مبدل اتومبیل جهانی (مبدل) "DC/DC".

این یک مبدل DC/DC ساده و جهانی است (تبدیل یک ولتاژ DC به دیگری). ولتاژ ورودی آن می تواند از 9 تا 18 ولت با ولتاژ خروجی 5-28 ولت باشد که در صورت لزوم می توان آن را در محدوده تقریباً 3 تا 50 ولت تغییر داد. ولتاژ خروجی این مبدل می تواند کمتر از ولتاژ ورودی یا بیشتر باشد.
توان عرضه شده به بار می تواند تا 100 وات برسد. متوسط ​​جریان بار مبدل 2.5-3 آمپر است (بسته به ولتاژ خروجی و با ولتاژ خروجی مثلاً 5 ولت، جریان بار می تواند 8 آمپر یا بیشتر باشد).
این مبدل برای مصارف مختلف مانند تغذیه لپ تاپ، آمپلی فایر، تلویزیون های قابل حمل و سایر لوازم خانگی از شبکه ۱۲ ولتی خودرو و همچنین شارژ تلفن همراه، دستگاه های USB، تجهیزات ۲۴ ولتی و غیره مناسب است.
مبدل در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه در خروجی مقاوم است، زیرا مدارهای ورودی و خروجی به صورت گالوانیکی به یکدیگر متصل نیستند و به عنوان مثال خرابی ترانزیستور قدرت منجر به خرابی بار متصل نمی شود و فقط ولتاژ در خروجی گم می شود (خوب، فیوز محافظ منفجر می شود).

شکل 1.
مدار مبدل.

مبدل بر روی تراشه UC3843 ساخته شده است. برخلاف مدارهای معمولی چنین مبدل‌هایی، در اینجا نه یک چوک، بلکه از یک ترانسفورماتور به عنوان عنصر تولید انرژی با نسبت چرخش 1: 1 استفاده می‌شود و بنابراین ورودی و خروجی آن به صورت گالوانیکی از یکدیگر جدا می‌شوند.
فرکانس کاری مبدل حدود 90-95 کیلوهرتز است.
ولتاژ کار خازن های C8 و C9 را بسته به ولتاژ خروجی انتخاب کنید.
مقدار مقاومت R9 آستانه محدود کننده جریان مبدل را تعیین می کند. هرچه مقدار آن کوچکتر باشد، جریان محدود کننده بیشتر است.
به جای اصلاح مقاومت R3 می توانید یک مقاومت متغیر نصب کنید و از آن برای تنظیم ولتاژ خروجی استفاده کنید یا یک سری مقاومت ثابت با مقادیر ولتاژ خروجی ثابت نصب کنید و آنها را با یک کلید انتخاب کنید.
برای گسترش دامنه ولتاژهای خروجی، لازم است تقسیم کننده ولتاژ R2، R3، R4 مجدداً محاسبه شود، به طوری که ولتاژ در پایه 2 میکرو مدار 2.5 ولت در ولتاژ خروجی مورد نیاز باشد.

شکل 2.
ترانسفورماتور.

هسته ترانسفورماتور از منبع تغذیه کامپیوتر AT، ATX استفاده می شود که DGS (چوک تثبیت کننده گروه) روی آن پیچیده شده است. هسته رنگ آمیزی زرد-سفید است، می توان از هر هسته مناسب استفاده کرد. هسته هایی از منابع تغذیه مشابه و رنگ های سبز آبی نیز مناسب هستند.
سیم پیچ های ترانسفورماتور در دو سیم پیچ می شوند و دارای پیچ های 2x24، سیم با قطر 1.0 میلی متر هستند. ابتدای سیم پیچ ها با نقاط در نمودار نشان داده شده است.

توصیه می شود از ترانزیستورهایی با مقاومت کانال باز کم به عنوان ترانزیستورهای قدرت خروجی استفاده کنید. به ویژه SUP75N06-07L، SUP75N03-08، SMP60N03-10L، IRL1004، IRL3705N. و همچنین باید بسته به حداکثر ولتاژ خروجی، با حداکثر ولتاژ کاری انتخاب شوند. حداکثر ولتاژ کاری ترانزیستور نباید کمتر از 1.25 ولتاژ خروجی باشد.
به عنوان یک دیود VD1، می توانید از یک دیود شاتکی جفتی، با ولتاژ معکوس حداقل 40 ولت و حداکثر جریان حداقل 15 آمپر، ترجیحاً در بسته بندی TO-220 استفاده کنید. به عنوان مثال SLB1640 یا STPS1545 و غیره.

مدار مونتاژ شد و روی تخته نان آزمایش شد. ترانزیستور اثر میدانی 09N03LA که از یک "مادربرد مرده" جدا شده بود، به عنوان ترانزیستور قدرت استفاده شد. دیود یک دیود شاتکی جفت SBL2045CT است.

شکل 3.
تست 15V-4A.

تست اینورتر با ولتاژ ورودی 12 ولت و ولتاژ خروجی 15 ولت. جریان بار اینورتر 4 آمپر است. توان بار 60 وات است.

شکل 4.
تست 5V-8A.

تست اینورتر با ولتاژ ورودی 12 ولت، ولتاژ خروجی 5 ولت و جریان بار 8 آمپر. قدرت بار 40 وات است. ترانزیستور برق مورد استفاده در مدار = 09N03LA (SMD از مادربرد)، D1 = SBL2045CT (از منابع تغذیه کامپیوتر)، R9 = 0R068 (0.068 اهم)، C8 = 2 x 4700 10V.

برد مدار چاپی توسعه یافته برای این دستگاه با در نظر گرفتن نصب ترانزیستور و دیود روی رادیاتور در اندازه 100x38 میلی متر است. امضا در قالب Sprint-Layout 6.0، پیوست.

در عکس های زیر یک نسخه مونتاژی از این مدار با استفاده از قطعات SMD است. این علامت برای قطعات SMD با سایز 1206 طراحی شده است.

شکل 5.
گزینه مونتاژ مبدل.

اگر نیازی به تنظیم ولتاژ خروجی در خروجی این مبدل نباشد، می توان مقاومت متغیر R3 را حذف کرد و مقاومت R2 را طوری انتخاب کرد که ولتاژ خروجی مبدل با ولتاژ مورد نیاز مطابقت داشته باشد.

آرشیو مقاله

گاهی اوقات باید ولتاژ بالا را از ولتاژ پایین دریافت کنید. به عنوان مثال، برای یک برنامه نویس ولتاژ بالا که با یک USB 5 ولت تغذیه می شود، شما به حدود 12 ولت نیاز دارید.

چه کار کنم؟ مدارهای تبدیل DC-DC برای این کار وجود دارد. و همچنین میکرو مدارهای تخصصی که به شما امکان می دهد این مشکل را در ده ها قسمت حل کنید.

اصل عملیات
بنابراین، چگونه می توانید مثلاً پنج ولت چیزی بیش از پنج بسازید؟ شما می توانید راه های زیادی پیدا کنید - به عنوان مثال، خازن ها را به صورت موازی شارژ کنید، و سپس آنها را به صورت سری تغییر دهید. و چندین بار در ثانیه. اما یک راه ساده تر، استفاده از خواص اندوکتانس، برای حفظ قدرت جریان وجود دارد.

برای اینکه خیلی واضح باشد، ابتدا یک مثال برای لوله کش نشان می دهم.

فاز 1

دمپر ناگهان بسته می شود. جریان جای دیگری برای رفتن ندارد و توربین که شتاب می گیرد، مایع را به جلو می راند، زیرا نمی تواند فورا بلند شود علاوه بر این، آن را با نیرویی بیشتر از آنچه منبع می تواند ایجاد کند فشار می دهد. دوغاب را از طریق شیر به داخل انباشته فشار هدایت می کند. بخشی از آن (در حال حاضر با افزایش فشار) کجا به دست مصرف کننده می رود؟ از جایی که به لطف دریچه، دیگر بر نمی گردد.

فاز 3

و دوباره دمپر بسته می شود و توربین شروع به فشار شدید مایع به باتری می کند. جبران خساراتی که در فاز 3 در آنجا رخ داده است.

بازگشت به نمودارها
از زیرزمین خارج می شویم، عرقچین لوله کش را در می آوریم، آچار گاز را به گوشه ای پرتاب می کنیم و با دانش جدید، شروع به ساختن نمودار می کنیم.

به جای توربین، اندوکتانس به شکل چوک کاملا مناسب است. یک کلید معمولی (در عمل ترانزیستور) به عنوان دمپر استفاده می شود، یک دیود به طور طبیعی به عنوان یک شیر استفاده می شود و یک خازن نقش یک ذخیره کننده فشار را بر عهده می گیرد. چه کسی جز او قادر به جمع آوری پتانسیل است. همین، مبدل آماده است!

فاز 1

کلید باز می شود، اما سیم پیچ را نمی توان متوقف کرد. انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی به سرعت خارج می شود، جریان تمایل دارد در همان سطحی که در لحظه باز شدن کلید بود حفظ شود. در نتیجه، ولتاژ خروجی از سیم پیچ به شدت پرش می کند (برای ایجاد جریان) و با شکستن دیود، به خازن بسته می شود. خوب، بخشی از انرژی وارد بار می شود.

فاز 3

کلید باز می شود و انرژی حاصل از سیم پیچ دوباره از طریق دیود به خازن می شکند و ولتاژ کاهش یافته در فاز 3 را افزایش می دهد. چرخه کامل شده است.

همانطور که از فرآیند مشاهده می شود، مشخص است که به دلیل جریان بیشتر از منبع، ولتاژ را در مصرف کننده افزایش می دهیم. پس برابری قدرت در اینجا باید به شدت رعایت شود. در حالت ایده آل، با راندمان مبدل 100٪:

منبع U *منبع = U مصرف *من مصرف

بنابراین اگر مصرف کننده ما به 12 ولت نیاز دارد و 1 آمپر مصرف می کند، پس از یک منبع 5 ولتی به مبدل باید به اندازه 2.4 آمپر تغذیه کنید، در عین حال، من تلفات منبع را در نظر نگرفتم معمولاً خیلی بزرگ نیست (بازده معمولاً حدود 80-90٪ است).

اگر منبع ضعیف باشد و قادر به تامین 2.4 آمپر نباشد، در 12 ولت امواج وحشی و افت ولتاژ ایجاد می شود - مصرف کننده محتویات خازن را سریعتر از منبعی که آن را به آنجا پرتاب می کند، می خورد.

طراحی مدار
راه حل های آماده DC-DC زیادی وجود دارد. هم به صورت میکروبلاک و هم به صورت میکرو مدارهای تخصصی. من موها را شکافته نمی‌کنم و برای نشان دادن تجربه‌ام، نمونه‌ای از مداری را در MC34063A که قبلاً در مثال استفاده کرده‌ام، ارائه می‌دهم.

• پایه های SWC/SWE سوئیچ ترانزیستوری تراشه SWC جمع کننده آن و SWE امیتر آن است. حداکثر جریانی که می تواند بکشد 1.5 آمپر جریان ورودی است، اما شما همچنین می توانید یک ترانزیستور خارجی را برای هر جریان دلخواه وصل کنید (برای جزئیات بیشتر، برگه اطلاعات تراشه را ببینید).
• DRC - کلکتور ترانزیستور مرکب
• Ipk - ورودی حفاظت جریان. در آنجا، ولتاژ از شنت Rsc حذف می شود، اگر جریان بیش از حد باشد و ولتاژ روی شنت (Upk = I*Rsc) از 0.3 ولت بیشتر شود، مبدل متوقف می شود. آن ها برای محدود کردن جریان ورودی به 1 آمپر، باید یک مقاومت 0.3 اهم نصب کنید. من یک مقاومت 0.3 اهم نداشتم، بنابراین یک جامپر را در آنجا قرار دادم. کار خواهد کرد، اما بدون محافظت. اگر هر چیزی، میکرو مدار من را از بین می برد.
• TC ورودی خازن است که فرکانس کاری را تنظیم می کند.
• CII ورودی مقایسه کننده است. هنگامی که ولتاژ در این ورودی کمتر از 1.25 ولت است، کلید پالس تولید می کند و مبدل کار می کند. به محض اینکه بزرگتر شد خاموش می شود. در اینجا، از طریق یک تقسیم کننده در R1 و R2، ولتاژ فیدبک از خروجی اعمال می شود. علاوه بر این ، تقسیم کننده به گونه ای انتخاب می شود که وقتی ولتاژ مورد نیاز ما در خروجی ظاهر می شود ، در ورودی مقایسه کننده 1.25 ولت وجود خواهد داشت. سپس همه چیز ساده است - آیا ولتاژ خروجی کمتر از حد لازم است؟ خرمن کوبی می کنیم. آیا آنچه را که نیاز داشتید به دست آوردید؟ بیا خاموش کنیم
• Vcc - برق مدار
• GND - زمین

تمام فرمول های محاسبه ی اسم ها در دیتاشیت آورده شده است. من از آن در اینجا مهمترین جدول را برای ما کپی می کنم:

حکاکی شده، لحیم کاری شده...

همینطور. یک طرح ساده، اما به شما امکان می دهد تعدادی از مشکلات را حل کنید.

امروز به چندین مدار مبدل های ولتاژ DC-DC ساده، حتی می توان گفت ساده پالسی (مبدل ولتاژ مستقیم یک مقدار به ولتاژ مستقیم با مقدار دیگر) نگاه خواهیم کرد.

مزایای مبدل پالس چیست؟ اولاً راندمان بالایی دارند و ثانیاً می توانند با ولتاژ ورودی کمتر از ولتاژ خروجی کار کنند. مبدل های پالس به گروه های زیر تقسیم می شوند:

• - کمانش، تقویت، معکوس کردن؛
• - تثبیت، ناپایدار؛
• - ایزوله گالوانیکی، غیر عایق؛
• - با محدوده باریک و وسیع ولتاژ ورودی.

برای ساخت مبدل های پالس خانگی، بهتر است از مدارهای مجتمع تخصصی استفاده کنید - آنها راحت تر جمع می شوند و در هنگام راه اندازی دمدمی مزاج نیستند. بنابراین، در اینجا 14 طرح برای هر سلیقه وجود دارد:

این مبدل در فرکانس 50 کیلوهرتز کار می کند، ایزولاسیون گالوانیکی توسط ترانسفورماتور T1 ارائه می شود که روی یک حلقه K10x6x4.5 ساخته شده از فریت 2000NM پیچیده شده است و شامل: سیم پیچ اولیه - 2x10 دور، سیم پیچ ثانویه - 2x70 دور سیم PEV-0.2 است. . ترانزیستورها را می توان با KT501B جایگزین کرد. در صورت عدم وجود بار، تقریباً هیچ جریانی از باتری مصرف نمی شود.

ترانسفورماتور T1 روی یک حلقه فریت با قطر 7 میلی متر پیچیده شده است و شامل دو سیم پیچ 25 دور سیم PEV = 0.3 است.

مبدل ناپایدار فشاری بر اساس مولتی ویبراتور (VT1 و VT2) و تقویت کننده قدرت (VT3 و VT4). ولتاژ خروجی با تعداد دور سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور پالس T1 انتخاب می شود.

مبدل نوع تثبیت کننده بر اساس ریزمدار MAX631 از MAXIM. فرکانس تولید 40...50 کیلوهرتز، المنت ذخیره سازی - سلف L1.

می توانید از یکی از دو تراشه به طور جداگانه استفاده کنید، به عنوان مثال دومی را برای ضرب ولتاژ دو باتری.

یک مدار معمولی برای اتصال تثبیت کننده تقویت کننده پالس در ریزمدار MAX1674 از MAXIM. عملکرد در ولتاژ ورودی 1.1 ولت حفظ می شود. راندمان - 94٪، جریان بار - تا 200 میلی آمپر.

به شما امکان می دهد دو ولتاژ تثبیت شده مختلف با راندمان 50 ... 60٪ و جریان بار تا 150 میلی آمپر در هر کانال را بدست آورید. خازن های C2 و C3 دستگاه های ذخیره انرژی هستند.

8. تثبیت کننده تقویت کننده پالس در تراشه MAX1724EZK33 از MAXIM

نمودار مدار معمولی برای اتصال یک میکرو مدار تخصصی از MAXIM. با ولتاژ ورودی 0.91 ولت کار می کند، دارای یک محفظه SMD کوچک است و جریان بار تا 150 میلی آمپر را با بازده 90 درصد فراهم می کند.

یک مدار معمولی برای اتصال یک تثبیت کننده گام به پایین پالسی روی یک ریزمدار TEXAS که به طور گسترده در دسترس است. مقاومت R3 ولتاژ خروجی را در محدوده +2.8…+5 ولت تنظیم می کند. مقاومت R1 جریان اتصال کوتاه را تنظیم می کند که با فرمول محاسبه می شود: Is(A)= 0.5/R1(Ohm)

اینورتر ولتاژ یکپارچه، راندمان - 98٪.

دو مبدل ولتاژ ایزوله DA1 و DA2 که در یک مدار "غیر ایزوله" با یک زمین مشترک متصل شده اند.

اندوکتانس سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور T1 22 μH است، نسبت چرخش سیم پیچ اولیه به هر ثانویه 1: 2.5 است.

مدار معمولی مبدل تقویت شده تثبیت شده در ریزمدار MAXIM.

مبدل های DC/DC به طور گسترده ای برای تغذیه تجهیزات الکترونیکی مختلف استفاده می شوند. آنها در دستگاه های کامپیوتری، دستگاه های ارتباطی، مدارهای مختلف کنترل و اتوماسیون و غیره استفاده می شوند.

منابع تغذیه ترانسفورماتور

در منابع تغذیه ترانسفورماتور سنتی، ولتاژ شبکه تغذیه با استفاده از یک ترانسفورماتور به مقدار دلخواه تبدیل می شود که اغلب کاهش می یابد. ولتاژ کاهش یافته توسط یک فیلتر خازن صاف می شود. در صورت لزوم، یک تثبیت کننده نیمه هادی بعد از یکسو کننده نصب می شود.

منابع تغذیه ترانسفورماتور معمولاً مجهز به تثبیت کننده های خطی هستند. چنین تثبیت کننده هایی حداقل دو مزیت دارند: هزینه کم و تعداد کمی قطعات در مهار. اما این مزایا به دلیل راندمان پایین از بین می رود، زیرا بخش قابل توجهی از ولتاژ ورودی برای گرم کردن ترانزیستور کنترل استفاده می شود که برای تغذیه دستگاه های الکترونیکی قابل حمل کاملاً غیرقابل قبول است.

مبدل های DC/DC

اگر تجهیزات از سلول های گالوانیکی یا باتری ها تغذیه شوند، تبدیل ولتاژ به سطح مورد نیاز تنها با کمک مبدل های DC/DC امکان پذیر است.

ایده بسیار ساده است: ولتاژ مستقیم به ولتاژ متناوب تبدیل می شود، معمولاً با فرکانس چند ده یا حتی صدها کیلوهرتز، افزایش می یابد (کاهش می یابد)، و سپس اصلاح می شود و به بار عرضه می شود. چنین مبدل هایی اغلب مبدل های پالس نامیده می شوند.

به عنوان مثال یک مبدل تقویت کننده از 1.5 ولت به 5 ولت، فقط ولتاژ خروجی USB کامپیوتر است. یک مبدل کم مصرف مشابه در Aliexpress فروخته می شود.

برنج. 1. مبدل 1.5V/5V

مبدل های پالس خوب هستند زیرا راندمان بالایی دارند که از 60..90٪ متغیر است. مزیت دیگر مبدل های پالس، طیف گسترده ای از ولتاژهای ورودی است: ولتاژ ورودی می تواند کمتر از ولتاژ خروجی یا بسیار بیشتر باشد. به طور کلی مبدل های DC/DC را می توان به چند گروه تقسیم کرد.

طبقه بندی مبدل ها

پایین آوردن، در اصطلاح انگلیسی step down or buck

ولتاژ خروجی این مبدل ها، به عنوان یک قاعده، کمتر از ولتاژ ورودی است: بدون هیچ تلفات قابل توجهی به دلیل گرم شدن ترانزیستور کنترل، می توانید ولتاژ تنها چند ولت با ولتاژ ورودی 12 ... 50 ولت دریافت کنید. . جریان خروجی چنین مبدل هایی به تقاضای بار بستگی دارد که به نوبه خود طراحی مدار مبدل را تعیین می کند.

نام انگلیسی دیگر مبدل کاهنده، chopper است. یکی از گزینه های ترجمه این کلمه قطع کننده است. در ادبیات فنی، یک مبدل کاهنده گاهی اوقات "چاپر" نامیده می شود. فعلا فقط این اصطلاح را به خاطر بسپاریم.

افزایش، در اصطلاح انگلیسی step-up یا boost

ولتاژ خروجی این مبدل ها بیشتر از ولتاژ ورودی است. به عنوان مثال با ولتاژ ورودی 5 ولت ولتاژ خروجی می تواند تا 30 ولت باشد و تنظیم روان و تثبیت آن امکان پذیر است. اغلب، مبدل های تقویت کننده، تقویت کننده نامیده می شوند.

مبدل های جهانی - SEPIC

ولتاژ خروجی این مبدل ها زمانی که ولتاژ ورودی بالاتر یا کمتر از ولتاژ ورودی باشد، در یک سطح معین حفظ می شود. در مواردی که ولتاژ ورودی می تواند در محدوده قابل توجهی تغییر کند، توصیه می شود. به عنوان مثال، در یک ماشین، ولتاژ باتری می تواند در محدوده 9 ... 14 ولت تغییر کند، اما شما باید ولتاژ پایدار 12 ولت دریافت کنید.

مبدل های معکوس

وظیفه اصلی این مبدل ها تولید ولتاژ خروجی با قطبیت معکوس نسبت به منبع تغذیه است. برای مثال در مواردی که برق دوقطبی مورد نیاز است بسیار راحت است.

تمام مبدل های ذکر شده را می توان تثبیت یا ناپایدار کرد. این همه به دستگاه خاصی که مبدل در آن استفاده خواهد شد بستگی دارد.

برای ادامه مطلب در مورد مبدل های DC/DC، حداقل باید این نظریه را به صورت کلی درک کنید.

هلی کوپتر مبدل باک - مبدل باک

نمودار عملکردی آن در شکل زیر نشان داده شده است. فلش های روی سیم ها جهت جریان ها را نشان می دهد.

شکل 2. نمودار عملکردی تثبیت کننده خرد کن

ولتاژ ورودی Uin به فیلتر ورودی - خازن Cin عرضه می شود. ترانزیستور VT به عنوان یک عنصر کلیدی استفاده می شود که سوئیچینگ جریان فرکانس بالا را انجام می دهد. می تواند هر دو باشد. علاوه بر قطعات نشان داده شده، مدار حاوی یک دیود تخلیه VD و یک فیلتر خروجی - LCout است که از آن ولتاژ به بار Rн تامین می شود.

به راحتی می توان دید که بار به صورت سری با عناصر VT و L متصل می شود. بنابراین، مدار متوالی است. افت ولتاژ چگونه اتفاق می افتد؟

مدولاسیون عرض پالس - PWM

مدار کنترل پالس های مستطیلی با فرکانس ثابت یا دوره ثابت تولید می کند که در اصل همان چیزی است. این پالس ها در شکل 3 نشان داده شده اند.

شکل 3. کنترل پالس ها

در اینجا t زمان پالس است، ترانزیستور باز است، t زمان مکث است و ترانزیستور بسته است. نسبت ti/T را چرخه وظیفه چرخه کاری می نامند که با حرف D نشان داده می شود و به صورت %% یا به سادگی به اعداد بیان می شود. مثلاً با D برابر 50% معلوم می شود که D=0.5.

بنابراین، D می تواند از 0 تا 1 متغیر باشد. با مقدار D=1، ترانزیستور کلید در حالت رسانایی کامل است و با D=0 در حالت قطع، به بیان ساده، بسته است. حدس زدن اینکه در D=50% ولتاژ خروجی برابر با نصف ورودی خواهد بود دشوار نیست.

کاملاً بدیهی است که ولتاژ خروجی با تغییر عرض پالس کنترل t و در واقع با تغییر ضریب D تنظیم می شود که به این اصل تنظیم (PWM) می گویند. تقریباً در تمام منابع تغذیه سوئیچینگ، با کمک PWM است که ولتاژ خروجی تثبیت می شود.

در نمودارهای نشان‌داده‌شده در شکل‌های 2 و 6، PWM در مستطیل‌هایی با برچسب «مدار کنترل» «پنهان» شده است که برخی عملکردهای اضافی را انجام می‌دهد. به عنوان مثال، این می تواند شروع نرم ولتاژ خروجی، روشن شدن از راه دور یا حفاظت از اتصال کوتاه مبدل باشد.

به طور کلی، مبدل ها به قدری مورد استفاده قرار گرفته اند که سازندگان قطعات الکترونیکی شروع به تولید کنترلرهای PWM برای همه موارد کرده اند. مجموعه آنقدر بزرگ است که فقط برای فهرست کردن آنها به یک کتاب کامل نیاز دارید. بنابراین، هرگز به ذهن کسی خطور نمی‌کند که مبدل‌ها را با استفاده از عناصر گسسته، یا همانطور که اغلب می‌گویند به شکل «شل» جمع‌آوری کند.

علاوه بر این، مبدل های آماده کم مصرف را می توان در Aliexpress یا Ebay با قیمت پایین خریداری کرد. در این حالت برای نصب در طرح آماتور کافی است سیم های ورودی و خروجی را به برد لحیم کرده و ولتاژ خروجی مورد نیاز را تنظیم کنید.

اما اجازه دهید به شکل 3 خود برگردیم. در این مورد، ضریب D تعیین می کند که چه مدت باز (فاز 1) یا بسته (فاز 2) خواهد بود. برای این دو فاز، مدار را می توان در دو نقشه نشان داد. شکل ها آن دسته از عناصری را که در این مرحله استفاده نشده اند نشان نمی دهند.

شکل 4. فاز 1

هنگامی که ترانزیستور باز است، جریان منبع تغذیه (سلول گالوانیکی، باتری، یکسو کننده) از چوک القایی L، بار Rn و خازن شارژ Cout عبور می کند. در همان زمان، جریان از طریق بار عبور می کند، خازن Cout و سلف L انرژی را جمع می کنند. به دلیل تأثیر اندوکتانس سلف، iL فعلی به تدریج افزایش می یابد. این فاز پمپاژ نامیده می شود.

پس از رسیدن ولتاژ بار به مقدار تنظیم شده (تعیین شده توسط تنظیمات دستگاه کنترل)، ترانزیستور VT بسته می شود و دستگاه به فاز دوم - فاز تخلیه می رود. ترانزیستور بسته در شکل اصلا نشان داده نشده است، انگار وجود ندارد. اما این فقط به این معنی است که ترانزیستور بسته است.

شکل 5. فاز 2

هنگامی که ترانزیستور VT بسته می شود، هیچ تجدید انرژی در سلف رخ نمی دهد، زیرا منبع تغذیه خاموش است. اندوکتانس L تمایل دارد از تغییر در مقدار و جهت جریان (خود القایی) که از سیم پیچ سلف عبور می کند جلوگیری کند.

بنابراین، جریان نمی تواند فورا متوقف شود و از طریق مدار "دیود-بار" بسته می شود. به همین دلیل دیود VD را دیود تخلیه می نامند. به عنوان یک قاعده، این یک دیود شاتکی با سرعت بالا است. پس از دوره کنترل، فاز 2، مدار به فاز 1 سوئیچ می شود و روند دوباره تکرار می شود. حداکثر ولتاژ در خروجی مدار در نظر گرفته شده می تواند برابر با ورودی باشد و نه بیشتر. برای به دست آوردن ولتاژ خروجی بیشتر از ورودی، از مبدل های تقویت کننده استفاده می شود.

فعلاً فقط باید میزان اندوکتانس را که دو حالت کارکرد هلی کوپتر را تعیین می کند یادآوری کنیم. اگر اندوکتانس کافی نباشد، مبدل در حالت جریان قطع کار می کند، که برای منابع تغذیه کاملا غیر قابل قبول است.

اگر اندوکتانس به اندازه کافی بزرگ باشد، عملیات در حالت جریان پیوسته رخ می دهد، که این امکان را با استفاده از فیلترهای خروجی، به دست آوردن یک ولتاژ ثابت با سطح قابل قبول ریپل فراهم می کند. مبدل های تقویت کننده، که در زیر مورد بحث قرار خواهند گرفت، در حالت جریان پیوسته نیز کار می کنند.

برای افزایش اندکی راندمان، دیود تخلیه VD با یک ترانزیستور MOSFET جایگزین می شود که در لحظه مناسب توسط مدار کنترل باز می شود. به چنین مبدل هایی سنکرون می گویند. استفاده از آنها در صورتی توجیه می شود که قدرت مبدل به اندازه کافی بزرگ باشد.

مبدل های افزایش یا تقویت

مبدل های تقویت کننده عمدتاً برای منبع تغذیه ولتاژ پایین، به عنوان مثال، از دو یا سه باتری استفاده می شوند و برخی از اجزای طراحی نیاز به ولتاژ 12 ... 15 ولت با مصرف جریان کم دارند. اغلب، یک مبدل تقویت کننده به طور خلاصه و واضح کلمه "تقویت کننده" نامیده می شود.

شکل 6. نمودار عملکردی یک مبدل تقویت کننده

ولتاژ ورودی Uin به فیلتر ورودی Cin اعمال می شود و به L متصل به سری و ترانزیستور سوئیچینگ VT اعمال می شود. یک دیود VD به نقطه اتصال بین سیم پیچ و تخلیه ترانزیستور متصل است. بار Rn و خازن شنت Cout به ترمینال دیگر دیود متصل می شوند.

ترانزیستور VT توسط یک مدار کنترلی کنترل می شود که سیگنال کنترلی با فرکانس پایدار با چرخه کار قابل تنظیم D را تولید می کند، همانطور که دقیقاً در بالا هنگام توصیف مدار چاپر توضیح داده شد (شکل 3). دیود VD بار را از ترانزیستور کلید در زمان های مناسب مسدود می کند.

هنگامی که ترانزیستور کلید باز است، خروجی سمت راست سیم پیچ L مطابق نمودار به قطب منفی منبع تغذیه Uin متصل می شود. جریان فزاینده ای (به دلیل تأثیر اندوکتانس) از منبع تغذیه از طریق سیم پیچ و ترانزیستور باز جریان می یابد و انرژی در سیم پیچ جمع می شود.

در این زمان، دیود VD بار و خازن خروجی را از مدار سوئیچینگ مسدود می کند، در نتیجه از تخلیه خازن خروجی از طریق ترانزیستور باز جلوگیری می کند. بار در این لحظه توسط انرژی انباشته شده در خازن Cout تغذیه می شود. به طور طبیعی، ولتاژ خازن خروجی کاهش می یابد.

به محض اینکه ولتاژ خروجی کمی کمتر از مقدار تنظیم شده (که توسط تنظیمات مدار کنترل تعیین می شود) کاهش یابد، ترانزیستور کلید VT بسته می شود و انرژی ذخیره شده در سلف، از طریق دیود VD، خازن Cout را شارژ می کند، که انرژی را به انرژی می دهد. بار در این حالت emf خود القایی سیم پیچ L به ولتاژ ورودی اضافه شده و به بار منتقل می شود، بنابراین ولتاژ خروجی بیشتر از ولتاژ ورودی است.

هنگامی که ولتاژ خروجی به سطح تثبیت تنظیم شده رسید، مدار کنترل ترانزیستور VT را باز می کند و فرآیند از مرحله ذخیره انرژی تکرار می شود.

مبدل های جهانی - SEPIC (مبدل سلف اولیه یا مبدل با یک اندوکتانس اولیه با بار نامتقارن).

چنین مبدل هایی عمدتاً زمانی استفاده می شوند که بار دارای توان ناچیز است و ولتاژ ورودی نسبت به ولتاژ خروجی بالا یا پایین تغییر می کند.

شکل 7. نمودار عملکرد مبدل SEPIC

بسیار شبیه به مدار مبدل تقویت کننده نشان داده شده در شکل 6، اما با عناصر اضافی: خازن C1 و سیم پیچ L2. این عناصر هستند که عملکرد مبدل را در حالت کاهش ولتاژ تضمین می کنند.

مبدل های SEPIC در برنامه هایی استفاده می شود که ولتاژ ورودی به طور گسترده ای متفاوت است. به عنوان مثال می توان به رگولاتور مبدل ولتاژ بالا و پایین 4 ولت-35 ولت به 1.23 ولت-32 ولت بوست باک اشاره کرد. با این نام است که مبدل در فروشگاه های چینی به فروش می رسد که نمودار آن در شکل 8 نشان داده شده است (برای بزرگنمایی روی شکل کلیک کنید).

شکل 8. نمودار شماتیک مبدل SEPIC

شکل 9 ظاهر تخته را با تعیین عناصر اصلی نشان می دهد.

شکل 9. ظاهر مبدل SEPIC

شکل قطعات اصلی را مطابق با شکل 7 نشان می دهد. توجه داشته باشید که دو سیم پیچ L1 L2 وجود دارد. بر اساس این ویژگی، می توانید تعیین کنید که این مبدل SEPIC است.

ولتاژ ورودی برد می تواند در محدوده 4 ... 35 ولت باشد. در این حالت، ولتاژ خروجی را می توان در 1.23 ... 32 ولت تنظیم کرد. فرکانس کاری مبدل 500 کیلوهرتز با ابعاد کوچک 50 × 25 × 12 میلی متر، برد تا 25 وات را تامین می کند. حداکثر جریان خروجی تا 3A.

اما در اینجا باید تذکر داد. اگر ولتاژ خروجی روی 10 ولت تنظیم شود، جریان خروجی نمی تواند بیشتر از 2.5 آمپر (25 وات) باشد. با ولتاژ خروجی 5 ولت و حداکثر جریان 3 آمپر، توان فقط 15 وات خواهد بود. نکته اصلی در اینجا این است که زیاده روی نکنید: یا از حداکثر توان مجاز تجاوز نکنید یا از حد مجاز جریان فراتر نروید.

به لطف توسعه الکترونیک مدرن، میکرو مدارهای تثبیت کننده جریان و ولتاژ تخصصی در مقادیر زیادی تولید می شوند. آنها بر اساس عملکرد به دو نوع اصلی، مبدل ولتاژ افزایش دهنده DC و مبدل کاهنده تقسیم می شوند. برخی هر دو نوع را ترکیب می کنند، اما این کارایی را برای بهتر شدن تحت تاثیر قرار نمی دهد.

روزی روزگاری، بسیاری از آماتورهای رادیویی رویای تثبیت کننده های پالس را در سر می پروراندند، اما آنها کمیاب و کم بودند. مجموعه ای در فروشگاه های چینی به ویژه دلپذیر است.

• 1. کاربرد
• 2. تبدیل های محبوب
• 3. مبدل های ولتاژ تقویت کننده
• 4. نمونه هایی از تقویت کننده ها
• 5. توسوتک
• 6. برای XL4016
• 7. در XL6009
• 8.MT3608
• 9. ولتاژ بالا در 220
• 10. مبدل های قدرتمند

کاربرد

من اخیراً LED های مختلفی را در 1W، 3W، 5W، 10W، 20W، 30W، 50W، 100W خریداری کردم. همه آنها از کیفیت پایینی برخوردار هستند، تا آنها را با کیفیت بالا مقایسه کنید. برای اتصال و تغذیه کل این دسته، من منبع تغذیه 12 ولت و 19 ولت از لپ تاپ ها دارم. من مجبور شدم به طور فعال از طریق Aliexpress در جستجوی درایورهای LED کم ولتاژ نگاه کنم.

مبدل های ولتاژ افزایش دهنده مدرن مبدل های DC DC و مبدل های ولتاژ کاهنده 1-2 آمپر و قدرتمند 5-7 آمپر خریداری شد. علاوه بر این، آنها برای اتصال یک لپ تاپ به 12 ولت در یک ماشین عالی هستند. آنها به عنوان شارژر برای باتری های 12 ولت و 24 ولت خودرو کاملاً مناسب هستند.

در فروشگاه های آنلاین چینی، تثبیت کننده های ولتاژ کمی گران تر هستند.

ریز مدارهای رایج برای تثبیت کننده های سوئیچینگ افزایشی عبارتند از:

1. LM2577، منسوخ شده با راندمان پایین؛
2. XL4016، 2 برابر کارآمدتر از 2577؛
3. XL6009;
4. MT3608.

تثبیت کننده ها به این ترتیب AC-DC، DC-DC تعیین می شوند. AC جریان متناوب است، DC جریان مستقیم است. اگر آن را در درخواست مشخص کنید، جستجو را آسان تر می کند.

ساختن مبدل تقویت کننده DC با دستان خود منطقی نیست، من زمان زیادی را صرف مونتاژ و پیکربندی خواهم کرد. شما می توانید آن را از چینی ها به قیمت 50-250 روبل خریداری کنید، این قیمت شامل تحویل است. با این مبلغ یک محصول تقریباً تمام شده دریافت می کنم که می تواند در سریع ترین زمان ممکن نهایی شود.

این آی سی های سوئیچینگ همراه با سایرین مورد استفاده قرار می گیرند، مشخصات و دیتاشیت آی سی های محبوب منبع تغذیه را نوشتند.

تبدیل های محبوب

استابلایزرها به دو دسته کم ولتاژ و فشار قوی از 220 تا 400 ولت طبقه بندی می شوند. البته بلوک‌های آماده‌ای با مقدار تقویت ثابت وجود دارد، اما من بلوک‌های سفارشی را ترجیح می‌دهم، آنها عملکرد گسترده‌تری دارند.

متداول ترین تغییرات درخواستی عبارتند از:

1. 12 ولت - 19 ولت؛
2. 12 - 24 ولت؛
3. 5 - 12 ولت؛
4. 3 - 12 ولت
5. 12 - 220 ولت؛
6. 24 ولت - 220 ولت.

به بوسترها اینورتر خودرو می گویند.

مبدل های ولتاژ تقویت کننده

منبع تغذیه آزمایشگاهی من از یک واحد لپ تاپ با ولتاژ 19 ولت 90 وات کار می کند، اما این برای آزمایش LED های متصل به سری کافی نیست. یک رشته LED سری به 30 تا 50 ولت نیاز دارد. خرید یک واحد آماده برای 50-60 ولت و 150 وات کمی گران بود، حدود 2000 روبل. بنابراین، من اولین تثبیت کننده پله را به قیمت 500 روبل سفارش دادم. با افزایش تا 50 ولت. پس از بررسی، مشخص شد که حداکثر به 32 ولت می رسد، زیرا در ورودی و خروجی خازن های 35 ولت وجود دارد. من به طور قانع کننده ای در مورد عصبانیت خود به فروشنده نامه نوشتم و چند روز بعد آنها پولم را پس دادند.

من دومی تا 55 ولت را با نام تجاری Tusotek به قیمت 280 روبل سفارش دادم ، تقویت کننده عالی بود. از 12 ولت به راحتی به 60 ولت افزایش می یابد ، من مقاومت ساختمانی را بالاتر نبردم ، ناگهان می سوزد. رادیاتور با چسب رسانای گرما چسبانده شده است، بنابراین نمی توان علائم ریز مدار را مشاهده کرد. خنک سازی کمی اشتباه انجام شده است، پد هیت سینک دیود شاتکی و کنترلر به برد وصل شده است و نه به هیت سینک.

نمونه هایی از تقویت کننده ها

XL4016

..

بیایید به 4 مدلی که در انبار دارم نگاه کنیم. من زمان را برای عکس ها تلف نکردم، فروشندگان را هم گرفتم.

خصوصیات.

	توسوتک	XL4016	راننده	MT3608
ورودی، V	6 – 35 ولت	6 – 32 ولت	5 – 32 ولت	2-24 ولت
جریان ورودی	تا 10A	تا 10A	—	—
خروجی، V	6 - 55 ولت	6 – 32 ولت	6-60 ولت	تا 28 ولت
جریان خروجی	5A، حداکثر 7A	5A، حداکثر 8A	حداکثر 2 آمپر	1A، حداکثر 2A
قیمت	260 روبل	250 روبل	270 روبل	55 روبل

من تجربه کار با کالاهای چینی زیادی دارم، اکثر آنها فوراً دارای کاستی هستند. قبل از استفاده، من آنها را بررسی و اصلاح می کنم تا قابلیت اطمینان کل ساختار را افزایش دهم. اینها عمدتاً مشکلات مونتاژی هستند که هنگام مونتاژ سریع محصولات ایجاد می شوند. من در حال نهایی کردن چراغ های LED، لامپ های خانه، لامپ های کم نور و بالا خودرو، کنترل کننده های کنترل چراغ های روشنایی روز (DRL) هستم. من توصیه می کنم که همه این کار را با حداقل زمان صرف شده انجام دهند، عمر سرویس را می توان دو برابر کرد.

مراقب باشید، همه در برابر اتصال کوتاه، گرمای بیش از حد، اضافه بار و اتصال نامناسب محافظت ندارند.

قدرت واقعی بستگی به حالت دارد. البته، ویژگی های هر سازنده متفاوت خواهد بود، آنها دیودهای مختلفی را نصب می کنند و سلف را با سیم هایی با ضخامت های مختلف می پیچند.

توسوتک

به نظر من بهترین تثبیت کننده های تقویت کننده است. برخی از عناصر ذخایر مشخصه ای ندارند یا کمتر از ریزمدارهای PWM هستند، به همین دلیل است که نمی توانند حتی نیمی از جریان وعده داده شده را تامین کنند. توسوتک دارای یک خازن 1000mF 35V در ورودی و 470mF 63V در خروجی است. طرف هیت سینک با صفحه فلزی به برد لحیم شده است. اما آنها ضعیف و کج لحیم شده اند، فقط یک لبه روی تخته قرار دارد، زیر دیگری شکاف وجود دارد. بدون نگاه کردن، معلوم نیست چقدر خوب مهر و موم شده اند. اگر واقعاً بد است، پس بهتر است آنها را از بین ببرید و این طرف را روی رادیاتور قرار دهید تا 2 برابر بهبود یابد.

یک مقاومت متغیر تعداد مورد نیاز ولت را تنظیم می کند. اگر ولتاژ ورودی را تغییر دهید بدون تغییر باقی می ماند، به آن بستگی ندارد. به عنوان مثال، من 50 ولت را در خروجی تنظیم کردم، آن را از 5 ولت به 12 ولت در ورودی افزایش دادم، تنظیم 50 ولت تغییر نکرد.

در XL4016

این مبدل دارای چنان ویژگی است که تنها می تواند تا 50 درصد ولت های ورودی را تقویت کند. اگر 12 ولت را وصل کنید، حداکثر افزایش 18 ولت خواهد بود. در توضیحات ذکر شده است که می توان از آن برای لپ تاپ هایی استفاده کرد که حداکثر ولتاژ 19 ولت دارند. اما معلوم شد که هدف اصلی آن کار با لپ تاپ از باتری ماشین است. احتمالاً محدودیت 50 درصدی را می توان با تغییر مقاومت هایی که این حالت را تنظیم می کنند برطرف کرد. ولتاژ خروجی مستقیماً به تعداد ورودی ها بستگی دارد.

حذف حرارت بسیار بهتر است، رادیاتورها به درستی نصب شده اند. فقط به جای خمیر حرارتی یک واشر رسانای گرما برای جلوگیری از تماس الکتریکی با رادیاتور وجود دارد. در ورودی یک خازن 470 mF 50 ولت، در انتهای دیگر 470 mF در 35 ولت وجود دارد.

در XL6009

نماینده مبدل های کارآمد مدرن، مانند مدل های قدیمی در LM2596، در چندین گزینه، از مینیاتوری تا مدل های دارای نشانگر ولتاژ، موجود است.

مثال کارایی:

• 92٪ هنگام تبدیل 12 ولت به 19 ولت، بار 2 آمپر.

برگه داده بلافاصله طرح استفاده به عنوان منبع تغذیه لپ تاپ در خودرو از 10 ولت تا 30 ولت را نشان می دهد. همچنین در XL6009 به راحتی می توان منبع تغذیه دوقطبی را در 24+ و 24- ولت اجرا کرد. مانند اکثر مبدل‌ها، هر چه اختلاف ولتاژ بیشتر و آمپر بیشتر باشد، بازده کاهش می‌یابد.

MT3608

مدل مینیاتوری با راندمان خوب تا 97 درصد، فرکانس PWM 1.2 مگاهرتز. راندمان با افزایش ولتاژ ورودی افزایش می یابد و با افزایش جریان کاهش می یابد. در مبدل تقویت کننده MT3608 می توانید روی جریان کمی حساب کنید که در صورت اتصال کوتاه به 4 آمپر محدود می شود. از نظر ولت بهتر است از 24 تجاوز نکنید.

ولتاژ بالا در 220

واحدهای تبدیل از 12.24 ولت به 220 در بین علاقه مندان به خودرو بسیار گسترده است. برای اتصال دستگاه هایی با برق 220 ولت استفاده می شود. چینی ها عمدتاً 7-10 مدل از این ماژول ها را می فروشند ، بقیه دستگاه های آماده هستند. قیمت از 400 روبل. به طور جداگانه، می خواهم توجه داشته باشم که اگر، به عنوان مثال، 500 وات بر روی یک واحد تمام شده نشان داده شود، این اغلب یک حداکثر توان کوتاه مدت خواهد بود. بلند مدت واقعی حدود 240 وات خواهد بود.

مبدل های قدرتمند

برای موارد خاص، مبدل های تقویت کننده قوی DC-DC 10-20 آمپر و حداکثر 120 ولت مورد نیاز است. من چندین مدل محبوب و مقرون به صرفه را به شما نشان خواهم داد. آنها عمدتاً علامت ندارند یا فروشنده آنها را پنهان می کند تا از جای دیگری آنها را خریداری نکند. من شخصا آنها را از نظر ولتاژ آزمایش نکرده ام، آنها مطابق با ویژگی های وعده داده شده وجود دارند. اما آمپر کمی کمتر خواهد شد. اگرچه محصولات این رده قیمت همیشه بار ذکر شده را نگه می دارند، اما من دستگاه های مشابه را فقط با صفحه نمایش LCD خریداری کردم.

600 وات

قدرتمند شماره 1:

1. قدرت 600 وات؛
2. 10-60 ولت به 12-80 ولت تبدیل می شود.
3. قیمت از 800 روبل.

می توانید آن را با جستجوی "600W DC 10-60V to 12-80V Boost Converter Step Up" پیدا کنید.

400 وات

قدرتمند شماره 2:

1. قدرت 400 وات؛
2. 6-40 ولت به 8-80 ولت تبدیل می شود.
3. خروجی تا 10 آمپر؛
4. قیمت از 1200 روبل.

برای جستجو، "DC 400W 10A 8-80V Boost Converter Step-Up" را در موتور جستجو وارد کنید

B900W

قدرتمند شماره 3:

1. قدرت 900W;
2. 8-40 ولت به 10-120 ولت تبدیل می شود.
3. خروجی تا 15A
4. قیمت از 1400 روبل.

تنها واحدی که به عنوان B900W تعیین شده است و به راحتی می توان آن را پیدا کرد.