DC feszültség átalakítók

Ha az elektromos energia átalakításáról beszélünk, felidézhetőek a különféle transzformátorok, generátorok, különféle háztartási készülékek tápegységei, elektronikai kütyük töltői, hegesztő inverterek, sőt atomerőművek is. Az elektromos energia átalakulása minden esetben megtörténik ilyen vagy olyan formában. Elmondhatjuk, hogy a mindennapi életben különféle típusú elektromos átalakítók vesznek körül bennünket, és nehéz elképzelni ezek teljes hiányát a modern világban.

A DC/DC konverterek különösen elterjedtek az elmúlt húsz évben. Ez a félvezetőipar és általában az elektronika gyors fejlődésének köszönhető.

A nagyfrekvenciás impulzus-átalakítókat szinte kiszorították a piacról a kisfrekvenciás transzformátoros tápegységek, amelyek ma már csak a régi televíziókban és más antik készülékekben vagy egyes modern hangerősítőkben találhatók meg.

A nagyfrekvenciás transzformátor (vagy fojtó) sokkal kisebb méretű, mint az 50-60 Hz-es hálózatról történő működésre tervezett alacsony frekvenciájú vastranszformátor, ezért a kapcsolóüzemű tápegységek olyan kompaktak.Így vagy úgy, a DC / DC átalakítók még mindig tartalmaznak transzformátort (vagy fojtótekercset) a kialakításukban, de ez egyáltalán nem olyan nehéz és zajos transzformátor.

A modern DC-DC átalakítók (nevezetesen az úgynevezett DC-DC feszültségátalakítók) kínálata meglehetősen széles. Nézzük meg közelebbről, mik is pontosan a DC-DC átalakítók.

1. Miniatűr állítható jelátalakító

Ennek a kicsi, 43 mm x 21 mm-es konverternek és a hasonló modelleknek az ára 1 dollár vagy több a kínai piacokon. Ez a példány egy LM2596 chipet futtat, és a kimeneti paraméterei állíthatók. A bemenetre 4,5 és 40 V közötti egyenfeszültség, a kimeneten pedig 1,3 és 35 V közötti egyenfeszültség kerül.

A konverterrel nyerhető maximális áramerősség 3 amper, de ebben az esetben hűtőborda szükséges, ha hűtőborda nélkül használjuk az átalakítót, az átlagos áramerősség ne haladja meg a 2 ampert. Egy ilyen konverter hatásfoka elérheti a 92%-ot.

Ez a konverter a buck konverter topológiája szerint van összeállítva, és minden fő alkatrésze látható a táblán: bemeneti és kimeneti kondenzátorok, fulladás, Schottky dióda, szabályozó ellenállás és maga a mikroáramkör TO-263-5 csomagban. A fenti kapcsolási rajz nem mutat trim ellenállást, de van egy a táblán.

Ezen ellenállás nélkül az áramkör nem ad többet 5 V-nál a kimeneten, de ha a visszacsatolás nem közvetlenül a szűrő kimeneti kondenzátoráról, hanem egy feszültségosztón keresztül történik, amelyet most szereltek össze ezzel a szabályozó ellenállással, akkor jelentősen megnövelheti a kimeneti feszültség tartományát ezen a kártyán megvalósítva.

Ezen konverterek hatókörének csak a fejlesztő fantáziája szab határt. Itt táplálhatja a LED-eket, tölthet különféle hordozható eszközöket és még sok mást.

Vannak ilyen típusú boost konverterek is, amelyek egy növekvő (erősítő) konverter topológiája szerint készülnek.

A fenti képen (piros tábla) egy állítható, maximum 150 watt teljesítményű boost konverter (kiegészítő hűtés szükséges), melynek bemenete 10-30 volt, kimenete 12-35 volt táplálható.

Az előző példához hasonlóan ennek az átalakítónak a kimenetén van egy szabályozó ellenállása, amely a kimeneti feszültség kívánt értékének eléréséért felelős. A vezérlő chip a tábla hátulján található. Maga a tábla mérete 65 mm x 35 mm. Egy ilyen konverter ára 3-szor magasabb, mint az előző példában.

2. Vízálló tápegység

Ez a tápegység masszív, vízálló, epoxigyantával öntött házzal rendelkezik, amely lehetővé teszi a szállításhoz és minden egyéb olyan berendezéshez való használatát, ahol megbízhatóság és biztonság szükséges. Az inverter túlfeszültség, túlfeszültség, rövidzárlat és túlterhelés elleni védelemmel rendelkezik.

A különböző modellek bemeneti feszültségtartománya nagyon széles, és ebben a példában 9-24 volt, míg a kimenet 24 volt, maximális áramerőssége 5 amper (ebben a példában). A fotón látható doboz mérete 75mm x 75mm, magassága 31mm. Az ilyen konverterek ára a kapacitástól függően körülbelül 10-50 dollár.

Az ilyen típusú konvertereket 15-360 watt teljesítményre, 60 voltos bemeneti feszültségre és 5-48 voltos kimeneti feszültségre gyártják. Sok piacon meglehetősen gyakoriak.

3. Kapcsolja az egyenáramú tápellátást a házra

Ezek a tápegységek jellemzően flyback, push-pull vagy félhíd kapcsolóáramkörrel készülnek. 19 és 72 V közötti bemeneti feszültséghez állnak rendelkezésre, és a kimenet általában 5 és 24 V között van. Az ilyen típusú konverterek teljesítménye elérheti az 1000 wattot. A tok mérete 78 mm x 51 mm x 28 mm és 295 mm x 127 mm x 41 mm között van.

Ezek a tápegységek számos gyártótól beszerezhetők, és akár több száz dollárba is kerülhetnek. Az ilyen eszközöket gyakran használják LED-szalagok táplálására. Képesek a kimeneti feszültség finomhangolására és túlterhelés elleni védelemmel rendelkeznek.

A piacon vannak hasonló, közvetlenül a váltóáramú hálózatról táplált konvertermodellek, az úgynevezett AC-DC konverterek, de ott először a hálózati feszültséget egyenirányítják, szűrik, azaz állandóvá teszik, és csak miután szabványos nagyfrekvenciás átalakítással és egyenirányítással konstans feszültséggé alakították át egy másik szinten, vagyis alacsonyabban, ismét használt DC-DC átalakító modul.

Más konverterektől eltérően a váltóáramú hálózatról táplált konverterek szükségszerűen galvanikusan leválasztják a nagyfrekvenciás impulzustranszformátor szekunder tekercsét a primertől... Az ilyen egységekben a visszacsatoló hurok általában le van választva optocsatolók… Az igazság kedvéért meg kell jegyezni, hogy az ilyen típusú kis teljesítményű egységek keret nélküli kivitelben is kaphatók.

4. DC-DC átalakító NYÁK-ra szereléshez

Ezek a miniatűr tápegységek teljesítménye 0,25 és 100 watt között van. Számos bemeneti feszültséget tesznek lehetővé: 3-3,6 V, 4,5-9 V, 9-18 V, 13-16,6 V, 9-36 V, 18-36 V, 18-72 V, 36-72 V és 36-75 V.A gyártótól függően a tápfeszültség tartományok eltérőek lehetnek. Egyes konverterek lehetővé teszik a kimeneti feszültség beállítását és a készülék készenléti üzemmódba helyezését. A blokkok szabványos kimeneti feszültségtartománya: 5V, 12V, 15V.

A NYÁK-ra szerelhető DC-DC konverterek elektromosan le vannak választva (1500V), és a megengedett maximális hőmérséklet elérheti a 90 Celsius fokot. A fejlesztők legnagyobb érdeklődésére a 3 watt teljesítményű konverterek tartoznak. Az ilyen konverterek költsége egységtől több tíz dollárig terjed.

Minden modern ipari kapcsoló DC-DC konverter működési frekvenciája 50 kHz felett van és eléri a 300 kHz-et. Ez az állítás igaz az impulzustranszformátorokra és a ferrit fojtótekercsekre, mivel a leírt konverterekben használt transzformátorokhoz és fojtótekercsekhez mindenhol ferritmagot használnak.

Az ipari dedikált átalakító kapcsoló IC-k nagyon gyakran szigorúan beállított frekvenciával rendelkeznek, amely mindig 50 kHz felett van. Ha PWM vezérlőt használunk, akkor a megfelelő frekvenciát külső komponensek állítják be.