Принцип работы и технические характеристики преобразователей напряжения DC-DC > Флэтора
Золотая квартира    

Принцип работы и технические характеристики преобразователей напряжения DC-DC

cdcaed2a

Содержание

Любым электроустройствам требуется для работы напряжение питания. Основная проблема заключается в том, что не всегда имеется в наличии источник электропитания с необходимыми параметрами. В цепях переменного тока данная задача решается путем использования трансформатора. При работе с постоянным напряжением требуется применение электронных устройств.

Импульсный источник питания

Линейные стабилизаторы имеют простую схемотехнику, но низкий КПД, особенно при большой разнице в значении напряжений, а также работают только как понижающие источники.

Понятие о преобразователях DC DC

Как следует из названия, данный тип устройств преобразует входное напряжение постоянного тока в такое же на выходе, но другого номинала. DC – английская аббревиатура, Direct Current – постоянный ток.

Поскольку для работы трансформатора принципиальным является наличие переменного напряжения, то в указанных преобразователях используется иной принцип. DCDC устройства представлены двумя основными типами:

  1. Инверторные, в которых вначале выполняется преобразование постоянного напряжения в переменное, высокой частоты, которое поступает на малогабаритный высокочастотный трансформатор.
  2. Импульсные, у которых основными элементами являются накопительный дроссель и конденсатор.

Строго говоря, все перечисленные устройства относятся к импульсным, но указанные различия позволяют отнести их к разным группам.

Характеристики

Преобразователи напряжения импульсные

Основными характеристиками, важными потребителю, являются:

  • Диапазон напряжений на входе;
  • Уровень выходного напряжения;
  • Максимальный ток нагрузки;
  • Ток холостого хода;
  • КПД преобразователя;
  • Уровень пульсаций на выходе;
  • Уровень электромагнитных помех;
  • Гальваническая развязка входа и выхода.

Указанные параметры во многом зависят от конструктивных особенностей конструкции.

Внешний осмотр, элементная база

Какой стабилизатор напряжения лучше

Первоначально dc dc преобразователи строились на дискретных аналоговых элементах. Схемы подобных устройств отличались высокой сложностью и были под силу только подготовленным специалистам.

По мере совершенствования элементной базы, в частности, с появлением специализированных интегральных микросхем, стало возможным создавать устройства с минимальным количеством деталей, к тому же не требующие настройки и регулировки.

Популярная микросхема ШИМ контроллера

Усложняя элементарную схему из технической документации на ИМС, можно существенно улучшить эксплуатационные показатели преобразователя. В частности, добавление мощного ключевого транзистора увеличивает максимальный ток нагрузки, в отличие от прямого включения ИМС.

Принцип работы импульсного преобразователя

Симисторный стабилизатор напряжения

Разработано несколько типов конструкций преобразователей, которые отличаются принципом работы:

  • step-down (buck converter) – устройства, способные понижать входное напряжение до заданного;
  • step-up (boost converter) – используются тогда, когда необходимо повысить напряжение на выходе относительно входного;
  • buck-boost converter – способен работать как на понижение, так и на повышение напряжения;
  • SEPIC (single-ended primary-inductor converter) – имеет аналогичные параметры, но работает по другому принципу;
  • inverting converter – основное назначение – инверсия полярности напряжения.

Практически все конструкции используют в работе свойство индуктивности к накоплению энергии. Цепь с катушкой индуктивности (дросселем) управляется ключом, роль которого выполняет быстродействующий транзистор. Различия в схемах заключаются во взаимном расположении дросселя, накопительной емкости и ключевого элемента.

Step-down

Схема содержит индуктивность, расположенную после ключевого элемента и включенную последовательно с нагрузкой. При открытом ключе через дроссель начинает протекать ток. Диод в это время закрыт. После закрытия ключа ток не прекращается мгновенно, а продолжает циркулировать в том же направлении, но уже через открытый диод.

Step-down конвертер

В дальнейшем цикл работы повторяется. Емкость на выходе позволяет сглаживать пульсации выходного напряжения.

Step-up

Данный повышающий преобразователь напряжения также содержит дроссель, соединенный последовательно с нагрузкой, но располагается он до ключа. При открытом ключе через индуктивность течет ток, который линейно растет. После закрытия ключа ток продолжает идти уже через открытый диод в нагрузку. При этом напряжение на входе складывается с ЭДС самоиндукции дросселя.

Step-up конвертер

Остальные схемы имеют аналогичную схемотехнику.

Во всех случаях диод блокирует нагрузку от ключа в необходимом месте цикла преобразования. Падение напряжения на диоде вызывает рассеивание дополнительной мощности, что снижает КПД устройства. Поэтому вместо обыкновенных диодов с падением около 0.7В используют быстродействующие диоды Шоттки, падение напряжения на которых составляет 0.4В.

Параметры импульсных преобразователей

Импульсные источники отличаются специфичными параметрами, в отличие от традиционных конструкций:

  1. Отрицательное входное сопротивление. При повышении входного напряжения ток потребления снижается. Вызвано это сокращением времени открытого состояния ключевого элемента.

Важно! По этой причине импульсные источники питания более надежно работают при повышенном напряжении на входе (в допустимых пределах).

  1. Импульсные помехи. Источником помех является ключ преобразователя, поскольку в момент коммутации возникают резкие броски тока. Для снижения помех требуется наличие фильтров не только на выходе, но и на входе устройства.
  2. Диапазон входного напряжения может быть довольно большим, поскольку состояние выхода находится в зависимости от времени нахождения ключа в открытом и закрытом состояниях.
  3. Вход и выход гальванически связаны. Этот факт накладывает особые требования по безопасности.

Широтно-импульсная модуляция

Регулировка выходных параметров осуществляется управлением длительностью открытого и закрытого состояния ключевого элемента. Наиболее распространен принцип широтно-импульсной модуляции.

Транзистор коммутируется высокочастотными импульсами постоянной частоты. Время открытия и закрытия определяется шириной импульсов. Следящая схема контролирует выходное напряжение, сравнивая его с опорным. Сигнал рассогласования поступает на модулятор, регулирующий параметры импульсов управления.

Широтно-импульсная модуляция

В современных конструкциях все эти функции возложены на специализированную интегральную микросхему, благодаря чему схемотехника импульсных блоков питания с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) отличается простотой и надежностью.

Преобразователь напряжения DС-DC с гальванической развязкой

Классическая схема DC-DC устройств отличается существенным недостатком, который заключается в гальванической связи входа и выхода. В связи с этим имеется высокая вероятность удара электрическим током.

Для повышения безопасности перечисленные выше схемы могут комплектоваться разделительным трансформатором, который осуществляет гальваническую развязку входных и выходных цепей.

Обратите внимание! Наличие трансформатора позволяет проектировать устройства с несколькими значениями выходного напряжения.

Разделительный трансформатор импульсных источников имеет небольшие габариты и массу, поскольку работает на высокой частоте.

Импульсный трансформатор

Обратная связь для контроля за выходными параметрами осуществляется через дополнительную обмотку трансформатора либо через оптрон.

Повышающий преобразователь с разделительным трансформатором вместо дросселя называется обратноходовым (flyback converter).

Испытания

Испытания импульсных устройств производят во всем диапазоне входного напряжения при номинальной нагрузке на выходе. Измерениям подлежат такие параметры:

  • Значение выходного напряжения;
  • Стабилизация при изменении тока нагрузки;
  • Величина помех на входе и выходе.

Источники питания, собранные по типовым схемам на современной элементной базе, отличаются высокими эксплуатационными характеристиками, просты в сборке и настройке. Большой ассортимент ШИМ контроллеров позволяет собирать схемы с любыми параметрами в зависимости от требований.

Видео



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:


Дистанционного управление освещением: классификация, датчики, контроллеры

Дистанционного управление освещением: классификация, датчики, контроллеры Способы регулирования, контроля, управления освещением. Преимущества управления освещением на расстоянии и ее классификация....

17 10 2021 2:29:23

Все о монтаже СИП (самонесущем изолированном проводе) своими руками

Все о монтаже СИП (самонесущем изолированном проводе) своими руками Описание и виды самонесущих изолированных проводов, преимущества изделий. Монтаж С И П своими руками. Подготовка к работе, прокладка линий, обустройство ответвления требуемой длины. Советы специалистов по прокладке самонесущего изолированного провода....

17 10 2021 23:20:17

Подключение электричества к участку: советы профессионалов

Подключение электричества к участку: советы профессионалов Подключение электричества к участку с дачным строением организуется в установленном порядке, предполагающем выполнение следующих обязательных процедур....

17 10 2021 8:22:54

Технические характеристика и расшифровка обозначений кабеля АСБЛ

Расшифровка маркировки кабеля А С Б Л. Область применения и особенности эксплуатации кабеля. Конструкция и технические характеристики провода А С Б Л. Монтажные работы и обозначение в нормативных документах....

17 10 2021 15:26:58

Расчет вектора магнитных индукций: связь магнитного потока и ВМИ

Расчет вектора магнитных индукций: связь магнитного потока и ВМИ Определение магнитного поля. Наглядное отображение линий (векторов) магнитной индукции. Магнитная индукция: определение вектора (направления) и сил взаимодействия катушек с электротоком по формуле. Определение магнитных потоков....

17 10 2021 20:12:12

Кабель для электроплиты: какой провод нужен для подключения плиты

Кабель для электроплиты: какой провод нужен для подключения плиты Какого сечения нужен кабель для электроплиты при подключении. Какой кабель используется для подключения плиты в квартире....

17 10 2021 5:55:54

Лотки: основные виды, монтаж кабельных лотков и каналов

Лотки: основные виды, монтаж кабельных лотков и каналов Пластиковые каналы, особенности металлических, железобетонных лотков их назначение. Перфорированные и неперфорированные лотки, удобство их прокладки....

17 10 2021 21:34:23

О нормативах по потреблению электроэнергии на человека без счетчика

О нормативах по потреблению электроэнергии на человека без счетчика На чем основан норматив потребления электроэнергии на человека без счетчика. Нормативный показатель потребления э/э на 1 человека, к Втч/м (таблица). Виды нормативов для льготников, граждан проживающих в домах с электрическим отоплением....

17 10 2021 7:19:36

Счетчик электроэнергии старого образца

Счетчик электроэнергии старого образца Счётчики старого и нового образца их отличие. Типы устаревших счётчиков. Для начала нужно разобраться какие, вообще, бывают счётчики....

17 10 2021 22:19:10

Воздушные выключатели: принцип работы, классификация

Воздушные выключатели: принцип работы, классификация Принцип работы высоковольтных выключателей с сжатым воздухом. Их классификация и назначение. И Х особенности эксплуатации. Самые распространённые типы....

17 10 2021 22:30:36

Формула индуктивного сопротивления катушки индуктивности: что это такое и от чего зависит

Определение индуктивного сопротивления. Что такое индуктивное сопротивление катушки индуктивности. Формулы для расчетов. Применение формул для получения верных расчетов во многих отраслях промышленности, электротехнике и энергетике....

17 10 2021 12:28:24

Конструкция и особенности применения электролитических конденсаторов переменной емкости

Виды электролитических конденсаторов: алюминиевые, танталовые, ниобиевые. Преимущества и недостатки конденсаторных установок использующих электролитические пусковые конденсаторы переменной емкости. Конструкция электролитического конденсатора переменной емкости....

17 10 2021 21:22:19

Назначение реостата: обозначение на схеме, для чего нужны реостаты

Устройство и принцип работы реостата. Виды и назначения реостатов по материалу изготовления. Реостаты металлические, жидкостные, керамические и угольные: принципиальные различия. Реостат и его значимость в работе системы электросети....

17 10 2021 0:30:17

Все о второй группе электробезопасности: обучение персонала и необходимые документы

Все о второй группе электробезопасности: обучение персонала и необходимые документы Кому присваивают 2 группу по электробезопасности, какие документы на допуск выдаются аттестованным специалистам. Особенности удаленного обучения по 2 группе электробезопасности. Экзаменационный режим....

17 10 2021 8:19:23

Подача показаний домашних счетчиков электроэнергии

Подача показаний домашних счетчиков электроэнергии Что такое счетчик электроэнергии, куда подавать показания электросчетчиков, каковы сроки подачи ‒ все это вы узнаете с помощью нашей статьи!...

17 10 2021 18:52:10

Регулятор мощности для паяльника своими руками: принцип работы и разновидности

Регулятор мощности для паяльника своими руками: принцип работы и разновидности Виды паяльников с регуляторами мощности. Для чего нужна регулировка температуры жала паяльника. Способы самостоятельного изготовления регуляторов мощности для паяльников из резистора, тиристора и симистора. Схемы регуляторов диммерная или ступенчатая....

17 10 2021 12:41:44

Настенные светильники: классификация, как правильно выбрать

Настенные светильники: классификация, как правильно выбрать С помощью светильников настенного типа создается основное и локальное освещение. Они имеют современный дизайн, легко монтируются и долго служат....

17 10 2021 11:37:15

Освещение аквариума: типы ламп и их приемущества

Освещение аквариума: типы ламп и их приемущества Особенности организации правильного аквариумного освещения. Возможные типы ламп и их преимущества. Подводная подсветка. Расчет нужного освещения....

17 10 2021 10:21:21

Соединения СИП-кабеля с медными проводами проколом и соединителем

Соединения СИП-кабеля с медными проводами проколом и соединителем Устройство и характеристики С И П-кабеля. Преимущества С И П-проводов. Марки С И П. Способы соединения разнородных проводов: прокалывающие зажимы, болтовое сочленение и клеммные соединения. Правила соединения С И П-кабеля с медными проводами проколом и соединителем....

17 10 2021 6:18:46

Применение резисторов в электрических цепях: работа резистора

Отличительные черты резистора. Принцип работы и области применения. Классифицирование видов резисторов по составу резистивного слоя. Из чего состоит резистор. Для чего нужен резистор в электрической цепи....

17 10 2021 8:16:12

О требованиях пожарной безопасности к электроустановкам на предприятиях

О требованиях пожарной безопасности к электроустановкам на предприятиях Правила безопасной эксплуатации электрических установок на предприятиях. Нормативно-правовое регулирование. Требования пожарной безопасности к электроустановкам: нештатные ситуации и рекомендации по поведению....

17 10 2021 1:54:36

Как рассчитать мощность электрического тока: формула для расчета по току и напряжению

Что такое мощность электроэнергии. Мгновенное значение электрической мощности. Расчеты для электроцепей переменного тока. Формулы измерений, калькулятор зависимости от тока и мощности. Расчет реактивных мощностей. Типы нагрузок в электроцепях....

17 10 2021 6:57:10

Установка многоклавишного выключателя с розеткой

Установка многоклавишного выключателя с розеткой Установка многоклавишного выключателя с розеткой: выключатель, без розетки или с ней, применяется в случае если нужно им включить одну группу освещения....

17 10 2021 18:49:59

Выбор стабилизатора напряжения для дома: рейтинг качественных стабилизаторов

Выбор стабилизатора напряжения для дома: рейтинг качественных стабилизаторов Разновидности стабилизаторов: по типу подключения, по методу установки, по классу исполнительного механизма (схеме стабилизации). Как правильно выбрать стабилизатор для дома или офиса. Что лучше сетевой фильтр или стабилизатор напряжения. Механический стабилизатор напряжения для дома....

17 10 2021 5:22:13

Электротехническая лаборатория: регистрация электролаборатории в Ростехнадзоре

Что называется электролабораторией? Типы электрических испытаний. Правила получения свидетельства о регистрации электротехнических лабораторий в Ростехнадзоре. Виды испытательных и измерительных мероприятий проводимых электролабораториями. Передвижная электролаборатория....

17 10 2021 20:24:41

Источники магнитного поля: что собой представляет и в чем измеряется магнитное поле

Источники магнитного поля: что собой представляет и в чем измеряется магнитное поле Как развивалось учение о магнитном поле. Характеристики магнитного поля. Природа возникновения магнитных полей. Как представить магнитное поле. Какие бывают магнитные поля. Получение энергии из магнитного поля Земли....

17 10 2021 16:46:38

Схема подключения стабилизатора напряжений: в квартире и в частном доме

Виды стабилизаторов по классам. Выбор типа защитного устройства. Подготовка места для монтажа стабилизатора напряжения. Стабилизатор напряжений: типовая схема подключения. Порядок проведения работ. Стабилизация трёхфазного питающего напряжения....

17 10 2021 5:39:20

Расшифровка маркировки и технические характеристики кабеля ПНСВ: конструкция провода

Конструкция провода П Н С В. Характеристики кабеля. Технология монтажа П Н С В-кабеля. Расшифровка маркировки, технические характеристики проводов. Области применения кабелей П Н С В. Как подключить и проложить провод....

17 10 2021 6:36:42

Механическая мощность: формула, мгновенный и средний расчет силы

Механическая мощность: формула, мгновенный и средний расчет силы Разные виды мощности и единицы измерения мощностей. Механическая мощность: формула, мгновенный и средний расчет силы. Что называется механической мощностью. Приборы для измерения мощности....

17 10 2021 4:48:41

Определение резонанса простыми словами: проявления в природе

Польза и вред резонансов. Резонанс в электрических цепях как явление. Добротность колебательной системы. Положительные и отрицательные стороны резонанса. Частота резонанса....

17 10 2021 20:15:33

Заземление трансформатора: способы заземления и причины

Заземление трансформатора: способы заземления и причины Способы и причины заземления, а также зануления понижающих трансформаторов. Заземления трансформаторов освещения и тока....

17 10 2021 2:59:52

Электромагнитная индукция: формулировка закона Фарадея, физическая формула

Формулирование закона электромагнитной индукции (закон Фарадея). Опыты с электромагнитыми катушками. Э Д С индукции в проводнике: расчет индуктивного напряжения. Законы электролиза. Электромагнитная индукция: история и современное применение....

17 10 2021 4:14:50

О подключении трехфазных электродвигателей в сеть 220в: схема подключения

О подключении трехфазных электродвигателей в сеть 220в: схема подключения Принцип действия трёхфазного асинхронного электродвигателя. Соединение катушек при подключении трехфазных двигателей к сети 220 В. Подключение фазосдвигающих конденсаторов. Как переделать схему вращения в реверсивную....

17 10 2021 14:28:47

Как расшифровать обозначения на SMD резисторах: числовые и буквенные маркировки

Назначение и конструктивные особенности резисторов SMD. Расшифровка аббревиатуры SMD-резисторов, в том числе с типоразмером 0805. Маркировка резисторов с четырьмя цифрами и общие методики расшифровки....

17 10 2021 10:46:49

Об автоматическом выключателе: что такое автомат, места установки и правила монтажа

Об автоматическом выключателе: что такое автомат, места установки и правила монтажа Виды и классификация автоматических выключателей. Приборы для работы со сверхвысокой нагрузкой. Назначение автоматического выключателя. Процесс монтажа автомата для постоянного и переменного тока....

17 10 2021 21:10:32

Инверторные стабилизаторы напряжения: преимущества и недостатки

Основные характеристики и принцип работы инверторного стабилизатора напряжения. Преимущества и недостатки инверторных стабилизаторов напряжения. Особенности выбора устройств. Стабилизатор напряжения с двойным преобразованием....

17 10 2021 5:59:54

Мощные стабилизаторы напряжения: высоковольтный на полевом транзисторе

Определение мощности стабилизатора. Методики расчёта мощности С Н по техническим характеристикам и таблицам максимальных нагрузок. Онлайн калькуляторы для расчета мощностей стабилизаторов. Мощный стабилизатор напряжения: виды устройств....

17 10 2021 4:50:42

Паяльные флюсы: какой лучше, типы, назначение и как сделать своими руками

Паяльные флюсы: какой лучше, типы, назначение и как сделать своими руками Что такое флюс для пайки: его предназначение и способы использования. Разновидности паяльных флюсов: активные, бескислотные, активизированные и антикоррозийные. Правила применения флюса при пайки. Самостоятельное изготовление....

17 10 2021 1:39:52

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор

УЗО (устройство защитного отключения) принцип действия, выбор А также что нужно знать о селективности У З О, какие причины срабатывания защитного устройства, трехфазное и однофазное У З О....

17 10 2021 19:36:32

Элегазовые выключатели: принцип действия, конструктивные освобенности

Элегазовые выключатели: принцип действия, конструктивные освобенности Принцип действия и конструктивные особенности всех видов элегазовых выключателей высокого напряжения. Их преимущества, недостатки и обслуживание....

17 10 2021 8:24:24

Отличие перезаряжаемого аккумулятора от обычной батареи, разница маркировок

Отличие перезаряжаемого аккумулятора от обычной батареи, разница маркировок Отличие батарейки от аккумуляторной системы. Рекомендации для определения аккумулятора от обычной батарейки. Аккумулятор и батарейка: характеристики и маркировка....

17 10 2021 4:19:14

Штробы: как штробить стены под проводку своими руками, советы, фото, видео

Штробы: как штробить стены под проводку своими руками, советы, фото, видео Пошаговая инструкция по штробированию стен своими руками. Подготовка план-эскиза и разметка стен. Выбор нужных инструментов для выполнения данных работ....

17 10 2021 23:56:57

Люксометр - прибор для измерения освещенности: измерение силы света

Люксометр - прибор для измерения освещенности: измерение силы света Назначение люксометров. Устройство и принцип функционирования прибора. Правила измерительного процесса люксометром. Как выбрать подходящий прибор. Комплектации устройств....

17 10 2021 10:38:33

Электронный запуск люминесцентных ламп - принцип работы и подключение

Электронный запуск люминесцентных ламп - принцип работы и подключение Электронный запуск люминесцентных ламп с помощью Э П Р А, его принцип работы, подключение, распространённые неисправности, и советы по выбору балластника....

17 10 2021 19:34:18

Формула емкостного сопротивления конденсатора в цепи переменного тока

Формула емкостного сопротивления конденсатора в цепи переменного тока Параметры емкостного сопротивления в различных схемах. Определение емкостных сопротивлений в цепях электрического тока по формуле. Векторное представление ёмкости. Ёмкостное сопротивление: единицы измерения и пример расчетов....

17 10 2021 13:19:58

Цветовая распиновка и обжим витой пары под коннектор RJ-45

Что такое "витая пара": назначение, области применения, обозначения. Формирование сетей из витой пары. Цветовая распиновка и обжим кабеля под коннектор RJ-45. Виды коннекторов и переходников стандарта RJ45....

17 10 2021 12:11:15

Применение кабельных лотков при монтаже электропроводки и заземления

Разновидности кабельных лотков и особенности применения в зависимости от требований П У Э. Достоинства железобетонных кабель-каналов. Полимерные короба ( П В Х лотки): особенности монтажа и требования пожарной безопасности. Металлические К Л. Правила заземления....

17 10 2021 3:56:24

О параллельном подключении лампочек: схема подключения, обозначения на схеме

О параллельном подключении лампочек: схема подключения, обозначения на схеме Обустройство параллельного включения. Последовательное и смешанное подключение. Соединение проводников. О параллельном подключении лампочек: схема подключения, обозначения на схеме....

17 10 2021 1:14:23

Схема автоматического ввода резерва: устройство АВР переключателя

Схема автоматического ввода резерва: устройство АВР переключателя Требования к устройствам автоматического ввода резерва и их типы. Принцип действия А В Р. Автоматический ввод резерва на мощных контакторах: особенности и преимущества....

17 10 2021 4:18:35

Промышленные светодиодные светильники: классификация рабочего и полного освещения

Промышленные светодиодные светильники: классификация рабочего и полного освещения Промышленное освещение осуществляют с помощью светодиодных светильников и ламп, которые являются наиболее экономичными и полностью соответствуют нормам....

17 10 2021 11:38:43

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::

Flat d'Oro - Золотая квартира. Так еще в средневековье испанские строители называли жилье, обустроенное по последнему слову тогдашней техники. Например, оборудованную новомодным устройством для смыва воды компании Unitas (да, именно от названия этой компании произошло слово, которым обозначаем сантехническое устройство мы, современные носители русского языка). Мы научим Вас, как сделать Вашу квартиру Золотой!