aufgabe auszuführen.

Das Anwenden von Frequenz- oder Pulsbreitenmodulation kann den Ausgangswert begrenzen, stabilisieren oder dynamisch anpassen. Abbildung 8 zeigt Beispiele für die PFM- und PWM-Steuerung.

Schaltung von Pulswandlern

Betrachtet man die Schaltung in den 4 und 5 ist es möglich, die Aufmerksamkeit auf einen großen Nachteil einer solchen Lösung zu zahlen: durch den Ballastwiderstand Rb fließt ein Strom in einer geschlossenen Art und Weise proportional zu dem Spannungsabfall über ihm. Infolgedessen führt der Widerstand einen Teil der Energie in Form von Wärme ab, was eine Verringerung der Effizienz zur Folge hat. Um diesen Nachteil zu überwinden, anstelle eines Ballastwiderstandes in impulsschaltungen   Induktive Elemente werden verwendet - Drosseln und Impulstransformatoren.

Die Drossel begrenzt den Anstieg des Stroms entlang der Vorwärts- (ansteigenden) Flanke des Impulses. Von dem Moment an, in dem die Drossel in der Schaltung zur vollständigen magnetischen Sättigung des Kerns eingeschaltet wird, speichert sie Energie in Form eines Magnetfeldes. Nach dem vollständigen Sättigung des Kerns selbst wenn der Strom, die Drosselklappe nicht in der Lage ist, mehr Energie zu speichern, was zu Energie weiter zu erhöhen beginnt in Form von Wärme freigesetzt zu werden, die Verluste und reduzieren die Effizienz führen kann. Daher muss die Schaltung so berechnet werden, dass die maximale Pulsdauer auf den Zeitpunkt der vollen Sättigung begrenzt ist. Wenn der Drosselkreis entlang der hinteren (abfallenden) Flanke des Impulses bricht, nimmt das Magnetfeld der Drosselklappe infolge des Anhaltens des Stromflusses schnell ab. Die Verringerung des Magnetfelds verursacht das Auftreten eines magnetischen Induktionsspannungsimpulses mit entgegengesetzter Polarität an den Enden der Drosselspule in Bezug auf die angelegte Spannung während des Durchflusses durch die Stromspulenwicklung. Diese Spannung kann so geschaltet werden, dass die Energie des Impulses zur Versorgung der Last genutzt wird. So die Drossel, begrenzend, sammelt der Strom Energie, und zwischen den Impulsen kann die gespeicherte Energie zur Last übertragen oder sie zur Primärquelle zurückbringen. Dadurch werden Energieverluste mit einer signifikanten Abnahme der Ausgangsspannung relativ zur Eingangsspannung selbst bei hoher Last reduziert.

Das Auftreten eines Gegen-EMK-Impulses in der Spulenwicklung kann nicht nur dazu verwendet werden, den Wirkungsgrad der Vorrichtung zu erhöhen, wenn die Spannung begrenzt ist, sondern auch, um die Ausgangsspannung relativ zu der Eingangsspannung zu erhöhen.

Der Nachteil der Drosselwandler ist die Unmöglichkeit einer galvanischen Trennung des Ausgangs von der primären Versorgungsspannungsquelle. Die galvanische Trennung kann durch den Einsatz von Impulstransformatoren mit getrennten Wicklungen der Primär- (Sekundär-) und Sekundärspannungen erreicht werden. Transformatorschaltungen können sowohl im Einzelzyklus-Modus (Gasmodus) als auch im Gegentakt-Modus arbeiten.

Typische Schaltungen von Kaskaden von Impulsstromrichtern unter Verwendung von induktiven Elementen - Drosseln und Impulstransformatoren

Schemata von Endstufen von Single-Ended-DC-Spannungswandlern mit einer Drosselklappe

DC-Drossel-Wechselrichter

Abbildung 9 zeigt die Ausgangsstufe. SA1 ist ein Schalter, der von der Schaltung gesteuert wird. Wenn der Schlüssel zu dem anfänglichen Zeitpunkt eingeschaltet wird, wird die Differenz der Spannung der Stromversorgung in Bezug auf die Ausgangsspannung an die Drossel angelegt. Dann, wenn die Drossel magnetisiert ist, steigt der durch sie fließende Strom allmählich an, und der Spannungsabfall daran nimmt ab. Wenn der Strom durch die Drossel fließt, wird der Filterkondensator C1 geladen, und die Drossel akkumuliert Energie in dem Magnetfeld des Kerns. Wenn der Schlüssel an den Enden der Wicklung L1 geöffnet wird, tritt ein umgekehrter Spannungsimpuls auf. Wenn eine Rückwärts-EMK in der Drosselklappe vorliegt, pendelt die Impulsdiode DV1 den gelösten Anschluß ihrer Wicklung mit dem Minuszeichen C1. Als Ergebnis ist die gespeicherte Energie in dem Magnetfeld der Drossel nicht verloren, sondern wird für eine zusätzliche Ladung des Filterausgangskondensators in den Intervallen zwischen den Impulsen verbraucht.

Gleichstrom verstärkender Gleichstromwandler

Wenn die Schaltung (Fig. 10) an die primäre Konstantspannungsquelle angeschlossen ist, wird der Kondensator C1 durch die Drosselspule L1 und die Diode (Schottky-Diode) DV1 geladen. Die Spannung an ihm erreicht die Spannung der Stromquelle, abzüglich des Spannungsabfalls an der Drossel und der Diode.

Die Drossel wird so berechnet, dass, wenn die SA1-Taste während des Betriebs der Last offen ist, der Laststrom nicht zu einer signifikanten Sättigung des Drosselkerns führt.

Beim Schließen wird der Schalter SA1 zu der Drossel die Energieversorgungsspannung angelegt wird, die Strom dadurch zu, und sammelt sich Energie in dem Kern des magnetischen Feldes bis zum vollständigen Sättigung. Die Diode VD1 schließt den Schlüssel unter der Wirkung der Sperrspannung, wobei das Schließen des Kondensators C1 ausgeschlossen ist.

Nach einiger Sättigung des Kerns wird der Schlüssel geöffnet.

Im Moment des Öffnens der Taste auf der Drosselklappe entsteht ein Spannungsimpuls umgekehrter Polarität. Eine Spannung, die gleich der Summe der Spannungen der primären Energiequelle und der Spannung des Impulses an der Drossel ist, erscheint an der Anode der Trenndiode. Die Diode öffnet und der Kondensator C1 lädt sich auf.

Aufgrund der Tatsache, dass der Ausgang des Wandlers zum Zeitpunkt der Öffnung des Drosselrückwärtsschalter Spannungsimpulses eine Erhöhung der Spannung der Primärquelle erzeugt, können wir eine höhere Spannung als die Spannung der Primärquelle bekommen.

Auf der Grundlage dieses Schemas ist es möglich, Konverter mit zu bauen geregelte Spannung   Ausgang, aber die Einstellung ist nur von der Spannung der Primärquelle möglich, was den Umfang dieser Lösung begrenzt.

Beispiel für Transistorschaltungen von Endstufen von Drosselkonvertern

Um Experimente zu den betrachteten Typen von Drosselwandlern durchzuführen, ist es möglich, die Kaskadenschaltungen auf den in den 11 und 12 gezeigten Transistoren zusammenzusetzen.

Ungesättigter Impulstransformator

Wenn an den monopolaren Spannungsimpulstransformator Anwendung aufgrund der steilen Charakteristik der Hystereseschleife ist die Restspannung im Kern nicht entfernt wird, und bei jedem aufeinanderfolgenden Impulse erreicht, bei dem einen Wert die Änderung des Magnetfelds, das von Anfang bis zum Ende des Impulses vernachlässigbar wird. Da die Übertragung von Energie in dem Transformator Magnetfeld durchgeführt wird, zu ändern, wird die Größe davon deutlich verringert, wenn der Kern einseitig die Energiemenge verringert magnetisiert ist, die die Lage ist, den Transformator in einer Betriebsperiode zu vermitteln, d.h. seine Wirksamkeit. In solchen Fällen wird manchmal gesagt, dass der Transformator ist mit einer konstanten Komponente des Magnetisierungsstroms gesättigt.

In seiner Essenz ein Transformator mit einem offenen Magnetkern ist eine Drossel, wobei Sekundärwicklungen vorhanden sind.

In der Arbeit von Einzelzyklus-Konvertern werden zwei Phasen des Zyklus unterschieden:

1. anregung der EMK gegenseitiger Induktion in der Sekundärwicklung während der Erhöhung der Magnetflussintensität mit steigendem Primärstrom (Magnetisierung des Kerns);
2. anregung EMF gegenseitige Induktion in der Sekundär während des Zerfalls des magnetischen Flusses Intensität Wicklung des Primärstromrücksetzen (entmagnetisieren den Kern).

Das Entfernen der Nutzleistung von der Sekundärwicklung ist entweder in der ersten Phase des Zyklus oder in der zweiten Phase zweckmäßig. Wenn die Nutzlast der Sekundär in dem ersten Phasenwandler Wicklung „einen forward“ genannt, der zweiten - „Flyback“.

Ein Straight-Through-Konverter, der einen ungesättigten Pulstransformator verwendet

Fig. 13 zeigt ein Diagramm der Leistungsstufe eines Vorwärtsweg-Pulswandlers.

Wenn die Taste VT1 geöffnet wird, wenn der Steuerimpuls angelegt wird, wird die Versorgungsspannung an die Primärwicklung T1 angelegt. Der Primärstrom beginnt zu steigen, wenn der Kern gesättigt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird bewirkt, dass der magnetische Fluss des Kerns eine Erhöhung der Induktionsspannung an der Sekundärwicklung mit einer Polarität, bei der die Schaltdiode VD1 geöffnet wird, Aufladen des Kondensators C1 und Zuführen der Last.

Wenn VT1 Schlüssel verriegeln, der durch die Primärwicklung fließenden Strom stoppt, die Intensität des Magnetfeldes verursacht beginnt in der entgegengesetzten Richtung zu variieren, d.h. Abnahme. Die Reduzierung der Intensität des magnetischen Kerns induziert einen Fluß in der Sekundärwicklungsspannung der umgekehrten Polarität bei der die Diode VD1 geschlossen ist. Beide Wicklungen sind nicht geladen, und als Folge die Enden aller Wicklungen der Spannungsimpuls ist ein Mehrfaches der Größe der Primärspannungsquelle sein. Dieser Impuls kann auch die gepulste Diode beschädigen, wenn sie ihre maximale Sperrspannung überschreitet, und transistorschlüssel. Daher müssen solche Schaltungen mit Schutzschaltungen ergänzt werden.

Schutzverfahren variiert werden kann, wobei die Figur zeigt nur eine mögliche Ausführungsform. Hier wird zum Zeitpunkt der Impuls der reversen Überspannung Vdd es Beschaltungsdiode, einem Snubber-Kondensator Cg Ergebnis Kette Shunts der primäre während des Durchgangs eines scharfen Spannungsimpuls Wicklung und der Widerstand Rd etwas verringert die Menge des Gesamtspannungsimpuls geöffnet wird.

Rückwärtswandler mit einem ungesättigten Impulsübertrager

Die Schaltung in 14 wiederholt die Schaltung in 13. Der Unterschied besteht darin, dass die Sekundärwicklung eine Änderung der Anschlüsse aufweist. Wenn Sie bereits die Zeichen "*" von Bildern der T1-Wicklungen bemerkt haben, haben viele von Ihnen das vermutet herkömmliche Bezeichnung   der Beginn der Wicklungen.

Nun, wenn der Schalter in dem Primärwicklungsstrom Öffnung beginnt c Magnetisierung des Kerns zu erhöhen, aber in der Sekundärwicklung induzierten Spannungsdiode VD1 wird geschlossen, und die gesamte Energie (ohne Verluste) wird durch die Primär übertragen Wicklung in dem Magnetfeld des Kerns ansammeln, bis sie vollständig gesättigt ist. Beim Arretieren des Schlüssels durch die Primärwicklung fließenden Strom stoppt, und in der sekundärseitig induzierten Spannung umgekehrter Polarität, die Diode VD1 öffnet, einen Kondensator C1 geladen und die Last zu liefern.

In diesem Fall haben wir die Nutzlast von der Sekundärwicklung während der Entmagnetisierung des Kerns während der Wechselrichterbetriebes Zyklusprogression entfernt. Daher der Name - "Flyback".

Reverse Phase bei konstanter Last des Wechselrichters ist aktiv und in der Primärwicklung sollte kein gefährlicher surge sein, nachdem den Primärkreis zu öffnen. Wenn die Last jedoch variabel ist, kann der Schlüssel im Leerlauf ausfallen. Dazu muss das betrachtete Schema mit einer Schutzkette ergänzt werden, die dem Diagramm in Abbildung 13 ähnelt.

Die oben betrachteten Schemata von Kaskaden von Eintakt-Umsetzern sind nur im Bereich niedriger Leistungen geeignet, etwa bis zu 100 VA.

Schemata von Endstufen von Gegentaktwandlern von Gleichspannung unter Verwendung von Impulstransformatoren

Leistungstransformatoren sind ein Schlüsselelement der Geräte zur Umwandlung der Versorgungsspannung. Wie bereits erwähnt, unterliegen Einzelzyklus-Betriebsarten erheblichen Einschränkungen hinsichtlich ihrer Anwendung und Effizienz. Für eine vollständigere Nutzung aller nützlichen Eigenschaften von Impulstransformatoren werden sie in verwendet schemata der Push-Pull-Konvertierung. Dadurch kann nicht nur der Wirkungsgrad, sondern auch die Umrichterleistung wesentlich erhöht werden.

Betrachten wir drei Grundschemata von Leistungskaskaden von Zweitakt-Impuls-Wandlern.

Schema der Leistungsstufe eines Zweitakt-Impulswandlers mit dem Ausgang des Mittelpunktes der Primärwicklung

Die Schaltung in Fig. 15 verwendet einen Impulstransformator T1 mit zwei Primärwicklungen I und II, die in Reihe geschaltet sind, d.h. Das Ende einer Wicklung ist mit dem Anfang der zweiten verbunden. Diese Verbindung bildet den Mittelpunkt, an den einer der Pole des Netzteils angeschlossen ist, in diesem Fall positiv. Die freien Anschlüsse der Primärwicklungen sind über die Leistungsschalttasten VT1 und VT2 mit dem Gegenpol der Stromversorgung verbunden.

Der vollständige Betriebszyklus dieser Schaltung besteht in der abwechselnden Einbeziehung der Wicklungen I und II in die Stromversorgungsschaltung. Beispielsweise beim Öffnen der Taste VT1 erregt die Wicklung I einen magnetischen Fluss im Kern einer bestimmten Magnetfeldstärke. Beim Schließen von VT1 wird der magnetische Fluss des Kerns auf einen Restwert gedämpft. Dies ist der erste Schritt der Arbeit. Als nächstes wird der Schlüssel VT2 geöffnet, während Strom durch die Wicklung II fließt, wodurch ein magnetischer Fluß der entgegengesetzten Richtung bezüglich des ersten Taktzyklus erzeugt wird. Zur gleichen Zeit schafft es der Kern, vollständig zu entmagnetisieren und dann wieder mit einem magnetischen Fluss umgekehrter Polarität zu sättigen. Wenn der Schlüssel VT2 geschlossen ist, nimmt der magnetische Fluss ebenfalls auf den Restwert ab. Dies ist der zweite Taktzyklus des Konverters.

Arbeiten im Zweitakt-Modus erlaubt es alle Vorteile des Impulstransformators einen Kern mit einer hohen magnetischen Permeabilität aufweist, und erfordert nicht die Einführung eines nicht-magnetischen Spalts in dem Magnetkreis.

Wenn wir kurz das Wesen der Implementierung der Gegeangeben, ist dies eine periodische Änderung der Richtung des Stroms in der Primärwicklung.

Halbbrückenschaltung der Leistungskaskade eines Zweitakt-Impulswandlers

In der Halbbrückenschaltung (Fig. 16) wird der Strom in der Primärwicklung durch Wiederaufladen der Kondensatoren C2 und C3 erzeugt.

Während beide Schalter nach der Versorgungsspannung geschlossen sind, werden die oberen und unteren Arm Halbbrückenkondensatoren C2 und C3 annähernd gleichmäßig aufgeladen und über die gemeinsame Anschlussspannung etwa gleich der Hälfte der Versorgungsspannung ausgebildet ist.

Wenn der Schlüssel VT1 geöffnet wird, wird der Start (gekennzeichnet mit "*") der Primärwicklung I an den Pluspol der Stromversorgung angeschlossen. In diesem Fall beginnt sich der Kondensator C2 zu entladen, und C3 wird geladen. Das Potential des gemeinsamen Punktes der Kondensatoren wird dazu neigen, an den positiven Pol der primären Energiequelle gezogen zu werden.

Wenn VT1 geschlossen ist und VT2 geöffnet ist, wird der Beginn der Wicklung vom positiven zum negativen Pol der primären Stromquelle umgeschaltet. In diesem Fall wird ein zuvor erwogener symmetrischer Prozess beobachtet - C3 wird entladen und C2 wird geladen. Ihr gemeinsamer Punkt mit der Primärwicklung wird tendenziell zur Minus-Versorgung gezogen.

Als Ergebnis der oben beschriebenen zwei Zyklen des Wandlers wird die Wechselrichtung des elektrischen Stroms in der Primärwicklung erzeugt wird, wird es den alternierenden magnetischen Fluß in dem Transformatorkern einzuleiten, und die Strömung induziert eine Wechselspannung an der Sekundärwicklung.

Zu Schaltzeiten können an den Klemmen der Primärwicklung Spannungsimpulse auftreten, die die Tasten beschädigen können, daher sind beide Tasten zu Schutzzwecken von Schutzdioden VD1 und VD2 überbrückt.

Brückenschaltung der Leistungskaskade eines Zweitakt-Pulswandlers

Die Brückenschaltung (Brücke) besteht aus vier Armen, die durch die Tasten VT1-VT4 gebildet werden. Die Brücke hat zwei Diagonalen. Eine Diagonale ist mit der primären Energiequelle verbunden. Die Primärwicklung I des Impulstransformators T1 ist mit der zweiten Diagonalen verbunden.

Um eine Primärwicklung des magnetischen Wechselflusses im Transformatorkern zu erzeugen, werden die Schlüsselpaare VT1, VT4 und VT2, VT3 abwechselnd geschaltet.

Schutzdioden VD1, VD2, VD5 und VD6 tauschen bei Schaltimpulsen an der Primärwicklung diese so aus, dass die unbelastete magnetische Feldenergie zur primären Stromquelle zurückkehrt.

Totzeit (Pause)

Wenn das Steuersignal entfernt wird, braucht der Transistor einige Zeit, um vollständig zu schließen. Wenn der Schlüssel (Schlüssel-Paar in der Brückenschaltung) kann nicht geschlossen werden oder nicht vollständig geschlossen ist, und der zweite Schlüssel (Schlüsselpaar) geöffnet wird, die Quelle der primären Stromversorgungsschaltung erzeugt werden öffentliche Schlüssel geshuntet. In diesem Fall werden die Transistoren eine signifikante Wärmemenge zuweisen, im Überlastbereich arbeiten oder sogar ausfallen. Um dies zu vermeiden, wird eine spezielle Pause zwischen den Startup-Uhren eingeführt - die Zeit, die benötigt wird, um die Schlüssel, die in der abgeschlossenen Messung gearbeitet haben, vollständig zu sperren. Diese Zeit wird als "Totpause" oder "Totzeit" bezeichnet.

Regulierende und stabilisierende Modi

Für alle betrachteten Schemata der Pulsumformer ist das allgemeine Prinzip der Organisation des Prozesses der Regulierung und Stabilisierung der Ausgangsparameter charakteristisch - pulsmodulation. Fig. 18 zeigt ein Blockdiagramm der Organisation des Umwandlungsprozesses mit Steuerung der Ausgangsspannung und des Stroms.

Die primäre Stromversorgung PI liefert das Impulsmodulationsschema der SIM und der Ausgangsstufe des VC mit Energie. Die Pulsmodulationsschaltung erzeugt ein Steuersignal, das auf dem Steuerkanal der Steuereinheit übertragen wird. Die Ausgangsstufe des VC als Ergebnis der Umwandlung der Versorgungsspannung der primären Quelle des UI erzeugt eine Spannung an der Last H, die von der SCN-Spannungsüberwachungsschaltung gesteuert wird. Der Laststrom wird von der Stromüberwachungsschaltung CTK überwacht. Steuerschemata auf den Rückkopplungskanälen COST und COSF bilden Informationssignale an den Eingängen des Pulsmodulationsschemas des SIM. Basierend auf diesen Signalen erzeugt das SIM die notwendigen Eigenschaften des Steuersignals, das über den Steuerkanal der CU der Ausgangsstufe des VC zugeführt wird.

Dieses Blockdiagramm zeigt die komplexeste Version des Umrichters, die mehrere Parameter gleichzeitig steuern und steuern kann, wie Strom, Spannung und Last. In einigen Fällen ist eine einfachere Version ausreichend. Wenn beispielsweise nur eine Spannungsregelung erforderlich ist, ist es möglich, die Stromsteuerschaltung beispielsweise zum Liefern einer niedrigen Leistung auszuschließen elektronisches Gerät. Wenn nur eine Stromüberwachung erforderlich ist, kann die Spannungssteuerungsschaltung eliminiert werden, was normalerweise erforderlich ist, wenn Stromversorgungen für LED-Matrizen erzeugt werden. Eine vollständige Schaltung mit Spannungs- und Stromsteuerung kann für die Entwicklung nützlich sein ladegeräte, wenn Strom und Maximum begrenzt werden sollen zulässige Belastungoder allgemein, um einen komplexeren Algorithmus für den Betrieb der Umwandlung unter Verwendung von Mikrocontrollerschaltungen zu erzeugen.

Fazit

In der Impuls-Technologie gibt es viele Nuancen, die beim Entwurf berücksichtigt werden müssen, aber diese sind engere Themen, die in spezifischen Lösungen angesprochen werden müssen. Die bereitgestellten Informationen sind allgemein, Fakten finden. Es ist unmöglich, in einem Artikel die Vielfalt und die exotischen Schaltkreise abzudecken. Aber welches Gerät auch immer Sie nicht beachten müssen, die zugrunde liegenden Prinzipien sind praktisch unverändert. Nachdem Sie die Grundlagen gelernt haben, werden Sie sicherlich die Schaltungen jeder Komplexität verstehen.

Mit freundlichen Grüßen, Michail Stashkov.