Spesso nella pratica radioamatoriale è necessario ottenere varie tensioni stabilizzate per alimentare i dispositivi. Molto spesso questi scopi sono raggiunti da:

• stabilizzatori parametrici(basato su un diodo zener a basso consumo di corrente del dispositivo);

• stabilizzatori lineari su base transistor o basato su stabilizzatori LM78XX, LM317. Le attuali capacità di tali stabilizzatori sono limitate a 1,5 Ampere. Inoltre, un altro fattore che limita la gamma di applicazioni di questi stabilizzatori è la conversione della tensione di ingresso in tensione di uscita con il rilascio di una grande quantità di calore, cioè se la tensione di ingresso è di 20 Volt e uno stabilizzatore con una tensione di uscita di 9 Volt, gli 11 Volt extra verranno convertiti in calore. In questo caso, il case dell'IC si riscalda a temperature piuttosto elevate e per rimuoverlo è necessario un radiatore, pasta termica e, con correnti di carico elevate, un raffreddamento forzato da parte di una ventola, che richiede anche alimentazione;

• stabilizzatori di impulsi. Questi stabilizzatori convertono la tensione di ingresso CC in oscillazioni pulsate con la loro successiva stabilizzazione. Uno dei rappresentanti di questo settore degli stabilizzatori è l'IC LM2596. Essenzialmente si tratta di un convertitore di impulsi con un gran numero di modalità operative. A causa dell'assenza di processi lineari nel mondo interno dell'IC, le perdite di calore sul corpo sono minime. Il collegamento di un microcircuito richiede un numero minimo di allegati, a seconda degli scopi richiesti. Un tipico collegamento è mostrato in figura.

La soluzione di maggior successo per radioamatori e artigiani è l'implementazione di questo microcircuito in una versione regolabile: LM2596ADJ. La scheda tecnica può essere visualizzata qui.

Basandosi sul microcircuito, l'industria popolare cinese produce un'ampia gamma di moduli convertitori cc-cc già pronti, sia buck che boost. Uno di questi è questo modulo step down dc-dc.

Il prodotto ha le seguenti caratteristiche:

• tensione in ingresso: 4 V ~ 35 V
• Voltaggio in uscita: 1,23 V ~ 30 V
• Corrente di uscita: 2 A (nominale), 3 A (massima con dissipatore di calore)
• efficienza di conversione: 92%
• ondulazione in uscita:< 30 мВ
• frequenza di conversione: 150 kHz
• intervallo operativo della temperatura: - 45 ~ + 80 C (indicatori molto condizionati)
• dimensione del modulo: 43 * 21 * 14 mm.

L'unica cosa necessaria prima di iniziare il funzionamento è impostare la tensione di uscita richiesta al minimo e controllarla sotto carico.

Va notato che la tensione di ingresso deve essere almeno 1,5 V maggiore della tensione di uscita. Se necessario, installando un radiatore sul chip e utilizzando il raffreddamento forzato, è possibile ottenere una corrente di uscita di 4,5 Ampere. Tuttavia, questa modalità operativa è estrema e, a causa del basso costo del modulo, è meglio utilizzarne diversi in parallelo. Come nel caso dell'LM78XX, gli alimentatori bipolari possono essere realizzati sulla base di questi moduli.

Per fare ciò, al posto del condensatore di ingresso (C1, C2), degli stabilizzatori LM7805 (ecc.) e dei condensatori di uscita, dovrebbero essere installati moduli step-down monitorati. Oltre alle caratteristiche di cui sopra, il modulo è dotato di protezione da cortocircuito e temperatura. Quando il microcircuito raggiunge una temperatura di 125 gradi Celsius, il funzionamento dell'IC si interrompe e riprende solo dopo che si è abbassato. Pertanto, è molto, molto difficile disabilitare il modulo IC.

Nella mia pratica, ho utilizzato questi moduli per alimentare caricabatterie per batterie al litio (insieme a un controller di carica), radio, lettori mp3 e potenti LED con limitazione della corrente resistiva. In una parola, l'ambito di applicazione del modulo è piuttosto ampio.

Per fare un confronto, ho prima alimentato il ricevitore radio da uno stabilizzatore basato su LM7809 con un raddrizzatore di rete su un trasformatore, quindi ho sostituito il circuito LM7809 con questo modulo. Di conseguenza, lo sfondo a bassa frequenza nell'altoparlante è scomparso. Purtroppo il produttore del modulo non ha installato un diodo di protezione all'ingresso per evitare che il circuito si guasti a causa di un'inversione di potenza, ma potete farlo voi stessi. Soprattutto per il sito: Nikolay Kondratyev, Donetsk

Discuti l'articolo STOP AI CONVERTITORI

1.2.1. Principio di funzionamento e caratteristica corrente-tensione (volt-ampere) del diodo

1.2.2. Tipi di diodi

1.3. Transistori bipolari

1.3.1. Il principio di funzionamento di un transistor.

1.3.2.Tensione statica del transistor

1.4. Transistor unipolari (ad effetto di campo).

1.4.1. Transistori ad effetto di campo con giunzione p-n.

1.4.2. MDP - transistor.

1.5. Tiristori

1.5.1. Classificazione dei tiristori

1.5.2. Principio di funzionamento di un tiristore a diodi

1.5.3. Il principio di funzionamento di un tiristore triodo.

2. Amplificatori

2.1.Scopo e classificazione degli amplificatori

2.2. Il principio di costruzione degli stadi amplificatori.

2.3. Stadio amplificatore con emettitore comune.

2.4. Amplificatori multistadio accoppiati a condensatori.

2.5. Amplificatori di potenza.

2.5.1 Amplificatore di potenza in classe A con collegamento a trasformatore del carico (Figura 2.6)

2.5.2. Amplificatore di potenza push-pull (Figura 2.7)

2.6. Amplificatori di feedback

2.7.Amplificatori CC (UPT)

2.8. Amplificatori operazionali (amplificatori operazionali).

2.8.1. Amplificatore invertente (Figura 2.19)

2.9.1. Comparatori. grilletto di Schmitt

2.9.2. Multivibratori

2.9.3. Monostibratori

3. Raddrizzatori

3.1. Raddrizzatore monofase non controllato a onda intera con uscita zero.

3.2.1. Funzionamento di un raddrizzatore con carico attivo-induttivo.

3.2.2. Funzionamento del raddrizzatore con carico attivo-capacitivo

3.3. Raddrizzatore a ponte monofase

3.4. Raddrizzatore a ponte con punto zero del trasformatore

3.5. Raddrizzatore trifase con terminale zero

3.6. Raddrizzatore a ponte trifase

3.6. Raddrizzatore monofase controllato

4. Commutazione di tiristori a operazione singola

4.1. Nodi di commutazione parallela.

4.2. Nodi di commutazione seriale

5. Commutazione di convertitori DC-DC

5.1. Metodi di regolazione della tensione continua pulsata

5.2. IPP con commutazione in parallelo e circuito di commutazione collegato in parallelo al tiristore di potenza

5.3. IPP con commutazione seriale

6. Invertitori.

6.1. Invertitori di corrente autonomi (AIT)

6.1.1. Invertitore di corrente parallelo monofase.

6.1.2. Aria trifase parallela

6.2. Invertitori risonanti autonomi (aria).

6.2.1. Aria sequenziale

6.2.2. Serie aria con controdiodi.

6.3. Invertitori di tensione autonomi.

6.3.1. Metodo per generare la tensione di uscita dell'inverter sotto forma di impulsi di polarità alternata e di uguale durata.

6.3.2. Metodo dell'ampiezza dell'impulso per generare e regolare la tensione di uscita dell'inverter.

6.3.2.1. Larghezza con la forma della curva della tensione di uscita in base ai parametri di carico.

6.3.2.2. Larghezza con forma della curva della tensione di uscita indipendente dai parametri di carico.

6.3.3. Formazione di una curva della tensione di uscita dell'inverter a ridotto contenuto armonico.

7. Optoelettronica

7.2. Fotorilevatori.

2. Fotodiodi.

3. Fototransistor (Figura 7.8).

4. Fototiristori.

7.3. Guide luminose e semplici fotoaccoppiatori

8. Tecnologia digitale

8.1.Assiomi, leggi, identità e teoremi dell'algebra della logica

8.2. Elementi logici basati su diodi e transistor bipolari.

8.2.1. Elemento logico o.

8.2.2. Elemento logico e.

8.2.3. L'elemento logico no.

8.2.4. Elemento logico o no.

8.2.5. Elemento logico e non.

8.3. Parametri degli elementi logici.

8.4.Elementi logici basati su transistor ad effetto di campo.

8.4.1. L'elemento logico no.

8.4.2. Elemento logico o no.

8.4.3 Elemento logico e non.

5. Commutazione di convertitori DC-DC

Figura 5.1

Gli IPPN sono progettati per modificare il valore della tensione continua. Servono per fornire al carico una tensione costante U N, diversa dalla tensione della fonte di alimentazione E. In questo caso, a volte è necessario stabilizzare U n quando E e la corrente di carico cambiano o cambiano U n secondo una determinata legge indipendentemente da E.

La tensione di uscita di tali convertitori è caratterizzata da una sequenza di impulsi rettangolari con una durata t e una pausa t p (Figura 5.1), la cui ampiezza è vicina a E, e il valore medio della tensione di uscita U n.

Il principio di funzionamento dell'IPPN si basa sulla modalità operativa chiave del dispositivo a semiconduttore di controllo, che collega periodicamente la fonte di alimentazione E al circuito di uscita del convertitore.

5.1. Metodi di regolazione della tensione continua pulsata

La regolazione della tensione di uscita dell'IPPN viene effettuata mediante metodi a impulsi modificando i parametri dei segnali di uscita. I metodi più utilizzati sono quelli basati sull'ampiezza dell'impulso, sulla frequenza dell'impulso e la loro combinazione.

Il metodo di controllo dell'ampiezza degli impulsi (PWM) viene eseguito modificando la durata (ampiezza) degli impulsi di uscita t e con un periodo di ripetizione costante T=const;
. Valore medio della tensione di uscita del convertitore a WID:

, (5.1)

Dove
- coefficiente di regolazione.

Secondo questa formula, l'intervallo di regolazione della tensione di uscita dell'IPPN con WID va da zero (t e =0; γ=0) a E (t e =T; γ=1).

Figura 5.2

La regolazione della frequenza degli impulsi (PFR) viene effettuata modificando la frequenza di ripetizione degli impulsi di uscita
con la loro costante di durata t e =const. Le capacità di regolazione del convertitore sono caratterizzate dal rapporto:
(5.2)

La tensione di uscita E corrisponde alla massima frequenza di ripetizione degli impulsi pari a e tensione di uscita pari a zero
.

L'uso combinato di SHIR e CHIR consiste nel modificare due parametri degli impulsi di uscita t e e e si chiama combinato.

Consideriamo i principi più comuni per la costruzione di schemi IPP (Figura 5.2.a). Mostreremo convenzionalmente l'elemento di regolazione sotto forma di una chiave, la cui funzione viene solitamente eseguita da un tiristore o da un transistor di potenza. Il circuito di uscita comprende un carico Z n di natura attivo-induttiva e, se necessario, una induttanza di livellamento L f. A volte vengono utilizzati filtri anti-aliasing più complessi, ad esempio un filtro LC a forma di L. Il diodo VD 0 è progettato per creare un circuito per il flusso della corrente di carico quando l'interruttore K è aperto.

Consideriamo i processi che si verificano in un tale convertitore. A intervalli dello stato di accensione t 1 -t 2, t 3 -t 4, t 5 -t 6, la tensione è collegata all'ingresso del filtro livellatore, U out = E, il diodo VD 0 è chiuso. La corrente in scorre attraverso il carico lungo il circuito (+E)-K- L f -Z n – (-E). Durante gli intervalli di spegnimento t 2 -t 3, t 4 -t 5 non c'è collegamento tra il circuito di uscita e la fonte di alimentazione, ma la corrente attraverso il carico continua. È supportato dall'energia accumulata dagli elementi reattivi - l'induttore L f e l'induttanza di carico L n ed è chiuso tramite VD 0 per cui U out = 0. Senza tenere conto delle cadute di tensione attraverso le resistenze attive dell'induttore L f e dei fili di alimentazione U n =U out, viene determinata dal valore medio di U out (t) e si trova utilizzando le formule 4.1 e 4.2. La corrente i n è costituita da tratti di salita e discesa esponenziale con una costante di tempo
. Corrente media
.

Quando si passa a potenze di carico elevate (oltre 100 kW), sorgono difficoltà nella costruzione di convertitori secondo lo schema considerato. Sono causati da correnti elevate e dalla necessità di utilizzare un gran numero di tiristori collegati in parallelo. Inoltre, la progettazione di un'induttanza ad alta induttanza è difficile da implementare. I generatori di alimentazione ad alta potenza vengono eseguiti secondo il principio multiciclo, basato sulla connessione parallela di convertitori T-separati che funzionano su un carico comune da una fonte di corrente continua comune.

Convertitore di tensione boost switching 12 24 220 e altri...

Il problema di ottenere in un veicolo pesante la tensione necessaria per alimentare stazioni radio, elettronica automobilistica e apparecchiature di comunicazione (12-14 Volt) può essere risolto in diversi modi.

Il più semplice è prendere la tensione richiesta da una batteria. Ma le conseguenze di tali “esperimenti” sono tristi: dopo un po’ la batteria dovrà essere buttata via. Un altro modo “civile” è installare nell'auto un dispositivo che consentirà di ottenere la tensione necessaria senza danneggiare l'impianto elettrico standard dell'auto. Attualmente vengono prodotti due tipi di dispositivi simili, fondamentalmente diversi l'uno dall'altro.

Gli ingegneri possono scegliere tra un'ampia gamma di controller per regolatori di tensione tra i principali fornitori. I dispositivi moderni hanno ampiamente superato le principali carenze dei progetti legacy, utilizzando tecniche come il controllo della tensione per i modelli controllati in tensione e la compensazione dell'inclinazione per i modelli controllati in modalità corrente.

Il risultato di queste innovazioni è che gli ingegneri hanno un’ampia scelta di entrambi i tipi di topologie. I controller controllati in tensione sono consigliati quando sono possibili ampie variazioni nei carichi di linea o di uscita in presenza di carichi bassi in applicazioni rumorose e quando sono necessarie più tensioni di uscita con una buona regolazione incrociata.

Primo gruppo- Questi sono stabilizzatori di tensione lineari (adattatori). L'essenza di questo tipo di stabilizzazione è che la tensione “in eccesso” “rimane” sull'elemento di regolazione. In questo caso la corrente che fluisce dalla batteria (Iacc. Fig. 1) è uguale alla corrente che fluisce nel carico utile (In. Fig. 1), e poiché la tensione in ingresso è doppia della tensione in uscita, la potenza consumata dalla batteria è 2 volte superiore alla potenza consumata dal carico utile, ovvero L'efficienza di tale stabilizzatore (adattatore) è del 50% (e in realtà anche inferiore). Proviamo a sostituire i numeri reali per chiarezza. Prendiamo la corrente del carico utile In = 20 Ampere.

Convertitori di impulsi flyback e forward

I dispositivi in ​​modalità corrente sono consigliati per applicazioni in cui la potenza di uscita è elevata corrente o alta tensione, dove è richiesta la risposta più rapida a una frequenza specifica, dove le variazioni della tensione di ingresso sono limitate e in applicazioni in cui il costo e il numero di componenti devono essere mantenuti a un livello basso. minimo.

Maggiore potenza erogata

Vorrei esporre in questa pagina i punti principali di quella che è stata la mia tesi principale. L'opera completa è sempre disponibile per il download. La tipologia scelta in questo caso è la terza, ovvero funzionerà solo con il valore efficace della tensione che il dispositivo fornisce per ottenere la regolazione della grandezza che si vuole controllare. Il motivo principale è la semplicità della progettazione e della costruzione, che porta anche ad una grande efficienza economica della soluzione.

Rakk. = Iacc. x Uacc. = 20 A x 28 V = 560 Watt

Rn. = Dentro. x Un. = 20 A x 14 V = 280 Watt

La differenza di queste potenze (280 Watt) viene rilasciata sotto forma di calore, riscaldando il radiatore stabilizzatore. Per dissipare tale potenza per un lungo periodo di tempo è necessario un enorme radiatore. In realtà, questi stabilizzatori (adattatori) sono realizzati su radiatori molto più piccoli, il che significa che se il produttore dichiara che la corrente massima dello stabilizzatore è di 20 A, allora sarà possibile il funzionamento continuo dello stabilizzatore con una corrente di 6-7 A. , non più. Questi convertitori sono ottimali per alimentare stazioni radio e apparecchiature audio perché... Questi dispositivi consumano la corrente massima solo per un breve periodo.

Regolazione della parte del segnale di potenza che arriva al carico; questo è ciò che fanno i convertitori di angolo di fase. In entrambi i casi la tensione viene parzialmente sottratta, da qui nasce il termine “trasformazione parziale” che identifica indistintamente le due tipologie. Di seguito è riportato uno schema elettrico ugualmente valido per le due tipologie. Come sarà ovvio, la parzializzazione della tensione viene effettuata da uno o più dispositivi di potenza a semiconduttore, i quali, tra alimentazione e carico, forniscono e scollegano tensione a quest'ultimo.

Il secondo gruppo è dispositivi a impulsi. La differenza fondamentale tra i circuiti switching è che permette di ottenere alimentatori con efficienza elevata, fino al 90%. In tali convertitori la tensione “extra” non viene dissipata sotto forma di calore, ma viene convertita in corrente “aggiuntiva” in uscita. A loro volta, i dispositivi a impulsi possono essere suddivisi in due sottogruppi:

Scelta di una strategia di controllo

Il carico viene collegato non appena l'impulso colpisce il gate dei due tiristori. Una volta interrotto l'impulso, il carico si spegne automaticamente non appena la tensione inverte la polarità. Poiché questo non è il nostro caso, ci concentriamo sul controllo dell'angolo di fase. La scelta della strategia di controllo è fondamentale per la prestazione finale. Questa strategia può effettivamente conferire al regolatore la capacità di pilotare ottimamente carichi resistivi, ma è completamente inutile se il carico contiene componenti induttive.

• stabilizzatori di tensione a impulsi / efficienza fino al 90%
• convertitori di tensione a impulsi (alimentatori) / efficienza fino all'80%

Una caratteristica distintiva dei convertitori di impulsi è l'isolamento galvanico delle tensioni di ingresso e di uscita (ovvero contengono un trasformatore), che elimina anche la possibilità teorica che la tensione di ingresso raggiunga l'uscita in caso di malfunzionamento del convertitore stesso.

Per comprendere meglio i problemi associati a questo tipo di carico, considerare lo schema sopra. Come già accennato, al segnale di trigger vengono alimentati solo i gate di due tiristori, uno dei quali inizia a funzionare e viene generata corrente nel circuito. L'angolo di lancio sarà indicato con α. Alla fine di questo semiciclo, apparirà nuovamente un nuovo segnale di trigger dopo l'angolo α e il ciclo si ripeterà. La differenza tra l'angolo di estinzione e l'angolo di innesco sarà indicata con δ e sarà l'angolo di conduzione. Nel caso di carico induttivo la situazione cambia: supponiamo il tiristore T1. si accende durante la semionda positiva e poi lascia passare tutta la corrente di carico.

La base degli elementi e i circuiti moderni hanno reso possibile la creazione di convertitori di impulsi e stabilizzatori di tensione che forniscono:

1. Funzionamento a lungo termine alla massima corrente di carico.
2. Regolazione automatica della potenza in uscita (non devi preoccuparti di sovraccarichi, nemmeno di cortocircuiti). Il sistema di limitazione della potenza stesso rileverà il sovraccarico e limiterà la potenza in uscita a un livello sicuro.
3. Grazie all'elevata efficienza, sono garantite condizioni termiche normali e, di conseguenza, elevata affidabilità e dimensioni ridotte.
4. La potenza consumata dalla batteria è solo il 10-15% in più rispetto al consumo del carico.
5. La presenza di isolamento galvanico delle tensioni di ingresso e di uscita nel convertitore (cioè contiene un trasformatore) elimina anche la possibilità teorica che la tensione di ingresso raggiunga l'uscita. Nello stabilizzatore è installato un limitatore di tensione potente ed altamente efficiente.
6. Forse l'unico inconveniente dei dispositivi a impulsi sono le possibili interferenze radio; il loro livello dipende dal produttore (costo) del convertitore; I convertitori economici non sono consigliati per alimentare stazioni radio e ricevitori.

Convertitore di tensione a commutazione

Per trasformare la tensione da un livello all'altro vengono utilizzati convertitori di tensione CC a impulsi che utilizzano dispositivi di memorizzazione induttivi. In tali convertitori, la potenza di uscita viene regolata modificando l'intervallo di tempo di esposizione al carico in due modi:

Grazie alla presenza della componente induttiva T1, questa non verrà interrotta dal passaggio della tensione a zero, dopodiché la tensione assumerà valore negativo. Invece, passerà allo stato "Off" quando la corrente che lo attraversa viene annullata e le forme d'onda sono mostrate nella figura in basso a destra. Questo fatto include l'asimmetria della forma d'onda più un valore di tensione non desiderato. Questo inconveniente viene superato utilizzando una strategia di controllo che eccita il gate dei tiristori con un impulso lungo. questo presenta lo svantaggio minore: infatti segnali di gate continui comportano perdite maggiori e richiedono corrente maggiore.

Frequenza degli impulsi;

Larghezza di impulso.

Il principio di funzionamento di un convertitore di tensione boost a impulsi è quello di creare una modalità transistor durante la quale l'intero circuito di alimentazione al carico verrà periodicamente interrotto. Pertanto, il convertitore di impulsi 24 12 consente di semplificare le fluttuazioni nella durata degli impulsi di uscita con il loro periodo di variazione invariato. Un convertitore di tensione a impulsi a ciclo singolo può funzionare in un intervallo di potenza compreso tra 0 e 100 W. Se è richiesto un dispositivo di maggiore potenza, viene utilizzato un convertitore di tensione a impulsi multiciclo.

Ciò è evidente quando si pilota un cancello con una breve corsa ad impulso. La strategia diventa quindi la seguente. Viene generata una colonna di impulsi vicino al canale di alimentazione per zero. Una seconda sequenza di impulsi viene generata e ritardata di un angolo pari ad α π per azionare nuovamente il cancello.

Massima progettazione del circuito

Il ciclo si ripete e dopo una breve fase di transizione durante la quale non esiste una perfetta simmetria, il funzionamento si sposta nel sistema per garantire la corretta potenza del carico. Nella maggior parte delle applicazioni, l'intervallo di regolazione non varierà dallo 0% al 100%, ma inizierà da un valore più alto, come il 30%; ciò riguarda le esigenze dell'utente così come le restrizioni imposte dallo schema utente. Il primo servirà a regolare l'angolo α e quindi il valore effettivo di , mentre il secondo regolerà la soglia minima.

Riduzione della tensione continua. Come funziona un convertitore di tensione step-down? Dove viene utilizzato? Descrizione del principio di funzionamento. Istruzioni di progettazione passo passo (10+)

Convertitore di tensione a impulsi step-down. Progetto. Calcolo

Per ridurre la tensione CC con perdite minime e ottenere un'uscita stabilizzata, viene utilizzato il seguente approccio. La tensione continua viene convertita in impulsi con ciclo di lavoro variabile. Questi impulsi vengono quindi fatti passare attraverso un induttore. L'energia viene immagazzinata in un condensatore di accumulo. Il feedback monitora la stabilità della tensione di uscita e a questo scopo regola il ciclo di lavoro degli impulsi.

Verrà calibrato per il primo utilizzo in base al carico che dovrà erogare. La figura seguente mostra un circuito di scarica di un condensatore che ha lo scopo di scaricare la carica residua accumulata nel condensatore al termine di ciascuna metà della tensione di alimentazione.

Convertitore diretto che utilizza un trasformatore di impulsi non saturabile

La figura seguente mostra il funzionamento di questo circuito; Quando la tensione passa per 0, la carica rimanente nel condensatore polarizza direttamente due diodi alla volta, creando un circuito che scarica la tensione residua attraverso due resistori. Il circuito ha un proprio limite dovuto alla tensione di soglia dei due diodi: quando la tensione scende a 4 V, essi vengono interrotti. Pertanto, risulta che ci sarà sempre una tensione minima.

Se non è necessario ridurre le perdite, viene utilizzato uno stabilizzatore in serie continuo.

Il principio di funzionamento di un convertitore di tensione step-down si basa sulla proprietà di un induttore (induttanza) di accumulare energia. L'accumulo di energia si manifesta nel fatto che la corrente attraverso l'induttore sembra avere inerzia. Cioè, non può cambiare istantaneamente. Se viene applicata una tensione alla bobina, la corrente aumenterà gradualmente; se viene applicata una tensione inversa, la corrente diminuirà gradualmente.

In ogni caso, è stato installato un circuito di protezione da sovracorrente per proteggere il controller quando si tratta di operare in situazioni di stress. Lo scopo di questo circuito è quello di interrompere l'alimentazione del regolatore, proteggendolo così da danni e tensione eccessiva. Sono inoltre stati installati una ventola e un dissipatore di calore per facilitare la dissipazione termica. Il circuito è diviso in due parti: la prima serve ad adattare la tensione di rete di 230 V, alternata a 12 tensioni continue necessarie ad alimentare relè, ventola e circuito di misura.

All'uscita sono collegati il ​​ventilatore e la seconda parte del sistema di protezione. Il termistore modifica la sua tolleranza alle variazioni di temperatura, mentre il trimmer viene inizialmente tarato in base alla temperatura considerata critica per l'apparecchiatura. In definitiva, il circuito finale è mostrato qui a lato. Si può sostenere che in questo modo è possibile regolare l'angolo tra π e 2π e ottenere così una forma d'onda asimmetrica. Per un trasformatore la corrente massima assorbita da un circuito a 12 V è stimata in 215 mA.

Ecco una selezione di materiali per la tua attenzione: Nello schema vediamo che la centralina D1 a seconda della tensione ai capi del condensatore C2 chiude e apre l'interruttore di alimentazione. Inoltre, maggiore è la tensione C2, minore è il tempo di chiusura dell'interruttore, ovvero minore è il ciclo di lavoro (maggiore è il ciclo di lavoro). Se la tensione ai capi del condensatore C2 supera un certo valore, l'interruttore smette di chiudersi completamente finché la tensione non diminuisce. Il funzionamento di questo circuito di controllo è descritto nell'articolo sulla modulazione dell'ampiezza dell'impulso. Quindi verrà selezionato il deck da 50 V 1 A. Il relè sarà a commutazione singola da 12 V, con una corrente nominale di contatto di 10 A. Se hai bisogno di mobilitare i dispositivi mobili fuori dai cavalli civilizzati, dall'auto, probabilmente avrai problemi dopo una gita di un giorno a procurarti energia per le tue batterie. Se comprendiamo che bisogna usare la schiena, allora è chiaro che dobbiamo prestare attenzione all'importanza e all'efficacia dell'energia trasversale. Pertanto, dimentichiamo le batterie al piombo pesanti, anche economiche, con uno stabilizzatore lineare molto semplice: la loro efficienza di conversione energetica è molto bassa. Il primo valore, a sua volta, è poco modificabile poiché le sorgenti lineari di solito richiedono differenze tra ingresso e uscita, solitamente pari a 5-3 volt. Quando l'interruttore di alimentazione è chiuso, la corrente scorre lungo il percorso S1. In questo caso, all'induttore viene applicata una tensione pari alla differenza tra la tensione di ingresso e quella di uscita. La corrente attraverso la bobina aumenta in proporzione alla tensione applicata alla bobina e al tempo durante il quale l'interruttore rimane chiuso. La bobina immagazzina energia. La corrente che scorre carica il condensatore C2. Quindi, se desideri creare sorgenti da 5 V, una batteria da 6 V non funzionerà. Inoltre, dovresti aspettarti che la batteria si scarichi. Il design è davvero semplice, con componenti minimi e può essere gestito davvero da chiunque. Tuttavia, l'efficacia di questo stabilizzatore dipende dalla differenza tra le tensioni di ingresso e di uscita e la corrente che passa. Strutturalmente, quanto più pronunciata è la differenza di impedenza all'ingresso e all'uscita dello stabilizzatore, tanto minore è l'efficienza e maggiore è la quantità di energia che viene rilasciata nello spazio come calore. Un esempio di circuiti a transistor degli stadi di uscita dei convertitori a farfalla L'efficienza è di circa il 30% e dipende dalla differenza di tensione. Il problema con i regolatori lineari è solitamente la necessità di una maggiore differenza tra le tensioni di ingresso e di uscita. Offrono numerosi vantaggi significativi rispetto alle risorse lineari: maggiore efficienza energetica, tensioni di ingresso più elevate, trasformatori più grandi e, soprattutto, assenza di pipistrelli. La prima generazione di risorse commutate utilizzate nel nostro paese nel corso degli anni è stata costruita in modo comparativo ai circuiti del passato, e ora esiste un numero enorme di circuiti integrati specializzati per questi scopi. Quando l'interruttore di alimentazione è aperto, la corrente scorre lungo il percorso S2 attraverso un diodo. All'induttore viene applicata una tensione di uscita con segno opposto. La corrente attraverso la bobina diminuisce in proporzione alla tensione applicata alla bobina e al tempo in cui l'interruttore rimane aperto. La corrente che scorre continua a caricare il condensatore C2. Quando il condensatore C2 si carica, la chiave smette di chiudersi e il condensatore smette di caricarsi. L'interruttore inizierà a chiudersi nuovamente quando il condensatore C2 si scaricherà leggermente sotto carico. Dopo la compilazione, i 12 membri avevano una risorsa comune su cui lavorare. Screpolatura. In uno spazio chiuso relativamente grande, la capacità risultante non è sufficiente per collegare contemporaneamente l'illuminazione. Un altro svantaggio è il prezzo di acquisto più elevato. Puoi connettere una tale "risorsa" in pochi minuti, ma presenta diversi importanti svantaggi. Se si utilizzano più batterie è necessario avere cura di stabilizzare la tensione anche quando le batterie si stanno scaricando. Il prezzo era davvero ragionevole. Alla fine, come sempre, ha deciso di “disprezzare” la produzione asiatica. Condensatore C1è necessario per ridurre l'ondulazione di corrente nel circuito di ingresso, per selezionare da esso non la corrente pulsata, ma la corrente media. Vantaggi, svantaggi, applicabilità Le perdite di energia dipendono direttamente dal rapporto tra le tensioni di ingresso e di uscita. Quindi un convertitore buck può teoricamente generare una grande corrente di uscita a bassa tensione da una piccola corrente di ingresso ma una grande tensione, ma dovremmo interrompere la grande corrente ad alta tensione, il che garantisce elevate perdite di commutazione. Pertanto, i convertitori step-down vengono utilizzati se la tensione di ingresso è 1,5 - 4 volte maggiore della tensione di uscita, ma cercano di non utilizzarli se la differenza è maggiore. Batteria originale per videocamera Dopo l'acquisto funziona senza problemi. È interessante notare che le batterie "cinesi" differiscono l'una dall'altra per la loro capacità e potenza. Collegando alcuni componenti esterni è possibile creare un alimentatore molto decente. Se hai bisogno di più corrente in uscita, non è un problema aumentarla con un transistor di potenza aggiuntivo. Per i nostri scopi questo valore è sufficiente. Costruzione, rinascita e lutto di un monaco Un effetto secondario della maggiore efficienza è che tale sorgente non si scioglie ed è molto fredda da utilizzare. All'inizio non avevo esperienza con l'alimentatore o la batteria. Per evitare di dover portare in campo un altro contatore, nasce la prima versione del voltmetro da pannello. Analizziamo il processo di progettazione e calcolo di un convertitore step-down e testiamolo con esempi. Alla fine dell'articolo ci sarà un modulo in cui potrai inserire i parametri sorgente necessari, effettuare il calcolo online e ottenere le denominazioni di tutti gli elementi. Prendiamo ad esempio i seguenti diagrammi: Schema 1 Schema 2 Uno dei problemi con i convertitori step-down è la difficoltà di controllare l'interruttore di alimentazione, poiché il suo emettitore (sorgente) solitamente non è collegato al filo comune. Successivamente esamineremo diverse opzioni per risolvere questo problema. Per ora, concentriamoci sull'inclusione un po' non standard di un microcircuito: un controller PWM. Usiamo il chip 1156EU3. Lo stadio di uscita di questo microcircuito è realizzato secondo un classico circuito push-pull. Il punto medio di questa cascata è collegato alla gamba 14, l'emettitore del braccio inferiore è collegato al filo comune (gamba 10), il collettore del braccio superiore è collegato alla gamba 13. Collegheremo la gamba 14 al filo comune attraverso un resistore e collegare la gamba 13 alla base del transistor chiave. Quando il braccio superiore dello stadio di uscita è aperto (ciò corrisponde all'alimentazione di una tensione di gate all'uscita), la corrente scorre attraverso la giunzione dell'emettitore del transistor VT2, gamba 13, il braccio superiore dello stadio di uscita, gamba 14, resistore R6. Questa corrente sblocca il transistor VT2. In questo contesto è possibile utilizzare anche regolatori con emettitore aperto in uscita. Questi controller non hanno un braccio inferiore. Ma non ne abbiamo bisogno. Il nostro circuito utilizza un potente transistor bipolare come interruttore di alimentazione. Maggiori informazioni sul funzionamento di un transistor bipolare come interruttore di alimentazione. Un transistor composito può essere utilizzato come interruttore di alimentazione per ridurre il carico sul controller. Tuttavia, la tensione di saturazione collettore-emettitore di un transistor composto è molte volte maggiore di quella di un singolo transistor. L'articolo sul transistor composto descrive come calcolare questa tensione. Se si utilizza un transistor composito, nel modulo di calcolo alla fine dell'articolo, indicare esattamente questa tensione come tensione di saturazione del collettore-emettitore VT2. Maggiore è la tensione di saturazione, maggiori sono le perdite, quindi con un transistor composito le perdite saranno molte volte maggiori. Ma c'è una soluzione. Ciò verrà descritto più avanti nella sezione sui controller a basso consumo. C'è una tensione di uscita. Da quali elementi dipende? Ti sarò anche molto grato se potessi dirmi come calcolare correttamente i parametri di un convertitore step-down da 100 V a 28 V 1000 Watt. Grazie mille in anticipo. Descrizione e parametri di MOC3061, MOC3062, MOC3063. Applicazione nei circuiti a tiristori... Come progettare un convertitore di impulsi invertente. Come scegliere le frequenze... Microcontrollori. Stesura del programma. Strumenti di progettazione schematica... Come e con quale aiuto programmare ed eseguire il debug di microcontrollori, progettare...

Riduzione della tensione continua. Come funziona un convertitore di tensione step-down? Dove viene utilizzato? Descrizione del principio di funzionamento. Istruzioni di progettazione passo passo (10+)

Convertitore di tensione a impulsi step-down. Progetto. Calcolo

Per ridurre la tensione CC con perdite minime e ottenere un'uscita stabilizzata, viene utilizzato il seguente approccio. La tensione continua viene convertita in impulsi con ciclo di lavoro variabile. Questi impulsi vengono quindi fatti passare attraverso un induttore. L'energia viene immagazzinata in un condensatore di accumulo. Il feedback monitora la stabilità della tensione di uscita e a questo scopo regola il ciclo di lavoro degli impulsi.

Se non è necessario ridurre le perdite, viene utilizzato uno stabilizzatore in serie continuo.

Il principio di funzionamento di un convertitore di tensione step-down si basa sulla proprietà di un induttore (induttanza) di accumulare energia. L'accumulo di energia si manifesta nel fatto che la corrente attraverso l'induttore sembra avere inerzia. Cioè, non può cambiare istantaneamente. Se viene applicata una tensione alla bobina, la corrente aumenterà gradualmente; se viene applicata una tensione inversa, la corrente diminuirà gradualmente.

Ecco una selezione di materiali per la tua attenzione: Nello schema vediamo che la centralina D1 a seconda della tensione ai capi del condensatore C2 chiude e apre l'interruttore di alimentazione. Inoltre, maggiore è la tensione C2, minore è il tempo di chiusura dell'interruttore, ovvero minore è il ciclo di lavoro (maggiore è il ciclo di lavoro). Se la tensione ai capi del condensatore C2 supera un certo valore, l'interruttore smette di chiudersi completamente finché la tensione non diminuisce. Il funzionamento di questo circuito di controllo è descritto nell'articolo sulla modulazione dell'ampiezza dell'impulso. Quando l'interruttore di alimentazione è chiuso, la corrente scorre lungo il percorso S1. In questo caso, all'induttore viene applicata una tensione pari alla differenza tra la tensione di ingresso e quella di uscita. La corrente attraverso la bobina aumenta in proporzione alla tensione applicata alla bobina e al tempo durante il quale l'interruttore rimane chiuso. La bobina immagazzina energia. La corrente che scorre carica il condensatore C2. Quando l'interruttore di alimentazione è aperto, la corrente scorre lungo il percorso S2 attraverso un diodo. All'induttore viene applicata una tensione di uscita con segno opposto. La corrente attraverso la bobina diminuisce in proporzione alla tensione applicata alla bobina e al tempo in cui l'interruttore rimane aperto. La corrente che scorre continua a caricare il condensatore C2. Quando il condensatore C2 si carica, la chiave smette di chiudersi e il condensatore smette di caricarsi. L'interruttore inizierà a chiudersi nuovamente quando il condensatore C2 si scaricherà leggermente sotto carico. Condensatore C1è necessario per ridurre l'ondulazione di corrente nel circuito di ingresso, per selezionare da esso non la corrente pulsata, ma la corrente media. Vantaggi, svantaggi, applicabilità Le perdite di energia dipendono direttamente dal rapporto tra le tensioni di ingresso e di uscita. Quindi un convertitore buck può teoricamente generare una grande corrente di uscita a bassa tensione da una piccola corrente di ingresso ma una grande tensione, ma dovremmo interrompere la grande corrente ad alta tensione, il che garantisce elevate perdite di commutazione. Pertanto, i convertitori step-down vengono utilizzati se la tensione di ingresso è 1,5 - 4 volte maggiore della tensione di uscita, ma cercano di non utilizzarli se la differenza è maggiore. Analizziamo il processo di progettazione e calcolo di un convertitore step-down e testiamolo con esempi. Alla fine dell'articolo ci sarà un modulo in cui potrai inserire i parametri sorgente necessari, effettuare il calcolo online e ottenere le denominazioni di tutti gli elementi. Prendiamo ad esempio i seguenti diagrammi: Schema 1 Schema 2 Uno dei problemi con i convertitori step-down è la difficoltà di controllare l'interruttore di alimentazione, poiché il suo emettitore (sorgente) solitamente non è collegato al filo comune. Successivamente esamineremo diverse opzioni per risolvere questo problema. Per ora, concentriamoci sull'inclusione un po' non standard di un microcircuito: un controller PWM. Usiamo il chip 1156EU3. Lo stadio di uscita di questo microcircuito è realizzato secondo un classico circuito push-pull. Il punto medio di questa cascata è collegato alla gamba 14, l'emettitore del braccio inferiore è collegato al filo comune (gamba 10), il collettore del braccio superiore è collegato alla gamba 13. Collegheremo la gamba 14 al filo comune attraverso un resistore e collegare la gamba 13 alla base del transistor chiave. Quando il braccio superiore dello stadio di uscita è aperto (ciò corrisponde all'alimentazione di una tensione di gate all'uscita), la corrente scorre attraverso la giunzione dell'emettitore del transistor VT2, gamba 13, il braccio superiore dello stadio di uscita, gamba 14, resistore R6. Questa corrente sblocca il transistor VT2. In questo contesto è possibile utilizzare anche regolatori con emettitore aperto in uscita. Questi controller non hanno un braccio inferiore. Ma non ne abbiamo bisogno. Il nostro circuito utilizza un potente transistor bipolare come interruttore di alimentazione. Maggiori informazioni sul funzionamento di un transistor bipolare come interruttore di alimentazione. È possibile utilizzare un transistor composito come interruttore di alimentazione per ridurre il carico sul controller. Tuttavia, la tensione di saturazione collettore-emettitore di un transistor composto è molte volte maggiore di quella di un singolo transistor. L'articolo sul transistor composto descrive come calcolare questa tensione. Se si utilizza un transistor composito, nel modulo di calcolo alla fine dell'articolo, indicare esattamente questa tensione come tensione di saturazione del collettore-emettitore VT2. Maggiore è la tensione di saturazione, maggiori sono le perdite, quindi con un transistor composito le perdite saranno molte volte maggiori. Ma c'è una soluzione. Ciò verrà descritto più avanti nella sezione sui controller a basso consumo. Sfortunatamente, periodicamente si riscontrano errori negli articoli, questi vengono corretti, gli articoli vengono integrati, sviluppati e ne vengono preparati di nuovi; Come funziona un regolatore di tensione a ponte? Dove viene utilizzato? Descrizione del... Convertitore di tensione stabilizzato switching a mezzo ponte,... Convertitore di tensione di rete a mezzo ponte. Schema, calcolo online. Il modulo per te... Esercitazioni sulla progettazione di circuiti elettronici. Tutorial sull'elettronica.... L'arte dello sviluppo di dispositivi. Elemento base dell'elettronica radio. Schemi tipici.... Aumenta il convertitore di tensione a impulsi. Tasto di accensione - bipolare... Come progettare un alimentatore switching boost. Come scegliere un potente... Potente trasformatore di impulsi di potenza. Calcolo. Calcolare. In linea. Oh... Calcolo online del trasformatore di impulsi di potenza.... Controllo dell'induttore, dell'induttore, del trasformatore, dell'avvolgimento, dell'impianto elettrico... Come controllare l'induttore, gli avvolgimenti del trasformatore, gli induttori, i componenti elettrici... Sviluppo di alimentatori e convertitori di tensione. Schemi tipici. Nota...

REGOLATORI DI TENSIONE AD IMPULSI

1. Introduzione

2. Regolatori a commutazione Buck

3. Aumenta i regolatori di commutazione

4. Regolatore a commutazione invertente

6. Conclusioni

1. Introduzione

Gli alimentatori secondari costruiti secondo lo schema tradizionale (trasformatore, raddrizzatore, filtro livellatore e stabilizzatore) sono semplici nel design e hanno un basso livello di radiazione elettromagnetica. Tuttavia, dissipano una potenza significativa e hanno massa e dimensioni elevate. Le grandi dimensioni di tali sorgenti sono dovute al fatto che la tensione di alimentazione ha una bassa frequenza - 50 Hz. Ciò porta alla necessità di utilizzare trasformatori con una grande sezione trasversale del nucleo magnetico e all'uso di condensatori di grandi dimensioni nei filtri di livellamento.

Questi svantaggi sono tipici anche degli stabilizzatori lineari discussi nella lezione precedente. In particolare, l'efficienza di tali stabilizzatori spesso non supera il 50%. I bassi valori di efficienza degli stabilizzatori lineari sono dovuti principalmente al fatto che la potenza dissipata dal transistor di controllo risulta essere piuttosto elevata, soprattutto quando si stabilizzano basse tensioni.

Un'efficienza significativamente maggiore è fornita dai circuiti in cui l'elemento di regolazione è un interruttore (interruttore), che, con un certo periodo di ripetizione T, passa dallo stato chiuso allo stato aperto e viceversa. Come interruttori vengono utilizzati transistor bipolari o MOS. Il rapporto tra il tempo di stato aperto (chiuso) della chiave e il periodo di ripetizione T può essere regolato. Modificando questo rapporto, possiamo regolare ampiamente la tensione media attraverso il carico. Questo metodo di controllo è chiamato modulazione della larghezza dell'impulso (modulazione della larghezza dell'impulso - PWM). Un filtro passa-basso è collegato in serie all'interruttore, attenuando l'ondulazione della tensione di uscita a un valore accettabile. Tali circuiti sono chiamati regolatori a commutazione.

I componenti principali degli alimentatori switching sono induttanze, condensatori, interruttori controllati e trasformatori. Tutti questi componenti hanno perdite basse, idealmente pari a zero. Se la resistenza dell'interruttore nello stato chiuso è bassa, l'efficienza della sorgente pulsata può raggiungere il 90% o più. Le perdite di energia in un transistor utilizzato come interruttore si verificano principalmente durante l'intervallo di commutazione e sono determinate dalla durata di questo intervallo. Pertanto, migliori sono le proprietà di frequenza del transistor, maggiore è l'efficienza del regolatore di commutazione.

Elenchiamo i principali vantaggi dell'IVEP pulsato.

1. Alta efficienza.

2. Peso e dimensioni ridotte.

3. Possibilità di ottenere una tensione in uscita superiore a quella in ingresso (regolatori step-up).

Le fonti di impulsi dell'alimentazione secondaria hanno permesso di passare dalla conversione dell'energia elettrica a basse frequenze al funzionamento a frequenze di decine e centinaia di kilohertz. Ciò ha permesso di ridurre significativamente le dimensioni e il peso dei trasformatori e dei filtri di livellamento. L'avvento di potenti transistor ad alta tensione e materiali a bassa perdita per i nuclei magnetici dei trasformatori ad alta frequenza ha permesso di creare sorgenti pulsate con un ingresso senza trasformatore. Con una potenza in uscita di 100 W, tali sorgenti possono avere una potenza specifica superiore a 200 W/dm2, mentre per il PVEP tradizionale tale valore non supera i 20 W/dm2.

Indichiamo i principali svantaggi delle sorgenti pulsate.

1. Le tensioni e le correnti sono di natura pulsata. Ciò potrebbe causare interferenze ad alta frequenza nel carico e nella rete esterna. Per ridurre il livello di interferenza, è necessario utilizzare filtri anti-aliasing, un'attenta schermatura, ecc.

2. Il regolatore di commutazione e il circuito di controllo del commutatore formano un sistema di feedback. Sono necessarie misure speciali per garantire la stabilità del regolatore.

3. Gli alimentatori a commutazione, compresi i regolatori a commutazione, sono più costosi e richiedono tempi di sviluppo maggiori. I circuiti di alimentazione a commutazione sono caratterizzati da tempi maggiori

varietà di principi costruttivi. Dedicheremo diverse conferenze alla considerazione di tali fonti.

Consideriamo innanzitutto i circuiti base dei regolatori a commutazione.

2. Regolatore di commutazione buck

Il circuito del regolatore step-down è mostrato in Fig. 10.1.

L'elemento di regolazione è un interruttore, rappresentato nello schema come chiave. L'induttore L e il condensatore C formano un filtro livellatore. La frequenza di commutazione dell'interruttore deve essere elevata per garantire una bassa ondulazione della tensione di uscita. Può raggiungere centinaia di kilohertz e unità di megahertz. Aumentando la frequenza di commutazione è possibile ridurre significativamente il peso e le dimensioni del filtro anti-aliasing.

Consideriamo i processi elettromagnetici nel circuito di Fig. 10.1, che ricorrono nell'intervallo T. Quando l'interruttore è chiuso, la corrente dell'induttore aumenta e l'energia si accumula nel campo magnetico dell'induttore. Quando la chiave è aperta, la corrente dell'induttore viene chiusa attraverso il diodo aperto VD1. L'energia accumulata nel campo magnetico dell'induttore viene spesa per mantenere una tensione di uscita costante.

Consideriamo come cambia la corrente dell'induttore durante l'intervallo di commutazione T dell'interruttore. Supponiamo che la capacità del condensatore di livellamento sia molto grande, in modo che la tensione di uscita sia costante.

La modalità operativa del circuito dipende dallo stato della chiave. Indichiamo con t e – il tempo durante il quale la chiave è chiusa. Considera i seguenti intervalli di tempo.

1. Intervallo 0 ÷ t e . La chiave è bloccata. Una tensione inversa viene applicata al diodo ed è chiuso. Incremento corrente in questo intervallo

I diagrammi temporali di tensioni e correnti del regolatore di impulsi sono mostrati in Fig. 10.2.

Poiché la commutazione avviene periodicamente, la variazione totale della corrente nell'intervallo di tempo T è zero:

	io = i1			U in t e − U out T

Da questa relazione ne consegue che la tensione di uscita

Esso)

U fuori =		Uin = DUin.

Qui D = T t ed è il ciclo di lavoro dell'impulso.

L'uguaglianza (10.1) è chiamata la caratteristica di controllo di un regolatore di impulsi.

Pertanto, la tensione di uscita del regolatore di commutazione è proporzionale al ciclo di lavoro degli impulsi del commutatore. Dal momento che il D< 1 , выходное напряжение всегда меньше входного. Поэтому такой регулятор называют понижающим. Величиной выходного напряжения можно управлять, изменяя коэффициент заполнения импульсов D . Такой процесс управления называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Она широко применяется не только в импульсных источниках питания, но и в других устройствах.

La formula (10.1) è valida se la corrente non si annulla nell'intervallo 0 ÷T. Questa modalità si chiama modalità corrente continua. Se la corrente dell'induttore durante qualsiasi periodo di tempo nell'intervallo 0 ÷T diventa zero, allora modalità corrente intermittente.

Poiché la capacità del condensatore è finita, la tensione di uscita sarà pulsante. Determiniamo in che modo i valori di induttanza e capacità del filtro attenuatore influenzano l'ampiezza dell'ondulazione.

Nel valutare l'entità dell'ondulazione della tensione di uscita, per semplificare l'analisi, assumiamo che l'induttanza dell'induttore sia L → ∞; La corrente dell'induttore in questo caso ha la forma di impulsi rettangolari (Fig. 10.3). Corrente media

Iav =(1 − D) I1 .

Se la capacità del condensatore è sufficientemente grande, la sua resistenza alla frequenza della prima armonica e di quelle superiori è significativamente inferiore alla resistenza di carico:

1 C

In questo caso, possiamo supporre che la componente alternata della corrente sia chiusa attraverso il condensatore. Forme approssimative delle curve di tensione u C (t) e corrente i C (t) sono mostrate in Fig. 10.4.

Incremento di tensione u C			1 ò (1 - D ) io 1 dt = (1 - D ) DT io 1 .
uC =	1ò Iav dt=

Dall'espressione risultante ne consegue che l'ampiezza dell'ondulazione della tensione di uscita non dipende dal suo valore medio.

Per ridurre l'ampiezza delle ondulazioni della tensione di uscita, è necessario che la condizione sia soddisfatta

C ³ (1 - D ) DT io .

D u C 1

Allo stesso modo, si può dimostrare che l'ampiezza dell'ondulazione di corrente diminuisce se l'induttanza dell'induttore

L ³ (1 - D ) DT U .

D i L N

In stato stazionario, l’entità dell’ondulazione attuale non dipende dal suo valore medio.

3. Aumenta il regolatore di commutazione

Il circuito di un regolatore di commutazione boost è mostrato in Fig. 10.5. Quando l'interruttore è chiuso, il diodo è chiuso e la tensione di ingresso viene applicata all'induttore. Utilizzando le ipotesi fatte nel paragrafo precedente, determiniamo la variazione della corrente dell'induttore nell'intervallo 0 ÷ t e

		Tu dentro	t e .

Dopo aver aperto la chiave, il diodo si aprirà e si formerà un circuito in serie. L'energia immagazzinata nell'induttore viene trasferita all'uscita del circuito. In questo caso, la corrente dell'induttore diminuisce. Variazione di corrente nell'intervallo t e ÷ T

		(U fuori − U dentro )(T − t e )

Poiché il valore medio della corrente rimane invariato, la variazione totale della corrente nell'intervallo T è zero:

io1 + io2 = 0 .

Sostituendo le formule (10.2) e (10.3) nell'ultima uguaglianza, otteniamo la caratteristica di controllo del circuito mostrato in Fig. 10.5:

	U fuori =				U dentro.
				− D

Quando D > 0,5, la tensione di uscita supera quella di ingresso. Pertanto il regolatore di Fig. 10.5 si chiama crescente. La tensione di uscita può essere controllata modificando il ciclo di lavoro dell'impulso D.

Come nel convertitore buck, l'ampiezza dell'ondulazione di corrente nel circuito di Fig. 10,3 non dipende dal suo valore medio.

4. Inversione del regolatore di commutazione

Il circuito del regolatore invertente è mostrato in Fig. 10.6.

Dividere il ciclo di conversione in due cicli. Durante il primo ciclo, con l'interruttore chiuso, la corrente circola nel circuito formato dalla sorgente di tensione in ingresso, dall'interruttore e dall'induttore. Allo stesso tempo, l'energia viene immagazzinata nell'acceleratore.

Quando l'interruttore si apre, l'energia immagazzinata nell'induttore viene trasferita al condensatore e alla resistenza di carico.

Determiniamo le caratteristiche di regolazione del circuito di Fig. 10.6. Supponiamo che durante ogni ciclo la tensione sia costante e la corrente dell'induttore cambi linearmente. Con la chiave chiusa

U fuori = L T - io 2 t e .

Qui i 2 è la variazione di corrente nell'intervallo T − t e .

Il valore corrente medio per ciclo di conversione dovrebbe rimanere invariato. Pertanto, la variazione totale della corrente nell'intervallo T i 1 + i 2 = 0. Caratteristica di regolazione di un regolatore di impulsi invertente

U fuori = 1 - D D U dentro .

5. Perdite ed efficienza dei regolatori switching

Lo switch è una delle principali fonti di perdite negli alimentatori switching. A seconda della topologia del convertitore, lo switch rappresenta dal 40 al 50% delle perdite totali. Le curve di tensione e corrente nell'interruttore del convertitore di impulsi step-down sono mostrate in Fig. 10.7. Un transistor MOS viene utilizzato come interruttore.

Il numero romano I indica gli intervalli di tempo corrispondenti alla chiusura e all'apertura della chiave. Il numero II indica l'intervallo corrispondente allo stato chiuso della chiave. Come segue dalla Fig. 10.7, la parte principale delle perdite nel commutatore è costituita da perdite di conduzione e perdite di commutazione. Per ridurre le perdite di conduttività, cercano di ridurre al minimo la tensione sull'interruttore chiuso.

Un altro elemento che contribuisce in modo significativo alla perdita totale è il diodo. Il grafico della corrente del diodo nell'intervallo di commutazione è mostrato in Fig. 10.8.

La quota principale delle perdite in un diodo è costituita dalle perdite di conduzione e da recupero inverso. Le perdite associate al passaggio della corrente inversa attraverso il diodo durante l'intervallo di recupero inverso possono essere significative. La corrente inversa del diodo può causare una corrente di spunto nell'interruttore, che porterà a ulteriori perdite. Per ridurre le perdite vengono utilizzati diodi Schottky che hanno una tensione diretta inferiore.

Un altro modo per ridurre le perdite è sostituire il diodo con un transistor MOS. L'effetto della sostituzione è che la resistenza sul canale del MOSFET è molto bassa. Gli impulsi di controllo vengono applicati alle porte dei transistor MOS in modo tale che il transistor inferiore si apra solo dopo che il transistor superiore è completamente chiuso. Questo controllo degli interruttori MOS simula il funzionamento di un diodo e viene chiamato controllo sincrono.

Determiniamo approssimativamente le perdite nel regolatore di commutazione step-down mostrato in Fig. 10.1. Ciò consentirà di valutare l'influenza dei parametri del controllore sull'entità della perdita di efficienza del circuito in esame. Per semplificare i calcoli, accettiamo le seguenti ipotesi.

1. Considereremo la caratteristica corrente-tensione dell'interruttore lineare a tratti (Fig. 10.9). Nello stato chiuso, la corrente della chiave è zero e nello stato aperto

stato, la chiave ha una resistenza pari a R on. La resistenza dell'interruttore nello stato aperto non dipende dalla corrente che lo attraversa.