تحويل النبضات إلى جهد. محولات الجهد DC. التصنيف حسب طبيعة الناتج CVC

16.05.2022

دوائر بسيطة لتبديل محولات الجهد DC لتشغيل أجهزة راديو الهواة

يوم جيد هواة الراديو الأعزاء!
اليوم على الموقع ""سننظر في العديد من المخططات البسيطة ، ويمكن للمرء أن يقول بسيطًا ، محولات الجهد النبضي DC-DC(محولات جهد التيار المستمر بقيمة واحدة إلى جهد تيار مستمر بقيمة أخرى)

ما هي محولات النبض الجيدة. أولاً ، لديهم كفاءة عالية ، وثانيًا ، يمكنهم العمل بجهد دخل أقل من الناتج.
تنقسم محولات النبض إلى مجموعات:
- تنحي ، تصعيد ، قلب ؛
- مستقر وغير مستقر ؛
- معزولة جلفانياً وغير معزولة ؛
- مع نطاق ضيق وواسع من الفولتية المدخلة.
لتصنيع محولات النبض محلية الصنع ، من الأفضل استخدام دوائر متكاملة متخصصة - فهي أسهل في التجميع وليست متقلبة عند الإعداد.

المخطط الأول.
محول الترانزستور غير المستقر:
يعمل هذا المحول بتردد 50 كيلو هرتز ، ويتم توفير عزل كلفاني بواسطة محول T1 ، والذي يتم لفه على حلقة K10x6x4.5 مصنوعة من الفريت 2000 نانومتر وتحتوي على: ملف أولي - 2 × 10 لفات ، ملف ثانوي - 2 × 70 لفة من PEV-0.2 الأسلاك. يمكن استبدال الترانزستورات بـ KT501B. لا يتم استهلاك التيار من البطارية ، في حالة عدم وجود حمل.

المخطط الثاني.

يتم لف المحول T1 على حلقة من الفريت بقطر 7 مم ، ويحتوي على ملفين من 25 لفة من الأسلاك PEV = 0.3.

المخطط الثالث.
:

محول دفع وسحب غير مستقر يعتمد على هزاز متعدد (VT1 و VT2) ومضخم طاقة (VT3 و VT4). يتم تحديد جهد الخرج بعدد لفات الملف الثانوي لمحول النبض T1.

المخطط الرابع.
المحول على شريحة متخصصة:
محول نوع مثبت على دائرة كهربائية متخصصة من MAXIM. تردد التوليد هو 40 ... 50 كيلو هرتز ، عنصر التخزين هو خنق L1.

المخطط الخامس.
مضاعف الجهد على مرحلتين غير المستقر:

يمكنك استخدام إحدى الشريحتين بشكل منفصل ، على سبيل المثال الثانية ، لمضاعفة الجهد من بطاريتين.

المخطط السادس.
تبديل مثبت الصعود على شريحة MAXIM:
دائرة نموذجية لتشغيل مثبت النبض على شريحة MAXIM. يتم الحفاظ على التشغيل بجهد دخل 1.1 فولت. الكفاءة - 94٪ ، تيار الحمل - حتى 200 مللي أمبير.

المخطط السابع.
جهدان من مصدر طاقة واحد :
يسمح لك باستقبال جهدين مختلفين مستقرين بكفاءة 50 ... 60٪ وتيار حمل يصل إلى 150 مللي أمبير في كل قناة. المكثفات C2 و C3 هي أجهزة لتخزين الطاقة.

المخطط الثامن.
تبديل مثبت الصعود على الدائرة الصغيرة -2 من MAXIM:
دائرة نموذجية لتشغيل دارة دقيقة متخصصة من MAXIM. لا يزال يعمل بجهد إدخال يبلغ 0.91 فولت ، ويحتوي على حزمة SMD صغيرة الحجم ويوفر تيار حمل يصل إلى 150 مللي أمبير بكفاءة 90٪.

المخطط التاسع.
تبديل مثبت التدرج لأسفل على شريحة TEXAS:

دائرة نموذجية لتشغيل منظم باك التبديل على شريحة TEXAS متاحة على نطاق واسع. ينظم المقاوم R3 جهد الخرج في حدود + 2.8 ... + 5 فولت. يضبط المقاوم R1 تيار الدائرة القصيرة ، والذي يتم حسابه بواسطة الصيغة:
Ikz (A) \ u003d 0.5 / R1 (أوم)

الرسم البياني العاشر.
محول جهد متكامل على شريحة MAXIM:
محول جهد لا يتجزأ ، كفاءة - 98٪.

الرسم البياني الحادي عشر.
محوّلان معزولان يعتمدان على رقائق YCL Electronics:
اثنان من محولات الجهد المعزول DA1 و DA2 ، متصلان وفقًا لدائرة "غير معزولة" مع "أرضية" مشتركة.

هذا جهاز مصمم للحصول على جهد أو أكثر من مستوى آخر من جهد مستوى واحد. في بعض الأحيان يكون هذا ضروريًا للغاية في ممارستنا ، على سبيل المثال ، إذا كنا نصمم جهازًا مزودًا بمصدر طاقة منخفض الجهد من بطارية Li-Ion وفي دائرة هذا الجهاز توجد مضخمات تشغيلية تتطلب طاقة من مصدر ثنائي القطب ∓ 15 فولت. أو مثال آخر. لنفترض أننا بحاجة إلى تشغيل جهاز على متحكم بجهد اسمي يبلغ 5 فولت من بطارية ليثيوم أيون. في هذه الحالة وحالات مماثلة ، يجب على المصمم استخدام محولات DC / DC.

ستركز هذه المقالة على محولات النبض التي لها مزايا واضحة ، أهمها الكفاءة العالية. تحويل محولات الجهد هي فئة واسعة جدا من الأجهزة. يمكن أن تكون مستقرة أو غير مستقرة ، مع أو بدون عزل كلفاني للمدخلات من المخرجات. يمكن أيضًا تقسيم المحولات إلى تصعيد وتنحي وعكس (على سبيل المثال ، محول يعمل بجهد + 5 فولت ، يعطي جهدًا قدره -5 فولت عند الخرج)

ينتج مصنعو المكونات الإلكترونية الآن مجموعة واسعة من الدوائر المتكاملة المتخصصة لاستخدامها في تطبيقات DC-DC. تتميز المحولات المجمعة على هذه الرقائق بخصائص مستقرة وموثوقية عالية. ومع ذلك ، يمكن أيضًا تجميع محول النبض على ترانزستورات منفصلة تقليدية. تقدم هذه المقالة بعض الدوائر البسيطة جدًا التي يمكن استخدامها لحل مشكلات التصميم البسيطة.

يتم استخدام شريحة MAX232 الشائعة جدًا لتحويل واجهة UART إلى إشارات قياسية لواجهة RS232. تحتوي هذه الشريحة بالفعل على محولات جهد مدمجة يمكننا استخدامها لأغراضنا الأنانية.

المخطط 1. استخدام غير عادي لشريحة MAX232

مثل هذا المحول يمكن أن يوفر الجهد∓ 9V بتيار صغير 5..8 مللي أمبير. يمكن استخدام هذا المحول لتشغيل واحد أو اثنين من مضخمات التشغيل. الميزة الرئيسية هي البساطة. يُنصح باستخدام هذا المخطط إذا كان هناك حاجة إلى القيام بشيء ما بسرعة ، ولا يوجد شيء في متناول اليد باستثناء شريحة MAX232

المخطط 2. محول بسيط ثنائي الترانزستور غير مستقر

أحد أبسط التصاميم. تعتمد معلمات هذا المحول على معلمات الترانزستورات المستخدمة وتردد التحويل وخصائص المحول. تعمل الدائرة الموضحة في الشكل بتردد يبلغ حوالي 50 كيلو هرتز.

محول T1 - محلي الصنع. يمكن لفه على حلقة من الفريت مصنوعة من 2000 نيوتن متر بحجم 10x6x4. يتكون اللف الأساسي من 20 لفة بنقرة من المنتصف. الثانوية - 140 يتحول أيضًا بضغطة من المنتصف. قطر السلك - لا يقل عن 0.2 مم. يمكن استبدال الترانزستورات بـ BC546 أو غيرها. إذا لم يكن هناك حمل متصل بالمحول ، فإنه لا يسحب عمليًا أي تيار من مصدر الطاقة. هذه إحدى مزاياها (إلى جانب البساطة).

المخطط 3. محول بسيط غير مستقر - هزاز متعدد.

الدائرة العملية التالية عبارة عن محول دفع وسحب بأربعة ترانزستور. قلب الدائرة عبارة عن هزاز متعدد تقليدي على ترانزستورين VT1 و VT2.

محركات لفات المحولات النبضية هي الترانزستورات VT3 و VT4. مقوم نصف موجة يعتمد على الصمام الثنائي VD3 متصل بالملف الثانوي لمحول النبض. يتم تلطيف تموج الجهد الناتج بواسطة مكثف C3. يمكن تغيير جهد الخرج لهذا المحول على نطاق واسع عن طريق تغيير عدد لفات الملف الثانوي للمحول.

مخطط 4. محول مستقر على اثنين من الترانزستورات.

دائرة مثيرة للاهتمام تسمح لك بالتشغيل من مصدر جهد منخفض (على سبيل المثال ، من خلية قلوية واحدة بجهد 1.5 فولت.) على سبيل المثال ، جهاز صغير على متحكم يتطلب مصدر طاقة بجهد 5 فولت. تحاول الدائرة الحفاظ على جهد ثابت يبلغ حوالي 4.7 فولت عند الخرج ، ويتم إزالة إشارة التغذية المرتدة من المقاوم R2 وتطبيقها على قاعدة الترانزستور الأول VT1. يمكن جرح المحول T1 على حلقة من الفريت بقطر 7 مم. كلا الملفين متماثلان ، 20 لفة من الأسلاك بقطر 0.3 مم. يمكنك لف اللفات في سلكين. عند الاتصال ، من الضروري مراعاة بداية ونهاية اللفات. إذا قمت بخطأ ما ، فلن يعمل المحول. في هذه الحالة ، قم بتبديل أسلاك إحدى اللفات. الملف L1 - أي محث مع محاثة في منطقة 10 μH. يمكن استخدام الخانق الصناعي أو الجرح بنفسك. يمكنك قياس الحث باستخدام هذا الجهاز غير المكلف. يعمل الحث ، جنبًا إلى جنب مع المكثف C3 ، على تنعيم تموج جهد الخرج.

تم تصميم هذا المحول عالي الجودة والمريح إلى حد ما على أساس دائرة كهربائية متخصصة من MAXIM. يمكن استخدامه للحصول على جهد +12 فولت في جهاز يعمل من مصدر طاقة واحد بجهد من 3 إلى 5 فولت. يمكن جرح الخانق L1 على حلقة صغيرة من الفريت أو على قضيب صغير من الفريت. من الملائم قياس تحريض الملفات باستخدام هذه الأجهزة. توفر الدائرة تيارًا يبلغ 120 مللي أمبير عند الخرج. رقاقة MAX734.

مخطط 5. محول بسيط للغاية على شريحة متخصصة.

محول DC-DC آخر باستخدام شريحة MAXIM. الميزة الرئيسية هي البساطة الاستثنائية والتواضع لهذا المخطط. لا يوجد سوى 4 أجزاء في الجهاز ، بما في ذلك شريحة MAX631. الغرض الرئيسي والواضح من هذا المحول هو تشغيل دائرة مصممة لـ 5 فولت من مصدر بجهد منخفض يبلغ 3.2 فولت. على سبيل المثال ، من بطارية Li-Ion واحدة.

مخطط 6. محول DC-DC مستقر مع خرج ثنائي القطب ∓ 12 فولت

يمكن أن تكون هذه الدائرة المفيدة جدًا مفيدة إذا كان التصميم الخاص بك يحتوي على مصدر طاقة واحد فقط 4..5 فولت ، لكنك تحتاج إلى استخدام المكونات التي تتطلب طاقة ثنائية القطب. مثل مكبرات الصوت التشغيلية (op-Amps). قلب المحول هو شريحة LM2587-12. يمكن تنفيذ المحول النبضي على حلقة من الفريت أو على قلب مدرع. يجب أن يكون محاثة الملف الأولي حوالي 22 μH (يمكن قياسه باستخدام هذا الجهاز) ، ونسبة عدد لفات الملف الأولي إلى الملفات الثانوية = 1: 2.5. أي ، على سبيل المثال ، يتم الحصول على محاثة 22 μH على القلب المتاح لديك بعدد لفات 50. ثم سيكون عدد دورات كل من اللفات الثانوية 2.5 * 50 = 125

مخطط 7. محول DC-DC مستقر لجهدتين مختلفتين

إذا كان التصميم الخاص بك يحتوي على دوائر دقيقة رقمية بجهد إمداد يبلغ 5 و 3.3 فولت ، فقد يكون هذا المحول مفيدًا. تعمل الدائرة بجهد يبلغ حوالي 3 فولت وتسمح لك بالحصول على جهد من 3.3 و 5 فولت عند الخرج ، ويمكن أن يصل تيار الحمل لكل مخرج إلى 150 مللي أمبير. كما ترى من الرسم التخطيطي ، يستخدم الجهاز شريحتين MCP1252 من MICROCHIP

مخطط 8. محول DC-DC لجهدتين مختلفتين على دوائر كهربائية من YCL Electronics

يمكن تجميع محولات DC-DC لجهود مختلفة على شرائح مصنعة بواسطة YCL Electronics. في هذه الحالة ، هذه هي الدوائر الدقيقة DC-102R في قناة ناقص 5 فولت و DC-203R في قناة +12 فولت. عند خرج -5 فولت ، يمكن أن يصل تيار الحمل إلى 360 مللي أمبير. عند خرج +12 فولت ، يكون التيار أقل - 150 مللي أمبير.

الشكل 9. DC-DC Boost Converter على MAX1724EZK33

هذا محول DC-DC على شريحة

يمكن تنفيذ وظيفة تحويل الكهرباء في معامل الجهد بواسطة أجهزة مختلفة مثل المولدات والشواحن وأجهزة المحولات. بدرجة أو بأخرى ، كلهم قادرون على تغيير خصائص الطاقة ، ولكن لا يبرر استخدامها دائمًا نفسه بالفعل من حيث الصفات التقنية والمريحة. هذا يرجع جزئيًا إلى حقيقة أن مهمة تحويل التيار بالنسبة لمعظم المنظمين ليست مهمة رئيسية - على أي حال ، إذا تحدثنا عن كل من التيار المباشر والمتناوب. هذه القيود هي التي دفعت الشركات المصنعة للمعدات الكهربائية إلى تطوير محول النبض ، والذي يقارن بشكل إيجابي مع حجمه الصغير ودقة استقرار الجهد.

تعريف الجهاز

نادرًا ما تعمل العديد من أجهزة الهندسة الراديوية والأتمتة والاتصالات بدون أجهزة طاقة أحادية الطور وثلاثية الطور للتحول الحالي في النطاقات من الوحدات إلى مئات فولت أمبير. تُستخدم أجهزة النبض لمهام أضيق. المحول الكهربائي من النوع النبضي هو جهاز يقوم بتحويل الجهد في فترات زمنية قصيرة بترتيب 1-2 ميكرون / ثانية. نبضات الجهد في هذه الحالة لها شكل مستطيل وتتكرر بتردد يتراوح بين 500 و 20000 هرتز.

عادة ما تتحكم المحولات التقليدية القابلة لضبط الجهد في تصنيف مقاومة الجهاز. يمكن أن يكون الثايرستور أو الترانزستور الذي يتدفق من خلاله التيار باستمرار. إن طاقته هي التي تتسبب في تسخين جهاز التحكم ، بسبب فقدان جزء من الطاقة. في ظل هذه الخلفية ، يبدو محول الجهد النبضي أكثر جاذبية من حيث خصائصه الفنية والتشغيلية ، نظرًا لأن تصميمه يوفر الحد الأدنى من الأجزاء ، مما يؤدي إلى انخفاض التداخل الكهربائي. يعد عنصر الضبط الخاص بالمحول مفتاحًا يعمل في أوضاع مختلفة - على سبيل المثال ، في حالة مفتوحة ومغلقة. وفي كلتا الحالتين ، يتم إطلاق الحد الأدنى من الطاقة الحرارية أثناء التشغيل ، مما يزيد أيضًا من إنتاجية الجهاز.

الغرض من المحول

عندما يكون التغيير في معلمات الكهرباء مطلوبًا ، يتم استخدام محولات النبض في تكوين تشغيلي واحد أو آخر. في المرحلة الأولى من التوزيع الواسع ، تم استخدامها بشكل أساسي في تقنية النبض - على سبيل المثال ، في مولدات الصمامات الثلاثية ، وأشعة الليزر الغازية ، والمغنيترونات ، ومعدات الراديو التفاضلية. علاوة على ذلك ، مع تحسن الجهاز ، بدأ استخدامها في معظم الممثلين النموذجيين للمعدات الكهربائية. علاوة على ذلك ، لم تكن بالضرورة تقنية متخصصة. مرة أخرى ، في إصدارات مختلفة ، يمكن أن يكون محول النبض موجودًا في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون ، على وجه الخصوص.

وظيفة أخرى ، ولكنها أقل شهرة للمحولات من هذا النوع ، هي الحماية. في حد ذاته ، يمكن اعتبار تنظيم النبض كإجراء وقائي ، لكن أهداف ضبط معلمات الجهد مختلفة في البداية. ومع ذلك ، فإن التعديلات الخاصة توفر حماية للمعدات ضد قصر الدائرة تحت الحمل. هذا ينطبق بشكل خاص على المعدات التي تعمل في أوضاع التباطؤ. هناك أيضًا أجهزة نبضية تمنع ارتفاع درجة الحرارة وزيادة الجهد الزائد.

تصميم الصك

يتكون المحول من عدة لفات (اثنان على الأقل). الأول والرئيسي متصل بالشبكة ، والثاني يتم إرساله إلى الجهاز المستهدف. يمكن أن تكون اللفات مصنوعة من سبائك الألومنيوم أو النحاس ، ولكن في كلتا الحالتين ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام عزل إضافي بالورنيش. يتم لف الأسلاك على قاعدة عازلة ، مثبتة على القلب - الدائرة المغناطيسية. في المحولات منخفضة التردد ، تكون النوى مصنوعة من فولاذ محول أو سبيكة مغناطيسية ناعمة ، وفي المحولات عالية التردد ، تعتمد على الفريت.

تتكون الدائرة المغناطيسية ذات التردد المنخفض نفسها من مجموعات من الألواح W أو G أو على شكل حرف U. عادة ما تصنع النوى الفريتية من قطعة واحدة - مثل هذه الأجزاء موجودة في محولات اللحام ومحولات العزل الجلفانية. تعمل المحولات عالية التردد منخفضة الطاقة بدون نواة على الإطلاق ، حيث يتم تنفيذ وظيفتها بواسطة بيئة الهواء. للاندماج في الأجهزة الكهربائية ، يتم توفير تصميم الدائرة المغناطيسية بواسطة إطار. هذا هو ما يسمى بوحدة محول النبض ، وهي مغلقة بغطاء واقي بعلامات وعلامات تحذيرية. إذا كان من الضروري أثناء عملية الإصلاح تشغيل الجهاز مع إزالة الغطاء ، يتم تنفيذ هذه العملية من خلال RCD أو محول عزل.

إذا تحدثنا عن المحولات المستخدمة في الراديو والهندسة الكهربائية الحديثة ، فسيكون هناك فرق كبير بينها وبين محولات الجهد التقليدية. أكبر انخفاض ملحوظ في الحجم والوزن. يمكن أن تزن أجهزة النبض عدة جرامات ، ويتم الحفاظ على الأداء عند نفس المستوى.

ميزات العمليات التشغيلية

كما ذكرنا سابقًا ، تُستخدم المفاتيح لتنظيم التيار في محولات النبض ، والتي يمكن أن تصبح مصادر للتداخل عالي التردد. هذا نموذجي لتحقيق الاستقرار في النماذج التي تعمل في وضع التبديل الحالي.

في لحظات التبديل ، يمكن أن تحدث قطرات حساسة للتيار والجهد ، مما يخلق ظروفًا للتداخل المضاد للطور والوضع المشترك عند المدخلات والمخرجات. لهذا السبب ، يوفر محول طاقة التبديل مع وظيفة التثبيت استخدام المرشحات التي تقضي على التداخل. لتقليل العوامل الكهرومغناطيسية غير المرغوب فيها ، يتم تبديل المفتاح في اللحظات التي لا يقوم فيها المفتاح بإجراء تيار (عند الفتح). تُستخدم طريقة التعامل مع التداخل أيضًا في محولات الرنين.

ميزة أخرى لعملية تشغيل الأجهزة قيد النظر هي المقاومة التفاضلية السلبية عند الإدخال عند استقرار الجهد تحت الحمل. أي ، مع زيادة جهد الدخل ، ينخفض التيار. يجب مراعاة هذا العامل لضمان استقرار المحول المتصل بمصادر ذات مقاومة داخلية عالية.

مقارنة مع المحول الخطي

على عكس الأجهزة الخطية ، تتميز محولات النبض بالأداء العالي والحجم الصغير وإمكانية العزل الجلفاني للدوائر عند الإدخال والإخراج. لتوفير وظائف إضافية مع ربط أجهزة الجهات الخارجية ، لا يلزم استخدام أنظمة اتصال معقدة. ولكن هناك أيضًا نقاط ضعف في محول النبض مقارنة بالمحولات الخطية. وتشمل هذه العيوب التالية:

في ظروف تغيير تيار الإدخال أو الجهد تحت الحمل ، لوحظ عدم استقرار إشارة الخرج.
وجود ضوضاء النبضة التي سبق ذكرها على دوائر الإخراج والإدخال.
بعد التغييرات المفاجئة في الجهد والبارامترات الحالية ، يستغرق النظام وقتًا أطول للتعافي أثناء العبور.
خطر التذبذبات الذاتية ، والتي يمكن أن تؤثر على أداء الجهاز. علاوة على ذلك ، لا ترتبط التقلبات من هذا النوع بعدم استقرار الشبكة للمصدر ، ولكن بالتعارضات داخل مخطط التثبيت.

محول DC / DC

تتميز جميع أنواع أجهزة الدفع لنظام DC / DC بحقيقة أن المفاتيح يتم تنشيطها أثناء ترجمة النبضات الخاصة في اتجاه الترانزستور. في المستقبل ، بسبب الجهد المتزايد ، يحدث قفل منطقي للترانزستورات ، علاوة على ذلك ، على خلفية إعادة شحن المكثف. هذه هي الميزة التي تميز جهاز التبديل DC-DC عن الأجهزة المماثلة في معدات العاكس المستقلة.

عادةً ما تقوم هذه الأجهزة بمراقبة جهد التيار المستمر تحت الحمل أثناء تزويد التيار المستمر بالشبكة. يتم تحقيق هذا النوع من التحكم عن طريق ضبط الجهد على المفتاح العام. تسمح قيم التيار الصغيرة بإصلاح مستوى عالٍ من الأداء ، حيث يمكن أن تصل الكفاءة إلى 95٪. يعد تحديد أداء الذروة للنظام إضافة مهمة لمحولات التيار النبضي ، ومع ذلك ، فإن تنفيذ دائرة DC-DC غير ممكن في كل تصميم. في الجهاز ، يجب أن تعمل شبكة الاتصال في البداية كمصدر - على وجه الخصوص ، يستخدم هذا المبدأ في المراكم والبطاريات.

دفعة تحويل

بمساعدة هذا المحول ، يتم زيادة الجهد من 12 إلى 220 فولت ، ويتم استخدامه في المواقف التي لا يوجد فيها مصدر بمعلمات طاقة مناسبة ، ولكن من الضروري توفير الطاقة للجهاز من شبكة قياسية. بمعنى آخر ، يجب تقديم محول من مصدر له بعض الخصائص إلى مستهلك بمتطلبات طاقة مختلفة. تسمح التصميمات التخطيطية لمحولات الجهد النبضي 12-220 فولت بتوصيل الأجهزة التي تعمل بتردد 50 هرتز. علاوة على ذلك ، يجب ألا تتجاوز قوة الجهاز الحد الأقصى لمعدل الطاقة للمحول. وحتى في حالة تطابق معلمات الجهد ، يجب أن يتمتع الجهاز المستهلك بالحماية من الأحمال الزائدة على الشبكة. تتميز طريقة تصحيح الجهد هذه بالعديد من المزايا:

إمكانية جلسة عمل طويلة بأقصى حمل بدون انقطاع.
تعديل خرج الطاقة التلقائي.
تضمن الكفاءة المتزايدة استقرار وضع تشغيل الجهاز والموثوقية العالية لوظيفة الدائرة الكهربائية.

محول التنحي

عند استخدام معدات منخفضة التردد أو منخفضة الطاقة ، من الطبيعي تمامًا أن تنشأ الحاجة إلى خفض مؤشر الجهد. على سبيل المثال ، غالبًا ما تتم مواجهة هذه المهمة عند توصيل أجهزة الإضاءة - على سبيل المثال ، الإضاءة الخلفية بمصابيح LED. لخفض المحول يغلق مفتاح التبديل المنظم ، وبعد ذلك يتراكم الطاقة "الزائدة". لا يسمح الصمام الثنائي الخاص في الدائرة بالتيار من مصدر الإمداد إلى المستهلك. في الوقت نفسه ، في أنظمة الحث الذاتي ، يمكن لثنائيات المعدل تمرير نبضات الجهد السالب. في تشغيل محولات النبض 24-12 فولت ، تكون وظيفة تثبيت الخرج مهمة بشكل خاص. يمكن استخدام كل من المثبتات الخطية والمباشرة. من المربح استخدام أجهزة من النوع الثاني مع تعديل العرض أو التردد. في الحالة الأولى ، سيتم تصحيح مدة نبضات التحكم ، وفي الحالة الثانية ، معدل تكرار حدوثها. هناك أيضًا مثبتات ذات تحكم مختلط ، حيث يمكن للمشغل ، إذا لزم الأمر ، تغيير التكوين لضبط النبضات في التردد والمدة.

محول عرض النبض

في عملية العمل ، يتم استخدام جهاز يقوم بتجميع الطاقة نتيجة للتحول. يمكن تضمينه في الهيكل الأساسي أو توصيله مباشرة بجهد الدخل دون الرجوع إلى المحول. بطريقة أو بأخرى ، سيكون الإخراج عبارة عن مؤشر جهد متوسط ، يتم تحديده بواسطة قيمة جهد الدخل ودورة عمل النبضات من مفتاح التبديل. يوجد على مكبر الصوت التشغيلي آلة حاسبة خاصة تقوم بتقييم معلمات إشارات الإدخال والإخراج ، وتسجيل الفرق بينهما. إذا كان جهد الخرج أقل من الجهد المرجعي ، فسيتم توصيل مُعدِّل بالتنظيم ، مما يزيد من مدة الحالة المفتوحة لمفتاح التبديل بالنسبة إلى وقت مولد الساعة. مع تغير جهد الدخل ، يقوم محول التبديل بضبط دائرة التحكم الرئيسية بحيث يتم تقليل الفرق بين الإخراج والجهد المرجعي.

استنتاج

في شكله النقي ، بدون توصيل الأجهزة المساعدة مثل المقومات والمثبتات ، يتم تقليل وظائف المحول بشكل كبير ، على الرغم من أن الكفاءة لا تزال عند مستوى عالٍ. أجهزة التحويل التي نادراً ما تستغني عن المعدات الإضافية تشمل المنظمين في شبكات التيار المتردد. كحد أدنى ، في هذه الحالة ، سيتعين عليك تثبيت مرشح تنعيم ومعدل عند الإدخال. على العكس من ذلك ، يمكن لمحولات النبض للتيارات الكهربائية المباشرة عند كل من المدخلات والمخرجات أن تدعم وظيفتها الرئيسية بشكل مستقل. ولكن حتى في مثل هذه الأنظمة ، من المهم أن يقوم الجهاز بمهمة تثبيت الجهد. أيضًا ، لا تنسَ احتمال التداخل مع الاستخدام النشط لمفاتيح التبديل في نظام التثبيت. في مثل هذه التطبيقات غير المؤرضة ، يوصى بتوصيل مرشح الضوضاء بكتلة المحول.

من تصمبم (10+)

تنحى محول الجهد النبضي. تصميم. عملية حسابية

لتقليل جهد التيار المستمر مع الحد الأدنى من الخسائر والحصول على خرج مستقر ، يتم استخدام النهج التالي. يتم تحويل الجهد الثابت إلى نبضات دورة العمل المتغيرة. ثم يتم تمرير هذه النبضات من خلال مغو. يتم تخزين الطاقة في مكثف تخزين. تراقب التغذية الراجعة استقرار جهد الخرج ولهذا تنظم دورة عمل النبضات.

إذا لم تكن هناك حاجة لتقليل الخسائر ، فسيتم استخدام مثبت مستمر متسلسل.

يعتمد مبدأ تشغيل محول الجهد التنحي على خاصية المحرِّض (الخنق) لتجميع الطاقة. يتجلى تراكم الطاقة في حقيقة أن التيار من خلال المحرِّض ، كما كان ، يعاني من القصور الذاتي. أي أنه لا يمكن أن يتغير على الفور. إذا تم تطبيق جهد على الملف ، فسوف يزداد التيار تدريجياً ؛ إذا تم تطبيق جهد عكسي ، سينخفض التيار تدريجياً.

لاهتمامكم مجموعة مختارة من المواد:

في الرسم البياني نرى أن وحدة التحكم D1حسب الجهد عبر المكثف C2يغلق ويفتح مفتاح الطاقة. علاوة على ذلك ، كلما زاد الجهد C2، كلما كان الوقت الذي يغلق فيه المفتاح أقصر ، أي كلما انخفض عامل التعبئة (كلما زادت دورة العمل). إذا كان الجهد عبر المكثف C2يتجاوز قيمة معينة ، ثم يتوقف المفتاح عمومًا عن الإغلاق حتى ينخفض الجهد. يتم وصف كيفية ضمان تشغيل دائرة التحكم في المقالة المتعلقة بتعديل عرض النبضة.

عندما يكون مفتاح الطاقة مغلقًا ، يتبع التيار المسار S1. في هذه الحالة ، يتم تطبيق جهد على المحرِّض ، يساوي الفرق بين جهد الدخل والإخراج. يزداد التيار عبر الملف بالتناسب مع الجهد المطبق على الملف والوقت الذي يغلق فيه المفتاح. الملف يخزن الطاقة. التيار المتدفق يشحن المكثف C2.

عندما يكون مفتاح الطاقة مفتوحًا ، فإن التيار يتبع المسار S2من خلال الصمام الثنائي. يتم تطبيق جهد الخرج مع الإشارة المعاكسة على المحرِّض. ينخفض التيار عبر الملف بالتناسب مع الجهد المطبق على الملف والوقت الذي يكون فيه المفتاح مفتوحًا. التيار المتدفق لا يزال يشحن المكثف C2.

عندما المكثف C2مشحون ، المفتاح يتوقف عن الإغلاق ، المكثف يتوقف عن الشحن. سيبدأ المفتاح في الإغلاق مرة أخرى عندما يكون المكثف C2تفريغها قليلا تحت الحمل.

مكثف C1من أجل تقليل تموج التيار في دارة الإدخال ، للاختيار من بينها ليس نبضًا ، ولكن تيارًا متوسطًا.

المزايا والعيوب والتطبيق

تعتمد خسائر الطاقة بشكل مباشر على نسبة جهد المدخلات والمخرجات. لذلك ، يمكن لمحول باك أن يولد نظريًا تيارًا كبيرًا للإخراج بجهد صغير من تيار إدخال صغير ولكن جهد كبير ، لكن علينا مقاطعة التيار الكبير عند جهد عالٍ ، مما يضمن خسائر تحويل عالية. لذلك يتم استخدام محولات باك إذا كان جهد الدخل 1.5 - 4 أضعاف جهد الخرج ، لكنهم يحاولون عدم استخدامها بفارق أكبر.

سنقوم بتحليل عملية تصميم وحساب المحول التدريجي واختباره بأمثلة. في نهاية المقال ، سيكون هناك نموذج يمكنك من خلاله ملء معلمات المصدر الضرورية وإجراء عملية حسابية عبر الإنترنت والحصول على فئات جميع العناصر. لنأخذ المخططات التالية كمثال:

مخطط 1

مخطط 2

تتمثل إحدى مشكلات محولات باك في صعوبة التحكم في مفتاح الطاقة ، نظرًا لأن الباعث (المصدر) عادة ما يكون غير متصل بسلك مشترك. بعد ذلك ، سننظر في عدة خيارات لحل هذه المشكلة. في الوقت الحالي ، دعنا نركز على تضمين غير قياسي إلى حد ما لدائرة كهربائية دقيقة - وحدة تحكم PWM. نستخدم رقاقة 1156EU3. في هذه الدائرة المصغرة ، يتم إجراء مرحلة الإخراج وفقًا لدائرة الدفع والسحب الكلاسيكية. يتم توصيل نقطة منتصف هذا الشلال بالساق 14 ، ويتم توصيل باعث الذراع السفلي بسلك مشترك (الساق 10) ، ومجمع الجزء العلوي من الذراع متصل بالساق 13. وسنقوم بتوصيل الساق 14 بالسلك المشترك من خلال المقاوم ، وربط الساق 13 بقاعدة الترانزستور الرئيسي. عندما يكون الذراع العلوي لمرحلة الخرج مفتوحًا (هذا يتوافق مع إمداد جهد الزناد بالإخراج) ، يتدفق التيار عبر تقاطع باعث الترانزستور VT2 ، الساق 13 ، الذراع العلوي لمرحلة الإخراج ، الساق 14 ، المقاوم R6. هذا التيار يفتح الترانزستور VT2.

في مثل هذا التضمين ، يمكن أيضًا استخدام وحدات التحكم مع باعث مفتوح عند الإخراج. وحدات التحكم هذه ليس لها ذراع سفلي. لكننا لسنا بحاجة إليها.

في دائرتنا ، يتم استخدام ترانزستور قوي ثنائي القطب كمفتاح طاقة. اقرأ المزيد عن تشغيل الترانزستور ثنائي القطب كمفتاح طاقة. يمكن استخدام الترانزستور المركب كمفتاح طاقة لتقليل الحمل على وحدة التحكم. ومع ذلك ، فإن جهد التشبع للمجمع - الباعث للترانزستور المركب أكبر بعدة مرات من جهد واحد. تصف مقالة الترانزستور المركبة كيفية حساب هذا الجهد. إذا كنت تستخدم ترانزستورًا مركبًا ، فعندئذٍ في نموذج الحساب في نهاية المقالة ، أشر بالضبط إلى هذا الجهد على أنه جهد التشبع للمجمع - الباعث VT2. كلما زاد جهد التشبع ، زادت الخسائر ، لذلك مع الترانزستور المركب ، ستكون الخسائر أكبر بعدة مرات. ولكن هناك حل. سيتم وصفه لاحقًا في القسم الخاص بوحدات التحكم منخفضة الطاقة.

يوجد جهد خرج. ما العناصر التي تعتمد عليها؟ سأكون ممتنًا جدًا أيضًا إذا أمكنك إخباري بكيفية حساب معلمات محول التنحي من 100 فولت إلى 28 فولت 1000 وات بشكل صحيح. شكرا جزيلا لك مقدما.
وصف ومعلمات MOC3061 ، MOC3062 ، MOC3063. التطبيق في دوائر الثايرستور ...

كيفية تصميم محول النبض المقلوب. كيف تختار الترددات ...

ميكروكنترولر. تجميع البرنامج. أدوات التصميم التخطيطي
كيف وماذا يساعد على برمجة وتصحيح أجهزة التحكم الدقيقة والتصميم ...

محول جهد تصعيد النبض 1224220 وغيرها ...

يمكن حل مشكلة الحصول في مركبة ثقيلة على الجهد اللازم لتشغيل محطات الراديو وإلكترونيات السيارات ومعدات الاتصالات (12-14 فولت) بعدة طرق.

أبسطها هو أخذ الجهد المطلوب من بطارية واحدة. لكن عواقب مثل هذه "التجارب" محزنة: بعد فترة ، يجب التخلص من البطارية. هناك طريقة أخرى "حضارية" تتمثل في تثبيت جهاز في السيارة يسمح لك بالحصول على الجهد اللازم دون المساس بالنظام الكهربائي القياسي للسيارة. حاليًا ، يتم إنتاج نوعين من هذه الأجهزة يختلفان اختلافًا جوهريًا عن بعضهما البعض.

المجموعة الأولىهي مثبتات الجهد الخطي (محولات). جوهر هذا النوع من التثبيت هو أن "الجهد الإضافي" يبقى "على عنصر التحكم. في هذه الحالة ، التيار الذي يتدفق من البطارية (Iacc. الشكل 1) يساوي التيار المتدفق إلى الحمولة الصافية (In. الشكل 1) ، وبما أن جهد الدخل هو ضعف جهد الخرج ، فإن الطاقة المستهلكة من البطارية أعلى مرتين من الطاقة التي يستهلكها الحمل المفيد ، أي كفاءة هذا المثبت (المحول) هي 50 ٪ (وفي الواقع أقل). دعنا نحاول استبدال الأرقام الحية من أجل الوضوح. لنأخذ الحمولة الحالية In. = 20 أمبير.

الرق. = Iacc. x Uacc. = 20 أ × 28 فولت = 560 واط

الرقم الهيدروجيني. = في. x Un. = 20 أ × 14 فولت = 280 واط

يتم تحرير الفرق بين هذه القوى (280 واط) على شكل حرارة ، مما يؤدي إلى تسخين المبرد الخاص بالمثبت. لتبديد هذه القوة لفترة طويلة ، هناك حاجة إلى مبرد ضخم. في الواقع ، يتم تصنيع هذه المثبتات (المحولات) على مشعات أصغر بكثير ، مما يعني أنه إذا ادعت الشركة المصنعة أن الحد الأقصى لتيار المثبت هو 20 أمبير ، فسيكون المثبت قادرًا على العمل بشكل مستمر عند تيار 6-7 أمبير ، لا أكثر. هذه المحولات مثالية لتشغيل محطات الراديو وأجهزة الصوت. الحد الأقصى الحالي الذي تستهلكه هذه الأجهزة هو فقط لفترة قصيرة.

المجموعة الثانية هي أجهزة الدفع. يتمثل الاختلاف الأساسي بين الدوائر النبضية في أنها تتيح لك الحصول على مزودات طاقة بكفاءة عالية تصل إلى 90٪. في مثل هذه المحولات ، لا يتبدد الجهد "الإضافي" على شكل حرارة ، بل يتم تحويله إلى تيار "إضافي" عند الخرج. في المقابل ، يمكن تقسيم أجهزة النبض إلى مجموعتين فرعيتين:

تحويل مثبتات الجهد / الكفاءة حتى 90٪
محولات الجهد النبضي (مزودات الطاقة) / كفاءة تصل إلى 80٪

السمة المميزة لمحولات النبض هي العزل الجلفاني لجهود المدخلات والمخرجات (أي أنها تشتمل على محول) ، مما يلغي حتى الاحتمال النظري لجهد الدخل الذي يدخل المخرج في حالة حدوث أي عطل في المحول نفسه.

أتاحت قاعدة العناصر والدوائر الحديثة إمكانية إنشاء محولات النبض ومثبتات الجهد التي توفر:

تشغيل طويل الأمد بأقصى تيار حمل.
التنظيم التلقائي لطاقة الخرج (لا يمكنك أن تخاف من الأحمال الزائدة حتى ماس كهربائى). سيكتشف نظام الحد من الطاقة تلقائيًا الحمل الزائد ويحد من طاقة الإخراج إلى مستوى آمن.
نظرًا للكفاءة العالية ، يتم ضمان النظام الحراري العادي ، ونتيجة لذلك ، الموثوقية العالية والأبعاد الصغيرة.
الطاقة المستهلكة من البطارية تزيد بنسبة 10-15٪ فقط عن الحمولة المستهلكة.
إن وجود عزل كلفاني لجهود الإدخال والإخراج في المحول (أي أنه يحتوي على محول) يستبعد حتى الاحتمال النظري لجهد الإدخال الذي يدخل المخرج. يتم تثبيت محدد جهد عالي الأداء قوي في المثبت.
ربما يكون العيب الوحيد لأجهزة النبض هو التداخل اللاسلكي المحتمل ، ويعتمد مستواها على الشركة المصنعة (التكلفة) للمحول. لا ينصح باستخدام المحولات غير المكلفة لتشغيل محطات الراديو وأجهزة استقبال الراديو.

محول الجهد النبضي

لتحويل الجهد من مستوى إلى آخر ، يتم استخدام محولات جهد التيار المستمر النبضي ، حيث يتم استخدام أجهزة التخزين الاستقرائي. في مثل هذه المحولات ، يتم تنظيم طاقة الإخراج بسبب التغيرات في الفترة الزمنية للتعرض للحمل بإحدى طريقتين:

تردد النبض

عرض النبض.

يتمثل مبدأ تشغيل محول جهد الدفع النبضي في إنشاء مثل هذا الوضع الترانزستور ، والذي يتم خلاله مقاطعة دائرة إمداد الطاقة بأكملها للحمل بشكل دوري. وبالتالي ، فإن محول النبض 24 12 يسمح لك بتبسيط التقلبات في مدة نبضات الخرج مع فترة تغييرها غير المتغيرة. يمكن أن يعمل محول الجهد النبضي أحادي الدورة في نطاق الطاقة من 0 إلى 100 وات. إذا كانت هناك حاجة إلى جهاز ذي طاقة أكبر ، فسيتم استخدام محول جهد نبضي متعدد الدورات.

تستخدم محولات DC / DC على نطاق واسع لتشغيل المعدات الإلكترونية المختلفة. يتم استخدامها في أجهزة تكنولوجيا الكمبيوتر ، وأجهزة الاتصال ، ودوائر التحكم والأتمتة المختلفة ، إلخ.

إمدادات الطاقة المحولات

في مصادر طاقة المحولات التقليدية ، يتم تحويل جهد التيار الكهربائي باستخدام محول ، غالبًا ما يتم تخفيضه ، إلى القيمة المطلوبة. يتم تصحيح الجهد المنخفض بواسطة جسر الصمام الثنائي ويتم تنعيمه بواسطة مرشح مكثف. إذا لزم الأمر ، يتم وضع مثبت أشباه الموصلات بعد المعدل.

عادة ما تكون إمدادات طاقة المحولات مجهزة بمثبتات خطية. تتمتع هذه المثبتات بميزتين على الأقل: إنها تكلفة منخفضة وعدد صغير من الأجزاء في الحزام. لكن هذه المزايا تتناقص بسبب الكفاءة المنخفضة ، حيث يتم استخدام جزء كبير من جهد الدخل لتسخين ترانزستور التحكم ، وهو أمر غير مقبول تمامًا لتشغيل الأجهزة الإلكترونية المحمولة.

محولات DC / DC

إذا تم تشغيل الجهاز بواسطة خلايا أو بطاريات كلفانية ، فإن تحويل الجهد إلى المستوى المطلوب ممكن فقط بمساعدة محولات DC / DC.

الفكرة بسيطة للغاية: يتم تحويل جهد التيار المستمر إلى تيار متردد ، عادةً بتردد عدة عشرات أو حتى مئات الكيلوهرتز ، يرتفع (ينخفض) ، ثم يتم تصحيحه وإدخاله في الحمل. غالبًا ما يشار إلى هذه المحولات باسم محولات النبض.

مثال على ذلك هو محول التعزيز من 1.5 فولت إلى 5 فولت ، فقط جهد الخرج لجهاز الكمبيوتر USB. يباع محول طاقة منخفض مماثل على Aliexpress - http://ali.pub/m5isn.

أرز. 1. محول 1.5 فولت / 5 فولت

محولات النبض جيدة لأنها تتمتع بكفاءة عالية تصل إلى 60..90٪. ميزة أخرى لمحولات النبض هي مجموعة واسعة من الفولتية المدخلة: يمكن أن يكون جهد الدخل أقل من جهد الخرج أو أعلى من ذلك بكثير. بشكل عام ، يمكن تقسيم محولات DC / DC إلى عدة مجموعات.

تصنيف المحول

خفض ، في المصطلحات الإنجليزية تنحى أو باك

جهد الخرج لهذه المحولات ، كقاعدة عامة ، أقل من جهد الدخل: بدون خسارة كبيرة لتسخين ترانزستور التحكم ، يمكنك الحصول على فولطية قليلة فقط بجهد دخل 12 ... 50 فولت. يعتمد تيار الخرج لمثل هذه المحولات على احتياجات الحمل ، والتي بدورها تحدد تصميم الدائرة للمحول.

اسم إنجليزي آخر لمحول باك المروحية. إحدى ترجمات هذه الكلمة هي كسر. في الأدبيات الفنية ، يُشار أحيانًا إلى محول باك باسم "المروحية". في الوقت الحالي ، فقط تذكر هذا المصطلح.

زيادة ، في المصطلحات الإنجليزية تصعيد أو تعزيز

جهد الخرج لهذه المحولات أعلى من جهد الدخل. على سبيل المثال ، مع جهد دخل 5 فولت ، يمكن الحصول على جهد يصل إلى 30 فولت عند الخرج ، ويمكن تنظيمه وتثبيته بسلاسة. في كثير من الأحيان ، يُطلق على المحولات المحولات اسم المعززات.

محولات عالمية - SEPIC

يتم الاحتفاظ بجهد الخرج لهذه المحولات عند مستوى معين عندما يكون جهد الدخل أعلى أو أقل من جهد الدخل. يوصى به في الحالات التي يمكن أن يختلف فيها جهد الدخل بشكل كبير. على سبيل المثال ، في السيارة ، يمكن أن يختلف جهد البطارية بين 9 ... 14 فولت ، ويلزم وجود جهد ثابت يبلغ 12 فولت.

محولات مقلوبة - محول عكسي

تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذه المحولات في الحصول على جهد قطبية عكسي عند الخرج بالنسبة لمصدر الطاقة. إنه مناسب جدًا في الحالات التي تتطلب طاقة ثنائية القطب ، على سبيل المثال.

يمكن تثبيت جميع المحولات المذكورة أو عدم استقرارها ، ويمكن توصيل جهد الخرج جلفانيًا بجهد الدخل أو عزل الجهد الكلفاني. كل هذا يتوقف على الجهاز المحدد الذي سيتم استخدام المحول فيه.

للانتقال إلى قصة أخرى حول محولات DC / DC ، يجب على الأقل فهم النظرية بعبارات عامة.

المروحية باك المحول - نوع باك المحول

يظهر الرسم التخطيطي الوظيفي في الشكل أدناه. تظهر الأسهم على الأسلاك اتجاه التيارات.

الصورة 2. مخطط وظيفي لمثبت المروحية

يتم تطبيق جهد الدخل Uin على مرشح الإدخال - مكثف Cin. يستخدم الترانزستور VT كعنصر أساسي ، فهو يقوم بتبديل تيار عالي التردد. قد يكون هذا MOSFET أو IGBT أو ترانزستور ثنائي القطب تقليدي. بالإضافة إلى هذه التفاصيل ، تحتوي الدائرة على صمام ثنائي تفريغ VD ومرشح إخراج - LCout ، يتم من خلاله توفير الجهد للحمل Rn.

من السهل ملاحظة أن الحمل متصل في سلسلة بالعنصرين VT و L. لذلك ، تكون الدائرة متسلسلة. كيف يحدث انخفاض الجهد؟

تعديل عرض النبض - PWM

تولد دائرة التحكم نبضات مستطيلة ذات تردد ثابت أو فترة ثابتة ، والتي هي في الأساس نفس الشيء. تظهر هذه النبضات في الشكل 3.

تين. 3. نبضات التحكم

هنا t هو وقت النبض ، الترانزستور مفتوح ، tp هو وقت الإيقاف المؤقت ، الترانزستور مغلق. تسمى النسبة ti / T بدورة عمل دورة العمل ، ويُشار إليها بالحرف D ويتم التعبير عنها في ٪٪ أو ببساطة بالأرقام. على سبيل المثال ، عندما تساوي D 50٪ ، يتضح أن D = 0.5.

وهكذا ، يمكن أن تختلف D من 0 إلى 1. بقيمة D = 1 ، يكون ترانزستور المفتاح في حالة توصيل كامل ، ومع D = 0 في حالة قطع ، وبكل بساطة ، يتم إغلاقه. من السهل تخمين أنه عند D = 50٪ سيكون جهد الخرج مساويًا لنصف جهد الدخل.

من الواضح تمامًا أن تنظيم جهد الخرج يحدث عن طريق تغيير عرض نبضة التحكم t ، وفي الواقع ، عن طريق تغيير المعامل D. يسمى مبدأ التنظيم هذا (PWM). في جميع مصادر الطاقة المحولة تقريبًا ، يتم تثبيت جهد الخرج بمساعدة PWM.

في الدوائر الموضحة في الشكلين 2 و 6 ، يكون PWM "مخفيًا" في مربعات تسمى "دائرة التحكم" ، والتي تؤدي بعض الوظائف الإضافية. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون بداية ناعمة لجهد الخرج أو التنشيط عن بُعد أو حماية المحول من دائرة كهربائية قصيرة.

بشكل عام ، تُستخدم المحولات على نطاق واسع لدرجة أن مصنعي المكونات الإلكترونية قد أطلقوا إنتاج وحدات تحكم PWM لجميع المناسبات. النطاق رائع لدرجة أن الأمر سيستغرق كتابًا كاملاً فقط لإدراجها في القائمة. لذلك ، لا يخطر ببال أي شخص أن يجمع المحولات على عناصر منفصلة ، أو كما يقولون في كثير من الأحيان بعبارات "فضفاضة".

علاوة على ذلك ، يمكن شراء محولات الطاقة الصغيرة الجاهزة من Aliexpress أو Ebay بسعر زهيد. في الوقت نفسه ، للتثبيت في تصميم هواة ، يكفي لحام الأسلاك بالمدخلات والمخرجات على اللوحة ، وضبط جهد الخرج المطلوب.

لكن بالعودة إلى الشكل 3. في هذه الحالة ، يحدد المعامل D المدة التي سيتم فتحها (المرحلة 1) أو إغلاقها (المرحلة 2). بالنسبة لهاتين المرحلتين ، يمكن تمثيل الدائرة برقمين. الأرقام لا تظهر العناصر التي لم يتم استخدامها في هذه المرحلة.

الشكل 4. المرحلة 1

عندما يكون الترانزستور مفتوحًا ، يمر التيار من مصدر الطاقة (الخلية الجلفانية ، البطارية ، المعدل) عبر الخانق الاستقرائي L ، والحمل Rn ، ومكثف الشحن Cout. في هذه الحالة ، يتدفق التيار عبر الحمل ، ويتراكم المكثف Cout والمحث L الطاقة. يزداد iL الحالي تدريجيًا بسبب تأثير محاثة المحرِّض. هذه المرحلة تسمى الضخ.

بعد أن يصل الجهد على الحمل إلى القيمة المحددة (يحددها إعداد جهاز التحكم) ، يغلق الترانزستور VT ويتحول الجهاز إلى المرحلة الثانية - مرحلة التفريغ. لا يظهر الترانزستور المغلق على الإطلاق في الشكل ، وكأنه غير موجود. لكن هذا يعني فقط أن الترانزستور مغلق.

الشكل 5. المرحلة الثانية

عندما يتم إغلاق الترانزستور VT ، لا يوجد تجديد للطاقة في المحرِّض ، حيث يتم فصل مصدر الطاقة. يميل الحث L إلى منع حدوث تغيير في حجم واتجاه التيار (الحث الذاتي) المتدفق عبر لف المحرِّض.

لذلك ، لا يمكن أن يتوقف التيار على الفور ويغلق من خلال دائرة "حمل الصمام الثنائي". وبسبب هذا ، كان يسمى الصمام الثنائي VD الصمام الثنائي التفريغ. كقاعدة عامة ، هذا هو الصمام الثنائي شوتكي عالي السرعة. بعد فترة التحكم ، المرحلة 2 ، تتحول الدائرة إلى المرحلة 1 ، تتكرر العملية مرة أخرى. يمكن أن يكون الحد الأقصى للجهد عند خرج الدائرة المعتبرة مساويًا للإدخال وليس أكثر. تستخدم محولات التعزيز للحصول على جهد خرج أكبر من جهد الدخل.

في الوقت الحالي ، من الضروري فقط تذكر القيمة الفعلية للمحاثة ، والتي تحدد وضعي التشغيل للمروحية. مع الحث غير الكافي ، سيعمل المحول في وضع التيارات المتقطعة ، وهو أمر غير مقبول تمامًا لمصادر الطاقة.

إذا كان الحث كبيرًا بدرجة كافية ، فإن العملية تتم في وضع التيارات المستمرة ، مما يسمح باستخدام مرشحات الإخراج للحصول على جهد ثابت بمستوى مقبول من التموج. تعمل محولات التعزيز أيضًا في الوضع الحالي المستمر ، والذي سيتم مناقشته أدناه.

لزيادة الكفاءة ، يتم استبدال الصمام الثنائي VD بترانزستور MOSFET ، والذي يتم فتحه في الوقت المناسب بواسطة دائرة التحكم. تسمى هذه المحولات متزامنة. يكون استخدامها مبررًا إذا كانت قوة المحول كبيرة بدرجة كافية.

زيادة أو تعزيز المحولات

تُستخدم محولات الصعود بشكل أساسي لإمدادات الطاقة منخفضة الجهد ، على سبيل المثال ، من بطاريتين أو ثلاث بطاريات ، وتتطلب بعض مكونات التصميم جهدًا كهربيًا يبلغ 12 ... 15 فولت مع استهلاك تيار منخفض. في كثير من الأحيان ، يُطلق على محول التعزيز لفترة وجيزة وبوضوح كلمة "مُعزز".

الشكل 6. رسم تخطيطي وظيفي لمحول دفعة

يتم تغذية جهد الإدخال Uin إلى مرشح الإدخال Cin وتغذيته إلى السلسلة L المتصلة بالترانزستور والتبديل VT. يتم توصيل الصمام الثنائي VD بنقطة اتصال الملف وتصريف الترانزستور. يتم توصيل Rl ومكثف التحويل Cout بالمحطة الأخرى للديود.

يتم التحكم في الترانزستور VT بواسطة دائرة تحكم تولد إشارة ثابتة للتحكم في التردد مع دورة عمل قابلة للضبط D ، تمامًا كما هو موصوف أعلى قليلاً عند وصف دائرة المروحية (الشكل 3). يقوم الصمام الثنائي VD في الوقت المناسب بحظر الحمل من الترانزستور الرئيسي.

عندما يكون مفتاح الترانزستور مفتوحًا ، يتم توصيل خرج الملف L ، وفقًا للمخطط مباشرةً ، بالقطب السالب لمصدر الطاقة Uin. التيار المتزايد (يؤثر على تأثير الحث) من مصدر الطاقة يتدفق عبر الملف والترانزستور المفتوح ، وتتراكم الطاقة في الملف.

في هذا الوقت ، يمنع الصمام الثنائي VD الحمل ومكثف الخرج من دائرة التبديل ، وبالتالي يمنع تفريغ مكثف الخرج من خلال الترانزستور المفتوح. يتم تشغيل الحمل في هذه اللحظة بالطاقة المخزنة في المكثف Cout. وبطبيعة الحال ، ينخفض الجهد عبر مكثف الخرج.

بمجرد أن يصبح جهد الخرج أقل قليلاً من الجهد المحدد (تحدده إعدادات دائرة التحكم) ، يغلق الترانزستور الرئيسي VT ، وتعيد الطاقة المخزنة في المحرِّض شحن المكثف Cout من خلال الصمام الثنائي VD ، الذي يغذي الحمل . في هذه الحالة ، يتم إضافة EMF للحث الذاتي للملف L إلى جهد الدخل ونقله إلى الحمل ، وبالتالي يكون جهد الخرج أكبر من جهد الدخل.

عندما يصل جهد الخرج إلى مستوى التثبيت المحدد ، تفتح دائرة التحكم الترانزستور VT ، وتتكرر العملية من مرحلة تراكم الطاقة.

المحولات العامة - SEPIC (محول الحث الأساسي أحادي الطرف أو محول مع محث أولي غير متماثل محمل).

تُستخدم هذه المحولات بشكل أساسي عندما يكون للحمل طاقة قليلة ، ويتغير جهد الدخل بالنسبة إلى جهد الخرج لأعلى أو لأسفل.

الشكل 7. مخطط وظيفي لمحول SEPIC

إنها تشبه إلى حد بعيد دائرة محول التعزيز الموضحة في الشكل 6 ، ولكنها تحتوي على عناصر إضافية: مكثف C1 وملف L2. هذه العناصر هي التي تضمن تشغيل المحول في وضع تقليل الجهد.

تُستخدم محولات SEPIC في الحالات التي يختلف فيها جهد الدخل على نطاق واسع. مثال على ذلك هو 4V-35V إلى 1.23V-32V Boost Buck Voltage Step Up / Down Converter Regulator. تحت هذا الاسم يباع المحول في المتاجر الصينية ، وتظهر دائرته في الشكل 8 (انقر على الصورة لتكبيرها).

الشكل 8. رسم تخطيطي لمحول SEPIC

يوضح الشكل 9 مظهر اللوحة مع تحديد العناصر الرئيسية.

الشكل 9. ظهور محول SEPIC

يوضح الشكل الأجزاء الرئيسية وفقًا للشكل 7. لاحظ وجود ملفين L1 L2. من خلال هذه العلامة ، يمكنك تحديد أن هذا محول SEPIC.

يمكن أن يكون جهد الدخل للوحة في حدود 4 ... 35 فولت. في هذه الحالة ، يمكن ضبط جهد الخرج في حدود 1.23 ... 32 فولت. تردد تشغيل المحول هو 500 كيلو هرتز ، مع أبعاد صغيرة 50 × 25 × 12 مم ، توفر اللوحة طاقة تصل إلى 25 واط. أقصى تيار إخراج يصل إلى 3A.

ولكن هنا يجب إبداء ملاحظة. إذا تم ضبط جهد الخرج على 10V ، فلا يمكن أن يكون تيار الخرج أعلى من 2.5A (25W). بجهد خرج 5 فولت وحد أقصى للتيار 3 أمبير ، ستكون الطاقة 15 وات فقط. الشيء الرئيسي هنا هو عدم المبالغة في ذلك: إما عدم تجاوز الحد الأقصى المسموح به من الطاقة ، أو عدم تجاوز التيار المسموح به.

غالبًا ما يستخدم لتحويل الجهد من مستوى إلى مستوى الجهد من مستوى آخر محولات الجهد النبضياستخدام تخزين الطاقة الاستقرائي. تتميز هذه المحولات بكفاءة عالية تصل في بعض الأحيان إلى 95٪ ولديها القدرة على الحصول على جهد ناتج متزايد أو مخفض أو مقلوب.

وفقًا لهذا ، تُعرف ثلاثة أنواع من دارات المحول: التدريجي (الشكل 4.1) ، والتصعيد (الشكل 4.2) والعكس (الشكل 4.3).

هناك خمسة عناصر مشتركة بين جميع هذه الأنواع من المحولات: مصدر طاقة ، وعنصر تبديل رئيسي ، وجهاز تخزين طاقة حثي (محث ، ومخنق) ، وصمام ثنائي ، ومكثف مرشح متصل بالتوازي مع مقاومة الحمل.

يتيح لك تضمين هذه العناصر الخمسة في مجموعات مختلفة تنفيذ أي من الأنواع الثلاثة لمحولات النبض.

يتم التحكم في مستوى الجهد الناتج للمحول عن طريق تغيير عرض النبضات التي تتحكم في تشغيل عنصر التبديل الرئيسي ، وبالتالي الطاقة المخزنة في جهاز التخزين الاستقرائي.

يتم تثبيت جهد الخرج باستخدام التغذية المرتدة: عندما يتغير جهد الخرج ، يتغير عرض النبض تلقائيًا.

يحتوي محول باك (الشكل 4.1) على سلسلة متصلة بالسلسلة لعنصر تبديل S1 ، ومخزن طاقة حثي L1 ، ومقاومة تحميل Rn ومكثف مرشح متصل بالتوازي C1. يتم توصيل الصمام الثنائي VD1 بين نقطة اتصال المفتاح S1 مع وحدة تخزين الطاقة L1 وسلك مشترك.

أرز. 4.1 مبدأ تشغيل محول الجهد التنحي

أرز. 4.2 مبدأ تشغيل محول الجهد التصاعدي

عندما يكون المفتاح مفتوحًا ، يتم إغلاق الصمام الثنائي ، ويتم تخزين الطاقة من مصدر الطاقة في مخزن الطاقة الاستقرائي. بعد إغلاق (فتح) المفتاح S1 ، يتم نقل الطاقة المخزنة بواسطة التخزين الاستقرائي L1 من خلال الصمام الثنائي VD1 إلى مقاومة الحمل R n. يقوم مكثف C1 بتنعيم تموج الجهد.

يتم تصنيع محول الجهد النبضي التصاعدي (الشكل 4.2) على نفس العناصر الأساسية ، ولكن لديه مجموعة مختلفة منها: دائرة متسلسلة لجهاز تخزين الطاقة الاستقرائي L1 ، الصمام الثنائي VD1 ومقاومة الحمل مع مكثف مرشح متصل بالتوازي C1 متصل بمصدر الطاقة. يتم توصيل عنصر التبديل S1 بين نقطة اتصال جهاز تخزين الطاقة L1 مع الصمام الثنائي VD1 والناقل المشترك.

عندما يكون المفتاح مفتوحًا ، يتدفق التيار من مصدر الطاقة عبر المحرِّض ، حيث يتم تخزين الطاقة. يتم إغلاق الصمام الثنائي VD1 ، ويتم فصل دائرة التحميل عن مصدر الطاقة والمفتاح وتخزين الطاقة. يتم الحفاظ على الجهد على مقاومة الحمل بسبب الطاقة المخزنة في مكثف المرشح. عند فتح المفتاح ، يتم إضافة EMF للحث الذاتي إلى جهد الإمداد ، ويتم نقل الطاقة المخزنة إلى الحمل من خلال الصمام الثنائي المفتوح VD1. يتجاوز جهد الخرج الناتج بهذه الطريقة جهد الإمداد.

أرز. 4.3 نبض تحويل الجهد مع الانعكاس

يحتوي محول العاكس من النوع النبضي على نفس مجموعة العناصر الأساسية ، ولكن مرة أخرى في اتصال مختلف (الشكل 4.3): دائرة سلسلة من عنصر التبديل S1 ، الصمام الثنائي VD1 ومقاومة الحمل R n مع مكثف مرشح C1 هي متصل بمصدر الطاقة. يتم توصيل مخزن الطاقة الاستقرائي L1 بين نقطة اتصال عنصر التبديل S1 مع الصمام الثنائي VD1 والناقل المشترك.

يعمل المحول على النحو التالي: عندما يكون المفتاح مغلقًا ، يتم تخزين الطاقة في جهاز تخزين حثي. يتم إغلاق الصمام الثنائي VD1 ولا يمرر التيار من مصدر الطاقة إلى الحمل. عند إيقاف تشغيل المفتاح ، يتم تطبيق EMF للحث الذاتي لجهاز تخزين الطاقة على المعدل الذي يحتوي على الصمام الثنائي VD1 ومقاومة الحمل R n ومكثف المرشح C1. نظرًا لأن الصمام الثنائي المعدل يمرر نبضات الجهد السالب فقط في الحمل ، يتم تكوين جهد إشارة سالب عند خرج الجهاز (معكوس ، في الجهة المقابلة لجهد الإمداد).

لتحقيق الاستقرار في جهد الخرج لمنظمات التبديل من أي نوع ، يمكن استخدام المنظمين "الخطي" التقليديين ، لكنهم يتمتعون بكفاءة منخفضة. في هذا الصدد ، من المنطقي أكثر استخدام مثبتات الجهد النبضي لتثبيت جهد الخرج لمحولات النبض ، خاصة وأن هذا التثبيت ليس صعبًا على الإطلاق.

تبديل مثبتات الجهد ، بدورها ، تنقسم إلى مثبتات عرض النبضة المعدلةو على مثبتات مع تعديل نبض التردد. في أولها ، تتغير مدة نبضات التحكم بتكرار ثابت لتكرارها. ثانيًا ، على العكس من ذلك ، يتغير تواتر نبضات التحكم مع مدتها دون تغيير. هناك مثبتات اندفاعية مع تنظيم مختلط.

أدناه ، سيتم النظر في أمثلة راديو الهواة للتطور التطوري لمحولات النبض ومثبتات الجهد.

يعمل المذبذب الرئيسي (الشكل 4.4) لمحولات النبض بجهد خرج غير مستقر (الشكل 4.5 ، 4.6) على شريحة KR1006VI1 (NE 555) بتردد 65 كيلو هرتز. يتم تغذية النبضات المستطيلة الناتجة للمولد من خلال دوائر RC إلى عناصر الترانزستور الرئيسية المتصلة بالتوازي.

المحث L1 مصنوع على حلقة من الفريت بقطر خارجي 10 مم ونفاذية مغناطيسية 2000. تحريضه 0.6 مللي أمبير. كفاءة المحول تصل إلى 82٪. لا تتجاوز سعة تموج الخرج 42 مللي فولت وتعتمد على قيمة السعة

أرز. 4.4 قيادة دارة مذبذب لمحولات الجهد النبضي

أرز. 4.5 مخطط جزء الطاقة لمحول الجهد النبضي التصاعدي +5/12 فولت

أرز. 4.6 مخطط محول الجهد النبضي العكسي +5 / -12 فولت

المكثفات في إخراج الجهاز. الحد الأقصى لتيار الحمل للأجهزة (الشكل 4.5 ، 4.6) هو 140 مللي أمبير.

يستخدم مقوم المحول (الشكل 4.5 ، 4.6) اتصالاً متوازيًا لثنائيات عالية التردد منخفضة التيار متصلة في سلسلة بمقاومات معادلة R1 - R3. يمكن استبدال هذا التجميع بأكمله بصمام ثنائي حديث ، مصمم لتيار يزيد عن 200 مللي أمبير بتردد يصل إلى 100 كيلوهرتز وبجهد عكسي لا يقل عن 30 فولت (على سبيل المثال ، 204 دينار كويتي ، 226 دينار كويتي). مثل VT1 و VT2 ، من الممكن استخدام الترانزستورات من النوع KT81x: الهياكل n-p-n - KT815 ، KT817 (الشكل 4.5) و p-n-p - KT814 ، KT816 (الشكل 4.6) وغيرها. لتحسين موثوقية المحول ، يوصى بتوصيل الصمام الثنائي من نوع KD204 ، KD226 بالتوازي مع تقاطع الباعث والمجمع في الترانزستور بحيث يتم إغلاقه للتيار المباشر.

لتحويل الجهد من مستوى واحد إلى جهد من مستوى آخر ، غالبًا ما تستخدم محولات الجهد النبضي باستخدام أجهزة تخزين الطاقة الحثية. تتميز هذه المحولات بكفاءة عالية تصل في بعض الأحيان إلى 95٪ ولديها القدرة على الحصول على جهد خرج متزايد أو مخفض أو مقلوب.

وفقًا لهذا ، تُعرف ثلاثة أنواع من دارات المحول: التدريجي (الشكل 4.1) ، والتصعيد (الشكل 4.2) والعكس (الشكل 4.3).

يتيح لك تضمين هذه العناصر الخمسة في مجموعات مختلفة تنفيذ أي من الأنواع الثلاثة لمحولات النبض.

يتم التحكم في مستوى جهد الخرج للمحول عن طريق تغيير عرض النبضات التي تتحكم في تشغيل عنصر التبديل الرئيسي ، وبالتالي الطاقة المخزنة في جهاز التخزين الاستقرائي.

يتم تثبيت جهد الخرج باستخدام التغذية المرتدة: عندما يتغير جهد الخرج ، يتغير عرض النبض تلقائيًا.

يحتوي محول باك (الشكل 4.1) على سلسلة متصلة بالسلسلة لعنصر تبديل S1 ، ومخزن طاقة حثي L1 ، ومقاومة تحميل Rh ومكثف مرشح متصل بالتوازي C1. يتم توصيل الصمام الثنائي VD1 بين نقطة اتصال المفتاح S1 مع وحدة تخزين الطاقة L1 وسلك مشترك.

أرز. 4.1 مبدأ تشغيل محول الجهد التنحي

أرز. 4.2 مبدأ تشغيل محول الجهد التصاعدي

عندما يكون المفتاح مفتوحًا ، يتم إغلاق الصمام الثنائي ، ويتم تخزين الطاقة من مصدر الطاقة في مخزن الطاقة الاستقرائي. بعد إغلاق (فتح) المفتاح S1 ، يتم نقل الطاقة المخزنة بواسطة التخزين الاستقرائي L1 من خلال الصمام الثنائي VD1 إلى مقاومة الحمل R ^. يقوم مكثف C1 بتنعيم تموج الجهد.

أرز. 4.3 نبض تحويل الجهد مع الانعكاس

يحتوي محول العاكس من النوع النبضي على نفس مجموعة العناصر الأساسية ، ولكن مرة أخرى في اتصال مختلف (الشكل 4.3): دائرة سلسلة من عنصر التبديل S1 ، الصمام الثنائي VD1 ومقاومة الحمل R ^ مع مرشح مكثف C1 هو متصل بمصدر الطاقة. يتم توصيل مخزن الطاقة الاستقرائي L1 بين نقطة اتصال عنصر التبديل S1 مع الصمام الثنائي VD1 والناقل المشترك.

يعمل المحول على النحو التالي: عندما يكون المفتاح مغلقًا ، يتم تخزين الطاقة في جهاز تخزين حثي. يتم إغلاق الصمام الثنائي VD1 ولا يمرر التيار من مصدر الطاقة إلى الحمل. عند إيقاف تشغيل المفتاح ، يتم تطبيق EMF للحث الذاتي لجهاز تخزين الطاقة على المعدل الذي يحتوي على الصمام الثنائي VD1 ومقاومة الحمل R ومكثف المرشح C1. نظرًا لأن الصمام الثنائي المعدل يمرر نبضات الجهد السالب فقط في الحمل ، يتم تكوين جهد إشارة سالب عند خرج الجهاز (معكوس ، في الجهة المقابلة لجهد الإمداد).

تحويل مثبتات الجهد ، بدورها ، مقسمة إلى مثبتات معدل عرض النبضة ومثبتات معدل تردد النبضة. في أولها ، تتغير مدة نبضات التحكم بتكرار ثابت لتكرارها. ثانيًا ، على العكس من ذلك ، يتغير تواتر نبضات التحكم مع مدتها دون تغيير. هناك مثبتات اندفاعية مع تنظيم مختلط.

أدناه ، سيتم النظر في أمثلة راديو الهواة للتطور التطوري لمحولات النبض ومثبتات الجهد.

يعمل المذبذب الرئيسي (الشكل 4.4) لمحولات النبض بجهد خرج غير مستقر (الشكل 4.5 ، 4.6) على شريحة KR1006VI1 بتردد 65 كيلو هرتز. يتم تغذية النبضات المستطيلة للخرج للمولد من خلال سلاسل RC لعناصر الترانزستور الرئيسية المتصلة بالتوازي.

المحث L1 مصنوع على حلقة من الفريت بقطر خارجي 10 مم ونفاذية مغناطيسية 2000. تحريضه 0.6 مللي أمبير. كفاءة المحول تصل إلى 82٪. لا تتجاوز سعة تموج الخرج 42 ميغا بايت وتعتمد على قيمة السعة

أرز. 4.4 قيادة دارة مذبذب لمحولات الجهد النبضي

أرز. 4.5 مخطط جزء الطاقة لمحول الجهد النبضي التصاعدي +5/12 فولت

أرز. 4.6 مخطط محول الجهد النبضي العكسي +5 / -12 فولت

المكثفات في إخراج الجهاز. الحد الأقصى لتيار الحمل للأجهزة (الشكل 4.5 ، 4.6) هو 140 مللي أمبير.

يستخدم مقوم المحول (الشكل 4.5 ، 4.6) اتصالاً متوازيًا لثنائيات عالية التردد منخفضة التيار متصلة في سلسلة بمقاومات معادلة R1 - R3. يمكن استبدال هذا التجميع بأكمله بصمام ثنائي حديث ، مصمم لتيار يزيد عن 200 مللي أمبير بتردد يصل إلى 100 كيلوهرتز وبجهد عكسي لا يقل عن 30 فولت (على سبيل المثال ، 204 دينار كويتي ، 226 دينار كويتي). مثل VT1 و VT2 ، من الممكن استخدام الترانزستورات من النوع KT81x: الهياكل p-p-p - KT815 ، KT817 (الشكل 4.5) و p-p-p - KT814 ، KT816 (الشكل 4.6) وغيرها. لتحسين موثوقية المحول ، يوصى بتوصيل الصمام الثنائي من نوع KD204 ، KD226 بالتوازي مع تقاطع الباعث والمجمع في الترانزستور بحيث يتم إغلاقه للتيار المباشر.

للحصول على جهد خرج قدره 30 ... 80 فولت ، استخدم P. Belyatsky محولًا به مذبذب رئيسي يعتمد على هزاز متعدد غير متماثل مع مرحلة خرج محملة على جهاز تخزين طاقة حثي - مغو (خنق) L1 (الشكل 4.7 ).

أرز. 4.7 مخطط محول الجهد مع مذبذب رئيسي على أساس هزاز متعدد غير متماثل

الجهاز قابل للتشغيل في نطاق جهد الإمداد 1.0 ... 1.5 ثانية وبكفاءة تصل إلى 75٪.

في الدائرة ، يمكنك استخدام خنق قياسي 725 أو آخر مع محاثة 120 ... 200m / sH.

يظهر متغير لمرحلة خرج محول الجهد في الشكل. 4.8 عندما يتم تطبيق سلسلة من إشارات التحكم بشكل مستطيل على مستوى GGL (5 B) على مدخلات السلسلة ، يتم الحصول على جهد 250 B عند خرج المحول عندما يتم تشغيله من مصدر بجهد كهربائي قدره 12 فولت عند تيار حمل 3 ... 5 مللي أمبير (مقاومة الحمل حوالي 100 كيلو أوم). محاثة الخانق L1 - 1 مللي أمبير.

بصفتك VT1 ، يمكنك استخدام ترانزستور محلي ، على سبيل المثال ، KT604 ، KT605 ، KT704B ، KT940A (B) ، KT969A ، إلخ.

أرز. 4.8 تجسيد لمرحلة الإخراج للتحويل

أرز. 4.9 مخطط مرحلة خرج محول الجهد

جعلت دائرة مماثلة لمرحلة الخرج (الشكل 4.9) من الممكن ، عند تشغيلها من مصدر بجهد 28 ب واستهلاك تيار 60 مللي أمبير ، الحصول على جهد خرج قدره 250 ب عند تيار حمل يبلغ 5 مللي أمبير . محاثة الخنق - 600 اه. تردد نبض التحكم - 1 كيلو هرتز.

اعتمادًا على جودة تصنيع المحرِّض ، يمكن الحصول على جهد 150 ... 450 ب عند الخرج بقوة حوالي 1 وات وكفاءة تصل إلى 75٪.

يظهر في الشكل محول الجهد ، المصنوع على أساس مولد النبض على شريحة DA1 KR1006VI1 ، ومكبر للصوت يعتمد على ترانزستور تأثير المجال VT1 وجهاز تخزين الطاقة الاستقرائي مع مقوم ومرشح. 4.10.

يتم توليد جهد 400… 425 B عند خرج المحول بجهد إمداد 9 ب واستهلاك حالي قدره 80 ... 90 مللي أمبير. وتجدر الإشارة إلى أن جهد الخرج غير مضمون - فهو يعتمد بشكل كبير على طريقة عمل المحرِّض (الاختناق) L1. للحصول على

أرز. 4.10. مخطط محول الجهد مع مولد النبض على شريحة KR1006VI1

أرز. 4.11. دارة المحول بعنصر حثي واحد

الجهد المطلوب ، أسهل طريقة هي اختيار مغو تجريبيًا لتحقيق الجهد المطلوب أو استخدام مضاعف الجهد.

تتطلب العديد من الأجهزة الإلكترونية مصدر جهد ثنائي القطب لتزويد جهد الإمداد الموجب والسالب. المخطط الموضح في الشكل. 4.11 يحتوي على عدد أقل بكثير من المكونات من الأجهزة المماثلة ، نظرًا لحقيقة أنه يؤدي في نفس الوقت وظائف محول تصعيد وعكس حثي.

تستخدم دائرة المحول (الشكل 4.11) مجموعة جديدة من المكونات الأساسية وتتضمن مولد نبض رباعي الطور ومحث ومفتاحين ترانزستور.

نبضات التحكم تولد D-flip-flop (DD1.1). خلال المرحلة الأولى من النبضات ، يتم تخزين المحرِّض L1 بالطاقة من خلال مفاتيح الترانزستور VT1 و VT2. خلال المرحلة الثانية ، يفتح مفتاح VT2 ويتم نقل الطاقة إلى ناقل جهد الخرج الموجب. خلال المرحلة الثالثة ، يتم إغلاق كلا المفتاحين ، ونتيجة لذلك يتراكم المحرِّض الطاقة مرة أخرى. عندما يتم فتح مفتاح VT1 أثناء المرحلة الأخيرة من النبضات ، يتم نقل هذه الطاقة إلى ناقل الطاقة السالب. عندما يتم استقبال نبضات بتردد 8 كيلو هرتز عند الإدخال ، توفر الدائرة جهد إخراج يبلغ ± 12 فولت. يوضح مخطط التوقيت (الشكل 4.11 ، يمين) تشكيل نبضات التحكم.

في الدائرة ، يمكن استخدام الترانزستورات KT315 ، KT361.

يسمح لك محول الجهد (الشكل 4.12) بالحصول على جهد ثابت قدره 30 فولت عند الخرج. يتم استخدام جهد بهذا الحجم لتشغيل الدوالي ، بالإضافة إلى مؤشرات الفلورسنت الفراغية.

أرز. 4.12. مخطط محول الجهد بجهد خرج مستقر 30 فولت

على شريحة DA1 من النوع KR1006VI1 ، يتم تجميع مذبذب رئيسي وفقًا للمخطط المعتاد ، والذي ينتج نبضات مستطيلة بتردد حوالي 40 كيلو هرتز. يتم توصيل مفتاح الترانزستور VT1 بإخراج المولد ، ويقوم بتبديل المحث L1. يعتمد اتساع النبضات عند تبديل الملف على جودة تصنيعه. على أي حال ، يصل الجهد عليها إلى عشرات الفولتات. يتم تصحيح جهد الخرج بواسطة الصمام الثنائي VD1. يتم توصيل مرشح RC على شكل U و VD2 zener diode بإخراج المعدل. يتم تحديد الجهد عند خرج المثبت بالكامل حسب نوع الصمام الثنائي زينر المستخدم. بصفتك ديود زينر "عالي الجهد" ، يمكنك استخدام سلسلة من ثنائيات زينر بجهد استقرار أقل.

يظهر في الشكل محول الجهد مع تخزين الطاقة الاستقرائي ، والذي يسمح بالحفاظ على جهد منظم ثابت عند الخرج. 4.13.

أرز. 4.13. دائرة تحويل الجهد مع الاستقرار

تحتوي الدائرة على مولد نبضي ، ومضخم طاقة من مرحلتين ، وجهاز تخزين طاقة حثي ، ومعدل ، ومرشح ، ودائرة استقرار جهد الخرج. يضبط المقاوم R6 جهد الخرج المطلوب في النطاق من 30 إلى 200 فولت.

نظائر الترانزستور: VS237V-KT342A ، KT3102 ؛ VS307V- CT3107I ؛ BF459-KT940A.

يظهر خياران - تنحى ومحولات الجهد العكسي في الشكل. 4.14. أولهما يوفر جهد خرج 8.4 فولت عند تيار حمل يصل إلى 300 مللي أمبير ، والثاني يسمح لك بالحصول على جهد قطبي سالب (-19.4 فولت) عند نفس تيار الحمل. يجب تثبيت الترانزستور الناتج VT3 على المبرد.

نظائر الترانزستور: 2N2222-KT3117A ؛ 2N4903-KT814.

يظهر في الشكل محول جهد ثابت متدرج باستخدام الدائرة الصغيرة KR1006VI1 (DA1) كمذبذب رئيسي مع حماية تيار الحمل. 4.15. جهد الخرج هو 10 فولت عند تيار حمل يصل إلى 100 مللي أمبير. عندما تتغير مقاومة الحمل

أرز. 4.14. مخططات محولات الجهد المستقر

أرز. 4.15. دائرة تحويل الجهد تنحى

بالنسبة لـ 1٪ ، يتغير جهد الخرج للمحول بما لا يزيد عن 0.5٪.

نظائر الترانزستور: 2N1613 - KT630G ، 2N2905 - KT3107E ، KT814.

لتشغيل الدوائر الإلكترونية التي تحتوي على مضخمات تشغيلية ، غالبًا ما تكون مصادر الطاقة ثنائية القطب مطلوبة. يمكن حل هذه المشكلة باستخدام عاكس للجهد ، تظهر دائرته في الشكل. 4.16.

يحتوي الجهاز على مولد نبضات مستطيلة ، محملة على المحرِّض L1. يتم تصحيح الجهد من المحرِّض بواسطة الصمام الثنائي VD2 ويذهب إلى خرج الجهاز (مكثفات المرشح C3 و C4 ومقاومة الحمل). يوفر Zener diode VD1 جهد خرج ثابت - ينظم مدة نبضة القطبية الموجبة على المحرِّض.

أرز. 4.16. + 15 / -15V دائرة العاكس الجهد

يبلغ تردد التشغيل للجيل حوالي 200 كيلو هرتز تحت الحمل ويصل إلى 500 كيلو هرتز بدون تحميل. تيار الحمل الأقصى يصل إلى 50 مللي أمبير. كفاءة الجهاز 80٪.

عيب التصميم هو المستوى المرتفع نسبيًا للتداخل الكهرومغناطيسي ، ومع ذلك ، فهو سمة من سمات الدوائر الأخرى المماثلة.

يستخدم Choke DM-0.2-200 كـ L1.

من الأنسب تجميع محولات الجهد الحديثة عالية الأداء باستخدام دوائر دقيقة مصممة خصيصًا لهذا الغرض.

تم تصميم الدائرة المصغرة KR1156EU5 (MC33063A ، MC34063A من موتورولا) للعمل في محولات مستقرة تصعيد وتنحي وعكس بقوة عدة واط.

على التين. يوضح الشكل 4.17 مخططًا لمحول جهد الدفع على شريحة KR1156EU5. يحتوي المحول على مكثفات مرشح المدخلات والمخرجات C1 ، C3 ، C4 ، محث التخزين L1 ، الصمام الثنائي المعدل VD1 ، المكثف C2 الذي يحدد تردد المحول ، محث الفلتر L2 لتنعيم التموجات. يعمل المقاوم R1 كمستشعر حالي. يحدد مقسم الجهد R2 ، R3 قيمة جهد الخرج.

أرز. 4.17. مخطط تصعيد الجهد محول على

تردد المحول قريب من 15 كيلو هرتز بجهد دخل 12 ب وحمل مقنن. كان مدى تموجات الجهد على المكثفات C3 و C4 70 و 15 ميغا بايت على التوالي.

يتم لف المحث L1 مع محاثة 170 μH على ثلاث حلقات ملتصقة K12x8x3 M4000NM بسلك PESHO 0.5. يتكون اللف من 59 دورة. يجب تقسيم كل حلقة إلى جزأين قبل لفها. يتم إدخال حشية مشتركة مصنوعة من القماش المنسوج بسمك 0.5 مم في إحدى الفجوات ويتم لصق الحزمة معًا. يمكنك أيضًا استخدام حلقات الفريت بنفاذية مغناطيسية تزيد عن 1000.

يظهر مثال على محول تنحي على شريحة KR1156EU5 في الشكل. 4.18 لا يمكن تطبيق جهد يزيد عن 40 فولت على دخل مثل هذا المحول. تردد المحول هو 30 كيلو هرتز عند Ubx \ u003d 15 B. نطاق تموجات الجهد على المكثفات C3 و C4 هو 50 مللي فولت.

يتم لف المحث L1 مع محاثة 220 μH بطريقة مماثلة (انظر أعلاه) على ثلاث حلقات ، ولكن الفجوة عند لصق شريحة KR1156EU5

أرز. 4.18 مخطط محول الجهد التنحي على دائرة كهربائية دقيقة KR115vEU5

تم ضبط دارة محول الجهد العكسي على الدائرة المصغرة KR115vEU5 على 0.25 مم ، احتوى الملف على 55 لفة من نفس السلك.

يوضح الشكل التالي (الشكل 4.19) دائرة نموذجية لمحول الجهد العكسي على شريحة KR1156EU5. يتم تشغيل شريحة DA1 بمجموع جهد الدخل والمخرج ، والذي يجب ألا يتجاوز 40 فولت.

تردد تشغيل المحول - 30 كيلو هرتز عند Ubx = 5 فولت ؛ مدى تموجات الجهد على المكثفات C3 و C4 هو 100 و 40 مللي فولت.

بالنسبة للمحث L1 للمحول العكسي مع محاثة 88 μH ، تم استخدام حلقتين K12x8x3

M4000NM مع فجوة 0.25 مم. يتكون اللف من 35 لفة من سلك PEV-2 0.7.

الحث L2 في جميع المحولات قياسي - DM-2.4 مع محاثة 3 ميكرومتر.

يجب أن يكون الصمام الثنائي VD1 في جميع الدوائر (الشكل 4.17 - 4.19) عبارة عن صمام ثنائي شوتكي.

للحصول على جهد ثنائي القطب من جهد أحادي القطب ، طورت MAXIM دوائر دقيقة متخصصة. على التين. يوضح 4.20 إمكانية تحويل جهد منخفض المستوى (4.5 ... .5 فولت) إلى جهد خرج ثنائي القطب يبلغ 12 (أو 15 فولت) عند تيار تحميل يصل إلى 130 (أو 100 مللي أمبير).

أرز. 4.20. دارة محول الجهد على شريحة MAX743

وفقًا للهيكل الداخلي ، لا تختلف الدائرة الدقيقة عن البناء النموذجي لهذا النوع من المحولات المصنوعة على عناصر منفصلة ، ومع ذلك ، فإن التصميم المتكامل يجعل من الممكن إنشاء محولات جهد عالية الكفاءة بأقل عدد من العناصر الخارجية.

لذلك ، بالنسبة للدائرة الدقيقة MAX743 (الشكل 4.20) ، يمكن أن يصل تردد التحويل إلى 200 كيلو هرتز (وهو أعلى بكثير من تردد التحويل للغالبية العظمى من المحولات المصنوعة على عناصر منفصلة). بجهد إمداد 5 فولت ، تكون الكفاءة 80 ... 82٪ مع عدم استقرار جهد الخرج بنسبة 3٪.

تم تجهيز الدائرة المصغرة بحماية ضد حالات الطوارئ: عندما ينخفض جهد الإمداد بنسبة 10 ٪ عن المعدل الطبيعي ، وكذلك عندما ترتفع درجة حرارة العلبة (فوق 195 درجة مئوية).

لتقليل إخراج تموج المحول بتردد تحويل (200 كيلو هرتز) ، يتم تثبيت مرشحات LC على شكل حرف U عند مخرجات الجهاز. تم تصميم Jumper L على المسامير 11 و 13 من الدائرة المصغرة لتغيير قيمة الفولتية الناتجة.

لتحويل جهد منخفض المستوى (2.0 ... 4.5 فولت) إلى 3.3 أو 5.0 فولت مستقر ، تم تصميم دائرة كهربائية دقيقة خاصة طورتها MAXIM ، MAX765. نظائرها المحلية - KR1446PN1A و KR1446PN1B. تسمح لك الدائرة المصغرة لغرض مماثل - MAX757 - بالحصول على جهد قابل للتعديل باستمرار عند الخرج في حدود 2.7 ... 5.5 ب.

أرز. 4.21. دائرة محول الجهد المنخفض إلى 3.3 أو 5.0 فولت

دائرة المحول الموضحة في الشكل. 4.21 ، يحتوي على كمية صغيرة من الأجزاء الخارجية (المركبة). يعمل هذا الجهاز وفقًا للمبدأ التقليدي الموصوف سابقًا. يعتمد تردد تشغيل المولد على جهد الدخل وتيار الحمل ويختلف على مدى واسع - من عشرات هرتز إلى 100 كيلو هرتز. يتم تحديد قيمة جهد الخرج حسب مكان توصيل الطرف 2 من شريحة DA1: إذا كان متصلاً بحافلة مشتركة (انظر الشكل 4.21) ، يكون جهد الخرج لرقاقة KR1446PN1A 5.0 ± 0.25 B ، إذا كان هذا الدبوس متصلاً للدبوس 6 ، سينخفض جهد الخرج إلى 3.3 ± 0.15 ب. بالنسبة للدائرة الدقيقة KR1446PN1B ، ستكون القيم 5.2 ± 0.45 B و 3.44 ± 0.29 B ، على التوالي. الحد الأقصى لتيار الإخراج للمحول هو 100 مللي أمبير. توفر شريحة MAX765 تيار إخراج يبلغ 200 مللي أمبير بجهد 5 فولت و 300 مللي أمبير عند جهد 3.3 ب. كفاءة المحول تصل إلى 80٪.

الغرض من الدبوس 1 (SHDN) هو تعطيل المحول مؤقتًا عن طريق تقصير هذا الدبوس في سلك مشترك. سينخفض جهد الخرج في هذه الحالة إلى قيمة أقل قليلاً من جهد الدخل.

تم تصميم HL1 LED للإشارة إلى انخفاض طارئ في جهد الإمداد (أقل من 2 ب) ، على الرغم من أن المحول نفسه قادر على العمل بقيم جهد دخل أقل (حتى 1.25 ب وأقل).

يتم تنفيذ محث L1 على حلقة K10x6x4.5 مصنوعة من الفريت M2000NM1. يحتوي على 28 لفة من سلك PESHO 0.5 مم ولها محاثة 22 uH. قبل لفها ، يتم كسر الحلقة الفريتية إلى نصفين ، بعد أن تم إيداعها مسبقًا بملف من الألماس. ثم يتم لصق الحلقة بالغراء الإيبوكسي ، مع تثبيت حشية من القماش بسمك 0.5 مم في إحدى الفجوات الناتجة. يعتمد محاثة المحرِّض التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة إلى حد كبير على سماكة الفجوة وبدرجة أقل على النفاذية المغناطيسية للنواة وعدد لفات الملف. إذا قبلت الزيادة في مستوى التداخل الكهرومغناطيسي ، فيمكنك استخدام خنق من النوع DM-2.4 مع محاثة تبلغ 20 ميكرومتر.

المكثفات C2 و C5 من النوع K53 (K53-18) و C1 و C4 - السيراميك (لتقليل مستوى التداخل عالي التردد) ، VD1 - صمام ثنائي شوتكي (1N5818 ، 1N5819 ، SR106 ، SR160 ، إلخ).

يوفر المحول (مصدر طاقة Philips الرئيسي ، الشكل 4.22) بجهد دخل 220 B جهد خرج مستقر يبلغ 12 B عند قدرة تحميل تبلغ 2 وات.

تم تصميم مصدر الطاقة غير المحول (الشكل 4.23) لتشغيل أجهزة الاستقبال المحمولة والجيب من مصدر تيار متردد بجهد 220 فولت. يرجى ملاحظة أن هذا المصدر غير معزول كهربائيًا عن مصدر التيار الكهربائي. بجهد خرج 9 B وحمل تيار 50 مللي أمبير ، يستهلك مصدر الطاقة حوالي 8 مللي أمبير من الشبكة.

الجهد الكهربائي ، المعدل بواسطة جسر الصمام الثنائي VD1 - VD4 (الشكل 4.23) ، يشحن المكثفات C1 و C2. زمن

أرز. 4.22. مخطط دائرة إمداد الطاقة من Philips

أرز. 4.23. مخطط إمداد طاقة بدون محول يعتمد على محول جهد التبديل

يتم تحديد شحنة المكثف C2 بواسطة ثابت الدائرة R1 ، C2. في اللحظة الأولى بعد تشغيل الجهاز ، يتم إغلاق الثايرستور VS1 ، ولكن عند جهد معين على المكثف C2 ، سيفتح ويوصل الدائرة L1 ، NW بهذا المكثف. في هذه الحالة ، سيتم شحن مكثف عالي السعة C3 من المكثف C2. سينخفض الجهد على المكثف C2 ويزداد في C3.

التيار عبر المحرِّض L1 ، يساوي الصفر في اللحظة الأولى بعد فتح الثايرستور ، يزداد تدريجياً حتى تتساوى الفولتية على المكثفات C2 و C3. بمجرد حدوث ذلك ، سيتم إغلاق الثايرستور VS1 ، لكن الطاقة المخزنة في المحرض L1 ستحافظ لبعض الوقت على تيار الشحن للمكثف C3 من خلال الصمام الثنائي المفتوح VD5. بعد ذلك ، يتم إغلاق الصمام الثنائي VD5 ، ويبدأ تفريغ بطيء نسبيًا للمكثف C3 خلال الحمل. يحد Zener diode VD6 الجهد عند الحمل.

بمجرد إغلاق الثايرستور VS1 ، يبدأ الجهد عبر المكثف C2 في الزيادة مرة أخرى. في مرحلة ما ، يفتح الثايرستور مرة أخرى ، وتبدأ دورة جديدة من تشغيل الجهاز. تردد فتح الثايرستور أعلى بعدة مرات من تردد تموج الجهد على المكثف C1 ويعتمد على تصنيفات عناصر الدائرة R1 و C2 ومعلمات الثايرستور VS1.

المكثفات C1 و C2 من النوع MBM لجهد لا يقل عن 250 فولت. وللمحث L1 محاثة تبلغ 1 ... 2 مللي أمبير ومقاومة لا تزيد عن 0.5 أوم. يتم جرحه على إطار أسطواني بقطر 7 مم. يبلغ عرض الملف 10 مم ، ويتكون من خمس طبقات من سلك PEV-2 0.25 مم ملفوف بإحكام ، ملف إلى ملف. يتم إدخال قلب مضبوط 002.8 × 12 مصنوع من الفريت M200NN-3 في فتحة الإطار. يمكن تغيير محاثة المحرِّض على نطاق واسع ، وفي بعض الأحيان يتم التخلص منها تمامًا.

أرز. 4.24. مخطط محول الجهد التنحي مع مصدر طاقة رئيسي بدون محول

تظهر الرسوم البيانية لأجهزة تحويل الطاقة في الشكل. 4.24 و 4.25. إنها محولات طاقة تدريجية مدعومة بإخماد مقومات المكثف. استقر جهد الخرج للأجهزة. بصفتك VD4 dinistors ، يمكنك استخدام نظائرها المحلية ذات الجهد المنخفض - KN102A ، B. مثل الجهاز السابق (الشكل 4.23) ، تحتوي مصادر الطاقة (الشكل 4.24 و 4.25) على اتصال كلفاني مع التيار الكهربائي.

في محول الجهد S.F. Oikolenko مع "تخزين الطاقة النبضية" (الشكل 4.26) ، تم صنع المفاتيح K1 و K2 على ترانزستورات KT630 ، ونظام التحكم (CS) على دائرة كهربائية صغيرة من سلسلة K564. مكثف التخزين C1 -

أرز. 4.25. متغير لدائرة محول الجهد التنحي مع مصدر طاقة رئيسي غير محوّل

أرز. 4.26. دائرة تحويل جهد تخزين النبض

أرز. 4.27. مخطط محول رنين النبض N. M. Muzychenko

47 فائق التوهج يتم استخدام بطارية 9 فولت كمصدر للطاقة.يصل جهد الخرج عند مقاومة حمل تبلغ 1 كيلو أوم إلى 50 فولت. تبلغ الكفاءة 80٪ وتزيد إلى 95٪ عند استخدام هياكل MO / 7 من نوع RFLIN20L كعناصر أساسية K1 و K2

محولات النبض الرنانة التي صممها دكتوراه. N. M. Muzychenko ، يظهر أحدها في الشكل. 4.27 ، اعتمادًا على شكل التيار في مفتاح VT1 ، يتم تقسيمها إلى ثلاثة أنواع ، حيث تغلق عناصر التبديل عند صفر تيار ، وتفتح بجهد صفر. في مرحلة التبديل ، تعمل المحولات كمحولات رنانة ، والباقي ، معظم الفترة ، تعمل كمحولات دافعة.

السمة المميزة لمثل هذه المحولات هي أن جزء قوتها مصنوع في شكل جسر حثي سعوي مع مفتاح في أحد قطري ومفتاح ومصدر طاقة في الآخر. مثل هذه المخططات (الشكل 4.27) ذات كفاءة عالية.