Impulsu regulējams stabilizators uz mikroshēmas. Pārslēgšanas sprieguma stabilizators - stabilizatora darbības princips

Komutācijas barošanas bloks 200W Step-Down uz TL494 mikroshēmas - shēmas shēma, iespiedshēmas plate un apraksts. Šī ir uzlabota populārā m/s TL494 pārslēgšanas stabilizatora versija.

• Ieejas spriegums 2x18~30 V AC
• Izejas spriegums ir regulējams, izmantojot potenciometru diapazonā 0-25 V DC
• Strāvas ierobežojums regulējams ar potenciometru
• Ja R = 0,01 omi - 5 ~ 20 A
• Ja R = 0,1 omi - 0,1 ~ 5 A

Lielas strāvas izraisa pārāk lielu jaudas zudumu rezistorā R, tāpēc mēs samazinām tā pretestību. Pārveidotāja ķēdes efektivitāte ir ļoti laba, pie 100 W radiators tikai nedaudz uzkarst. Sarkanā gaismas diode norāda strāvas stabilizāciju, bet zaļā gaismas diode norāda sprieguma stabilizāciju. Testi tika veikti ar pretestības slodzi 10 A. Tas darbojas, kā paredzēts.

Impulsu regulējama invertora ķēde

Shēmas otrā versija

Iespiedshēmas plate - rasējums

Diagrammā redzamais stabilizators ir iestatīts uz 14,4 voltiem un tiek izmantots kā lādētājs, tāpēc tiek izmantoti kondensatori ar spriegumu 16 V Pie ieejas 35 V - pie izejas 14,4 V. Transformators ir uztīts ar apgriezienu rezervi. , lai jūs varētu palielināt spriegumu, ja vēlaties. Bet vecāki par 38 ir par daudz. Saskaņā ar datu lapu mikroshēma var izturēt tikai 44 VDC. Pārveidotāja darba frekvence ir 100 kHz.

Barošanas avota stiprinājums

Šis pārveidotājs tika iecerēts kā pielikums, kas ļauj paplašināt laboratorijas barošanas avota sprieguma diapazonu, kas paredzēts 12 voltu izejas spriegumam un 5 ampēru strāvai. Pārveidotāja shematiskā diagramma ir parādīta 1. attēlā.

Ierīces pamatā ir viena cikla impulsa platuma kontrollera mikroshēma UC3843N, kas savienota saskaņā ar standarta shēmu. Pati šī bumbas shēma aizgūta no vācu radioamatiera Georga Tīfa (Tief G. Dreifacher Step-Up-Wandler. Stabile Spennunger fϋr den FieldDay). Dati krievu valodā par šo mikroshēmu ir atrodami izdevniecības Dodeka uzziņu grāmatā “Mikroshēmas komutācijas barošanas blokiem un to pielietojums” 103. lpp. Shēma nav sarežģīta un ar derīgām daļām un pareizu uzstādīšanu sāk darboties nekavējoties. Pārveidotāja izejas spriegumu regulē, izmantojot apgriešanas rezistoru R8. Bet, ja vēlaties, to var aizstāt ar mainīgu rezistoru. Izejas spriegumu var mainīt no 15 līdz 40 voltiem ar rezistoru R8, R9, R10 vērtībām, kas norādītas diagrammā. Šis pārveidotājs tika pārbaudīts ar lodāmuru, kura jauda ir 24 volti un 40 vati.
Tātad:

Izejas spriegums……………… 24 V
Slodzes strāva bija ............ 1,68 A
Slodzes jauda ………………. 40,488 W
Ieejas spriegums………………… 10,2 V
Kopējais strāvas patēriņš………. 4,65 A
Kopējā jauda……………………… 47,43 W
Iegūtā efektivitāte………………… 85%
Tajā pašā laikā ķēdes aktīvo komponentu temperatūra bija aptuveni 50 grādi.

Šajā gadījumā atslēgas tranzistoram un Šotki barjeras diodei ir mazi radiatori. Kā atslēgas tranzistors tika izmantots IRFZ34 tranzistors ar atvērtā kanāla pretestību 0,044 omi, bet kā diode tika izmantota viena no S20C40C diožu komplekta diodēm, kas pielodēta no veca datora barošanas avota. Iespiedshēmas plate nodrošina diožu pārslēgšanu, izmantojot džemperi. Varat arī izmantot citas diodes ar Šotki barjeru, kuras priekšējā strāva ir vismaz divas reizes lielāka par slodzes strāvu. Induktors ir uztīts uz dzeltenbalta gredzena, kas izgatavots no izsmidzināta dzelzs, kas arī ņemts no datora barošanas avota. Par šādiem kodoliem varat lasīt Džima Koksa brošūrā. Jūs varat to lejupielādēt no interneta. Kopumā iesaku lejupielādēt šo rakstu un izlasīt to pilnībā. Daudz noderīga materiāla par čokiem.

Šāda gredzena magnētiskā caurlaidība ir 75, un tā izmēri ir D = 26,9 mm; d = 14,5 mm; h = 11,1 mm. Induktora tinumam ir 24 jebkura tinuma stieples pagriezieni ar diametru 1,5 mm.

Visas stabilizatora daļas ir uzstādītas uz iespiedshēmas plates, un visas “augstās” daļas ir uzstādītas vienā pusē un visas, tā sakot, “zemās” daļas. Iespiedshēmas plates rasējums ir parādīts 2. attēlā.

Jūs varat pirmo reizi ieslēgt samontēto ierīci bez atslēgas tranzistora un pārliecināties, ka darbojas PWM kontrolleris. Šajā gadījumā mikroshēmas tapā 8 jābūt 5 voltu spriegumam, tas ir iekšējā atsauces sprieguma avota ION spriegums. Tam jābūt stabilam, kad mainās mikroshēmas barošanas spriegums. Gan zāģa zoba sprieguma frekvencei, gan amplitūdai pie izejas 4 DA1 jābūt stabilai. Pārliecinoties, ka kontrolieris darbojas, varat pielodēt jaudīgu tranzistoru. Visam vajadzētu darboties.

Neaizmirstiet, ka stabilizatora slodzes strāvai jābūt mazākai par strāvu, kurai ir paredzēts jūsu barošanas avots, un tās vērtība ir atkarīga no stabilizatora izejas sprieguma. Bez slodzes izejā stabilizators patērē strāvu aptuveni 0,08 A. Vadības impulsu impulsu secības frekvence bez slodzes ir aptuveni 38 kHz. Un vēl nedaudz, ja pats uzzīmējat iespiedshēmas plati, izlasiet mikroshēmas uzstādīšanas noteikumus saskaņā ar tās dokumentāciju. Impulsu ierīču stabila un bez traucējumiem darbība ir atkarīga ne tikai no augstas kvalitātes detaļām, bet arī no pareiza iespiedshēmas plates vadītāju izvietojuma. Lai veicas. K.V.Yu.

Gandrīz jebkuras elektroniskās shēmas darbībai ir nepieciešams viens vai vairāki nemainīga sprieguma avoti, un vairumā gadījumu tiek izmantots stabilizēts spriegums. Stabilizētajos barošanas avotos tiek izmantoti lineāri vai komutācijas stabilizatori. Katram pārveidotāja veidam ir savas priekšrocības un attiecīgi sava niša barošanas ķēdēs. Komutācijas stabilizatoru neapšaubāmās priekšrocības ietver augstākas efektivitātes vērtības, spēju iegūt augstas izejas strāvas vērtības un augstu efektivitāti ar lielu starpību starp ieejas un izejas spriegumiem.

Buck impulsa stabilizatora darbības princips

1. attēlā parādīta vienkāršota IPSN jaudas sadaļas diagramma.

Rīsi. 1.

Lauka efekta tranzistors VT veic augstfrekvences strāvas pārslēgšanu. Impulsu stabilizatoros tranzistors darbojas komutācijas režīmā, tas ir, tas var būt vienā no diviem stabiliem stāvokļiem: pilna vadītspēja un izslēgšana. Attiecīgi IPSN darbība sastāv no divām mainīgām fāzēm - enerģijas sūknēšanas fāzes (kad VT tranzistors ir atvērts) un izlādes fāzes (kad tranzistors ir aizvērts). IPSN darbība ir parādīta 2. attēlā.

Rīsi. 2. IPSN darbības princips: a) sūknēšanas fāze; b) izlādes fāze; c) laika diagrammas

Enerģijas sūknēšanas fāze turpinās visā laika intervālā T I. Šajā laikā slēdzis ir aizvērts un vada strāvu I VT. Tālāk strāva iet caur induktors L uz slodzi R, ko šunta izejas kondensators C OUT. Pirmajā fāzes daļā kondensators piegādā slodzei strāvu I C, bet otrajā pusē no slodzes paņem daļu no strāvas I L. Strāvas I L lielums nepārtraukti palielinās, un enerģija tiek uzkrāta induktorā L, bet fāzes otrajā daļā - uz kondensatora C OUT. Spriegums pāri diodei V D ir vienāds ar U IN (atskaitot sprieguma kritumu atvērtajā tranzistorā), un šajā fāzē diode ir aizvērta - caur to neplūst strāva. Caur slodzi R plūstošā strāva I R ir nemainīga (starpība I L - I C), attiecīgi arī spriegums U OUT izejā ir nemainīgs.

Izlādes fāze notiek laikā T P: slēdzis ir atvērts un caur to neplūst strāva. Ir zināms, ka strāva, kas plūst caur induktors, nevar mainīties uzreiz. Strāva IL, pastāvīgi samazinoties, plūst caur slodzi un aizveras caur diodi V D. Šīs fāzes pirmajā daļā kondensators C OUT turpina uzkrāt enerģiju, paņemot daļu no strāvas I L no slodzes. Izlādes fāzes otrajā pusē kondensators arī sāk piegādāt strāvu slodzei. Šajā fāzē arī strāva I R, kas plūst caur slodzi, ir nemainīga. Tāpēc arī izejas spriegums ir stabils.

Pamatparametri

Pirmkārt, mēs atzīmējam, ka saskaņā ar to funkcionālo dizainu tie atšķir IPSN ar regulējamu un fiksētu izejas spriegumu. Tipiskās shēmas abu veidu IPSN ieslēgšanai ir parādītas 3. attēlā. Atšķirība starp tām ir tāda, ka pirmajā gadījumā rezistoru dalītājs, kas nosaka izejas sprieguma vērtību, atrodas ārpus integrālās shēmas, bet otrajā. , iekšā. Attiecīgi pirmajā gadījumā izejas sprieguma vērtību nosaka lietotājs, bet otrajā - mikroshēmas izgatavošanas laikā.

Rīsi. 3. Tipiska IPSN komutācijas shēma: a) ar regulējamu un b) ar fiksētu izejas spriegumu

Svarīgākie IPSN parametri ir:

• Pieļaujamo ieejas sprieguma vērtību diapazons U IN_MIN…U IN_MAX.
• Izejas strāvas (slodzes strāvas) maksimālā vērtība I OUT_MAX.
• Izejas sprieguma nominālā vērtība U OUT (IPSN ar fiksētu izejas sprieguma vērtību) vai izejas sprieguma vērtību diapazons U OUT_MIN ... U OUT_MAX (IPSN ar regulējamu izejas sprieguma vērtību). Bieži vien atsauces materiāli norāda, ka izejas sprieguma U OUT_MAX maksimālā vērtība ir vienāda ar ieejas sprieguma U IN_MAX maksimālo vērtību. Patiesībā tas nav pilnīgi taisnība. Jebkurā gadījumā izejas spriegums ir mazāks par ieejas spriegumu, vismaz par sprieguma krituma apjomu atslēgas tranzistorā U DROP. Ja izejas strāvas vērtība ir vienāda, piemēram, ar 3A, U DROP vērtība būs 0,1...1,0 V (atkarībā no izvēlētās IPSN mikroshēmas). Aptuvenā U OUT_MAX un U IN_MAX vienādība ir iespējama tikai pie ļoti zemām slodzes strāvas vērtībām. Ņemiet vērā arī to, ka pats izejas sprieguma stabilizēšanas process ietver vairāku procentu zudumu no ieejas sprieguma. U OUT_MAX un U IN_MAX deklarētā vienādība ir jāsaprot tikai tādā nozīmē, ka nav citu iemeslu U OUT_MAX samazināšanai, izņemot tos, kas norādīti iepriekš konkrētajā produktā (jo īpaši nav acīmredzamu ierobežojumu attiecībā uz maksimālo vērtību aizpildījuma koeficients D). Atgriezeniskās saites sprieguma U FB vērtību parasti norāda kā U OUT_MIN. Patiesībā U OUT_MIN vienmēr jābūt par vairākiem procentiem lielākam (tādu pašu stabilizācijas iemeslu dēļ).
• Izejas sprieguma iestatīšanas precizitāte. Iestatīt kā procentus. Tam ir jēga tikai IPSN ar fiksētu izejas sprieguma vērtību, jo šajā gadījumā sprieguma dalītāja rezistori atrodas mikroshēmas iekšpusē, un to precizitāte ir parametrs, ko kontrolē ražošanas laikā. IPSN gadījumā ar regulējamu izejas sprieguma vērtību parametrs zaudē savu nozīmi, jo dalītāja rezistoru precizitāti izvēlas lietotājs. Šajā gadījumā mēs varam runāt tikai par izejas sprieguma svārstību lielumu attiecībā pret noteiktu vidējo vērtību (atgriezeniskās saites signāla precizitāti). Atgādināsim, ka jebkurā gadījumā šis parametrs sprieguma stabilizatoriem ir 3...5 reizes sliktāks, salīdzinot ar lineārajiem stabilizatoriem.
• Sprieguma kritums atvērtā tranzistorā R DS_ON. Kā jau minēts, šis parametrs ir saistīts ar neizbēgamu izejas sprieguma samazināšanos attiecībā pret ieejas spriegumu. Bet svarīgāks ir kaut kas cits – jo lielāka ir atvērtā kanāla pretestības vērtība, jo vairāk enerģijas tiek izkliedēta siltuma veidā. Mūsdienu IPSN mikroshēmām vērtības līdz 300 mOhm ir laba vērtība. Augstākas vērtības ir raksturīgas mikroshēmām, kas izstrādātas vismaz pirms pieciem gadiem. Ņemiet vērā arī to, ka R DS_ON vērtība nav konstante, bet ir atkarīga no izejas strāvas I OUT vērtības.
• Darba cikla ilgums T un pārslēgšanas frekvence F SW. Darba cikla T ilgumu nosaka kā intervālu T I (impulsa ilgums) un T P (pauzes ilgums) summu. Attiecīgi frekvence F SW ir darbības cikla ilguma apgrieztā vērtība. Dažai IPSN daļai pārslēgšanas frekvence ir nemainīga vērtība, ko nosaka integrālās shēmas iekšējie elementi. Citai IPSN daļai pārslēgšanas frekvenci nosaka ārējie elementi (parasti ārējā RC ķēde), šajā gadījumā tiek noteikts pieļaujamo frekvenču diapazons F SW_MIN ... F SW_MAX. Augstāka pārslēgšanas frekvence ļauj izmantot droseles ar zemāku induktivitātes vērtību, kas pozitīvi ietekmē gan izstrādājuma izmērus, gan tā cenu. Lielākā daļa ISPS izmanto PWM vadību, tas ir, T vērtība ir nemainīga, un stabilizācijas procesa laikā daudz retāk tiek izmantota impulsa frekvences modulācija (PFM kontrole). Šajā gadījumā T I vērtība ir nemainīga, un stabilizācija tiek veikta, mainot pauzes ilgumu T P. Tādējādi T un attiecīgi F SW vērtības kļūst mainīgas. References materiālos šajā gadījumā parasti tiek norādīta frekvence, kas atbilst darba ciklam, kas vienāds ar 2. Ņemiet vērā, ka regulējamās frekvences frekvenču diapazons F SW_MIN ...F SW_MAX ir jānošķir no fiksētas pielaides. biežums, jo pielaides vērtība bieži ir norādīta atsauces materiālu ražotājam.
• Noslodzes koeficients D, kas ir vienāds ar procentuālo daļu
  T I attiecība pret T. Atsauces materiālos bieži norādīts “līdz 100 %”. Acīmredzot tas ir pārspīlēts, jo, ja atslēgas tranzistors ir pastāvīgi atvērts, stabilizācijas process nenotiek. Lielākajā daļā modeļu, kas tika laisti tirgū pirms aptuveni 2005. gada, vairāku tehnoloģisku ierobežojumu dēļ šī koeficienta vērtība bija ierobežota virs 90%. Mūsdienu IPSN modeļos lielākā daļa no šiem ierobežojumiem ir pārvarēti, taču frāzi “līdz 100%” nevajadzētu uztvert burtiski.
• Efektivitātes koeficients (vai efektivitāte). Kā zināms, lineārajiem stabilizatoriem (principā pazeminātajiem) šī ir izejas sprieguma un ieejas procentuālā attiecība, jo ieejas un izejas strāvas vērtības ir gandrīz vienādas. Komutācijas stabilizatoriem ieejas un izejas strāvas var ievērojami atšķirties, tāpēc par efektivitāti tiek ņemta izejas jaudas procentuālā attiecība pret ieejas jaudu. Stingri sakot, vienai un tai pašai IPSN mikroshēmai šī koeficienta vērtība var ievērojami atšķirties atkarībā no ieejas un izejas sprieguma vērtību attiecības, slodzes strāvas lieluma un pārslēgšanas frekvences. Lielākajai daļai IPSN maksimālā efektivitāte tiek sasniegta pie slodzes strāvas vērtības, kas ir aptuveni 20...30% no maksimālās pieļaujamās vērtības, tāpēc skaitliskā vērtība nav īpaši informatīva. Vēlams izmantot atkarības grafikus, kas ir norādīti ražotāja atsauces materiālos. 4. attēlā kā piemērs ir parādīti stabilizatora efektivitātes grafiki. . Acīmredzot augstsprieguma stabilizatora izmantošana pie zemām faktiskajām ieejas sprieguma vērtībām nav labs risinājums, jo efektivitātes vērtība ievērojami samazinās, slodzes strāvai tuvojoties tās maksimālajai vērtībai. Otrā diagrammu grupa ilustrē vēlamāko režīmu, jo efektivitātes vērtība ir vāji atkarīga no izejas strāvas svārstībām. Pārveidotāja pareizas izvēles kritērijs ir ne tik daudz efektivitātes skaitliskā vērtība, bet gan slodzes strāvas funkcijas grafika vienmērīgums (“bloķējuma” neesamība lielu strāvu zonā ).

Rīsi. 4.

Dotais saraksts neizsmeļ visu IPSN parametru sarakstu. Literatūrā var atrast mazāk nozīmīgus parametrus.

Īpašas funkcijas
impulsa sprieguma stabilizatori

Vairumā gadījumu IPSN ir vairākas papildu funkcijas, kas paplašina to praktiskā pielietojuma iespējas. Visizplatītākie ir šādi:

• Slodzes izslēgšanas ieeja “Ieslēgt/Izslēgt” vai “Izslēgšana” ļauj atvērt atslēgas tranzistoru un tādējādi atvienot spriegumu no slodzes. Parasti to izmanto stabilizatoru grupas tālvadībai, ieviešot noteiktu algoritmu atsevišķu spriegumu pieslēgšanai un izslēgšanai barošanas sistēmā. Turklāt to var izmantot kā ieeju avārijas izslēgšanai avārijas gadījumā.
• Normāla stāvokļa izeja “Power Good” ir vispārinošs izejas signāls, kas apstiprina, ka IPSN ir normālā darbības stāvoklī. Aktīvais signāla līmenis veidojas pēc pārejas procesu pabeigšanas no ieejas sprieguma padeves un parasti tiek izmantots vai nu kā ISPN darbspējas pazīme, vai arī, lai iedarbinātu šādu ISPN seriālās barošanas sistēmās. Iemesli, kāpēc šo signālu var atiestatīt: ieejas spriegums nokrītas zem noteikta līmeņa, izejas spriegums pārsniedz noteiktu diapazonu, slodze tiek izslēgta ar izslēgšanas signālu, tiek pārsniegta maksimālā strāvas vērtība slodzē (jo īpaši, īssavienojuma fakts), slodzes temperatūras izslēgšana un daži citi. Faktori, kas tiek ņemti vērā, ģenerējot šo signālu, ir atkarīgi no konkrētā IPSN modeļa.
• Ārējā sinhronizācijas tapa “Sync” nodrošina iespēju sinhronizēt iekšējo oscilatoru ar ārēju pulksteņa signālu. Izmanto, lai organizētu vairāku stabilizatoru kopīgu sinhronizāciju sarežģītās barošanas sistēmās. Ņemiet vērā, ka ārējā pulksteņa signāla frekvencei nav jāsakrīt ar FSW dabisko frekvenci, tomēr tai ir jābūt ražotāja materiālos norādītajās pieļaujamajās robežās.
• Mīkstās palaišanas funkcija nodrošina salīdzinoši lēnu izejas sprieguma pieaugumu, kad spriegums tiek pieslēgts IPSN ieejai vai kad izslēgšanas signāls tiek ieslēgts krītošajā malā. Šī funkcija ļauj samazināt strāvas pārspriegumu slodzē, kad mikroshēma ir ieslēgta. Mīkstās palaišanas ķēdes darbības parametrus visbiežāk nosaka un nosaka stabilizatora iekšējās sastāvdaļas. Dažiem IPSN modeļiem ir īpaša Soft Start izvade. Šajā gadījumā palaišanas parametrus nosaka ārējo elementu (rezistors, kondensators, RC ķēde), kas savienoti ar šo tapu, vērtējumi.
• Temperatūras aizsardzība ir paredzēta, lai novērstu mikroshēmas bojājumus, ja kristāls pārkarst. Kristāla temperatūras paaugstināšanās (neatkarīgi no iemesla) virs noteikta līmeņa iedarbina aizsargmehānismu - slodzes strāvas samazināšanos vai tās pilnīgu izslēgšanu. Tas novērš turpmāku presformas temperatūras paaugstināšanos un mikroshēmas bojājumus. Ķēdes atgriešana sprieguma stabilizācijas režīmā ir iespējama tikai pēc mikroshēmas atdzišanas. Ņemiet vērā, ka temperatūras aizsardzība ir ieviesta lielākajā daļā mūsdienu IPSN mikroshēmu, taču atsevišķa norāde par šo konkrēto nosacījumu netiek sniegta. Inženierim pašam būs jāuzmin, ka slodzes izslēgšanas iemesls ir tieši temperatūras aizsardzības darbība.
• Strāvas aizsardzība sastāv no caur slodzi plūstošās strāvas daudzuma ierobežošanas vai slodzes atvienošanas. Aizsardzība tiek iedarbināta, ja slodzes pretestība ir pārāk zema (piemēram, ir īssavienojums) un strāva pārsniedz noteiktu sliekšņa vērtību, kas var izraisīt mikroshēmas atteici. Tāpat kā iepriekšējā gadījumā, šī stāvokļa diagnosticēšana ir inženiera rūpes.

Pēdējā piezīme par IPSN parametriem un funkcijām. 1. un 2. attēlā ir izlādes diode V D. Diezgan vecos stabilizatoros šī diode ir precīzi ieviesta kā ārēja silīcija diode. Šī ķēdes risinājuma trūkums bija augsta sprieguma kritums (apmēram 0,6 V) pāri diodei atvērtā stāvoklī. Vēlākos projektos tika izmantota Šotkija diode, kuras sprieguma kritums bija aptuveni 0,3 V. Pēdējos piecos gados šie risinājumi ir izmantoti tikai augstsprieguma pārveidotājiem. Lielākajā daļā mūsdienu produktu izlādes diode ir izgatavota iekšējā lauka efekta tranzistora veidā, kas darbojas pretfāzē ar atslēgas tranzistoru. Šajā gadījumā sprieguma kritumu nosaka atvērtā kanāla pretestība un pie zemām slodzes strāvām dod papildu pieaugumu. Stabilizatorus, kas izmanto šo ķēdes dizainu, sauc par sinhroniem. Lūdzu, ņemiet vērā, ka iespēja darboties no ārēja pulksteņa signāla un termins "sinhrons" nav saistīti nekādā veidā.

ar zemu ieejas spriegumu

Ņemot vērā faktu, ka STMicroelectronics produktu klāstā ir aptuveni 70 veidu IPSN ar iebūvētu atslēgas tranzistoru, ir lietderīgi sistematizēt visu dažādību. Ja par kritēriju ņemam tādu parametru kā ieejas sprieguma maksimālā vērtība, tad var izdalīt četras grupas:

1. IPSN ar zemu ieejas spriegumu (6 V vai mazāk);

2. IPSN ar ieejas spriegumu 10...28 V;

3. IPSN ar ieejas spriegumu 36…38 V;

4. IPSN ar augstu ieejas spriegumu (46 V un vairāk).

Pirmās grupas stabilizatoru parametri doti 1. tabulā.

1. tabula. IPSN ar zemu ieejas spriegumu

Vēl 2005. gadā šāda veida stabilizatoru līnija bija nepilnīga. Tas aprobežojās ar mikroshēmām. Šīm mikroshēmām bija labas īpašības: augsta precizitāte un efektivitāte, bez darba cikla vērtības ierobežojumiem, iespēja pielāgot frekvenci, darbojoties no ārēja pulksteņa signāla, un pieņemama RDSON vērtība. Tas viss padara šos produktus mūsdienās pieprasītus. Būtisks trūkums ir zemā maksimālā izejas strāva. STMicroelectronics zemsprieguma IPSN līnijā nebija stabilizatoru slodzes strāvām 1 A un vairāk. Pēc tam šī plaisa tika novērsta: vispirms parādījās stabilizatori 1,5 un 2 A ( un ), bet pēdējos gados - 3 un 4 A ( , Un). Papildus izejas strāvas palielināšanai palielinājās pārslēgšanas frekvence un samazinājās atvērtā kanāla pretestība, kas pozitīvi ietekmēja gala produktu patērētāja īpašības. Mēs arī atzīmējam IPSN mikroshēmu parādīšanos ar fiksētu izejas spriegumu ( un ) - STMicroelectronics līnijā šādu produktu nav ļoti daudz. Jaunākais papildinājums ar RDSON vērtību 35 mOhm ir viens no labākajiem nozarē, kas apvienojumā ar plašu funkcionalitāti sola labas izredzes šim produktam.

Šāda veida izstrādājumu galvenā pielietojuma joma ir ar akumulatoru darbināmas mobilās ierīces. Plašs ieejas sprieguma diapazons nodrošina stabilu iekārtas darbību dažādos akumulatora uzlādes līmeņos, un augsta efektivitāte samazina ievades enerģijas pārvēršanu siltumā. Pēdējais apstāklis ​​nosaka stabilizatoru pārslēgšanas priekšrocības salīdzinājumā ar lineārajiem šajā lietotāju lietojumu jomā.

Kopumā šī STMicroelectronics grupa attīstās diezgan dinamiski - pēdējo 3-4 gadu laikā tirgū ir parādījusies aptuveni puse no visas līnijas.

Buck stabilizatoru pārslēgšana
ar ieejas spriegumu 10…28 V

Šīs grupas pārveidotāju parametri ir doti 2. tabulā.

2. tabula. IPSN ar ieejas spriegumu 10…28 V

Pirms astoņiem gadiem šo grupu pārstāvēja tikai mikroshēmas , un ar ieejas spriegumu līdz 11 V. Diapazons no 16 līdz 28 V palika tukšs. No visām uzskaitītajām modifikācijām tikai , bet šī IPSN parametri slikti atbilst mūsdienu prasībām. Var pieņemt, ka šajā laikā aplūkojamās grupas nomenklatūra ir pilnībā atjaunināta.

Pašlaik šīs grupas pamatā ir mikroshēmas . Šī līnija ir paredzēta visam slodzes strāvu diapazonam no 0,7 līdz 4 A, nodrošina pilnu speciālo funkciju komplektu, pārslēgšanas frekvence ir regulējama diezgan plašā diapazonā, nav ierobežojumu darba cikla vērtībai, efektivitātei un atvērtībai. -kanālu pretestības vērtības atbilst mūsdienu prasībām. Šai sērijai ir divi būtiski trūkumi. Pirmkārt, nav iebūvētas izlādes diodes (izņemot mikroshēmas ar D sufiksu). Izejas sprieguma regulēšanas precizitāte ir diezgan augsta (2%), taču trīs vai vairāku ārējo elementu klātbūtni atgriezeniskās saites kompensācijas ķēdē nevar uzskatīt par priekšrocību. Mikroshēmas no L598x sērijas atšķiras tikai ar atšķirīgu ieejas sprieguma diapazonu, taču ķēdes dizains un līdz ar to arī priekšrocības un trūkumi ir līdzīgi L598x saimei. Piemēram, 5. attēlā parādīta tipiska savienojuma shēma trīs ampēru mikroshēmai. Ir arī izlādes diode D un kompensācijas ķēdes elementi R4, C4 un C5. F SW un SYNCH ieejas paliek brīvas, tāpēc pārveidotājs darbojas no iekšējā oscilatora ar noklusējuma frekvenci F SW.

Šajā rakstā jūs uzzināsit par:

Katrs no mums savā dzīvē izmanto ļoti daudz dažādu elektroierīču. Ļoti lielam skaitam no tiem nepieciešama zemsprieguma jauda. Citiem vārdiem sakot, tie patērē elektrību, kam nav raksturīgs 220 voltu spriegums, bet tam vajadzētu būt no viena līdz 25 voltiem.

Protams, elektrības padevei ar šādu voltu skaitu tiek izmantotas īpašas ierīces. Taču problēma nerodas sprieguma pazemināšanā, bet gan tā stabila līmeņa uzturēšanā.

Lai to izdarītu, varat izmantot lineārās stabilizācijas ierīces. Tomēr šāds risinājums būs ļoti apgrūtinošs prieks. Šo uzdevumu ideāli veiks jebkurš pārslēgšanas sprieguma stabilizators.

Izjaukts pulsa stabilizators

Ja salīdzinām impulsa un lineārās stabilizācijas ierīces, to galvenā atšķirība ir vadības elementa darbībā. Pirmā veida ierīcēs šis elements darbojas kā atslēga. Citiem vārdiem sakot, tas ir slēgtā vai atvērtā stāvoklī.

Impulsu stabilizācijas ierīču galvenie elementi ir regulējošie un integrējošie elementi. Pirmais nodrošina elektriskās strāvas padevi un pārtraukšanu. Otrā uzdevums ir uzkrāt elektrību un pakāpeniski atbrīvot to slodzei.

Impulsu pārveidotāju darbības princips

Impulsu stabilizatora darbības princips

Galvenais darbības princips ir tāds, ka tad, kad regulēšanas elements ir aizvērts, integrējošajā elementā tiek uzkrāta elektriskā enerģija. Šo uzkrāšanos novēro, palielinot spriegumu. Pēc vadības elementa izslēgšanas, t.i. atver elektrības padeves līniju, integrējošais komponents atbrīvo elektroenerģiju, pakāpeniski samazinot spriegumu. Pateicoties šai darbības metodei, impulsu stabilizācijas ierīce nepatērē lielu enerģijas daudzumu un tai var būt mazi izmēri.

Regulējošais elements var būt tiristors, bipolārais pārejas vai lauka efekta tranzistors. Droseles, baterijas vai kondensatorus var izmantot kā integrējošus elementus.

Ņemiet vērā, ka impulsa stabilizācijas ierīces var darboties divos dažādos veidos. Pirmais ietver impulsa platuma modulācijas (PWM) izmantošanu. Otrais ir Šmita sprūda. Stabilizācijas ierīces slēdžu vadīšanai tiek izmantoti gan PWM, gan Schmitt sprūda.

Stabilizators, izmantojot PWM

Komutācijas līdzstrāvas sprieguma stabilizators, kas darbojas uz PWM bāzes, papildus slēdzim un integratoram satur:

1. ģenerators;
2. operacionālais pastiprinātājs;
3. modulators

Slēdža darbība ir tieši atkarīga no ieejas sprieguma līmeņa un impulsu darba cikla. Pēdējo raksturlielumu ietekmē ģeneratora frekvence un integratora kapacitāte. Kad slēdzis atveras, sākas elektroenerģijas pārnešana no integratora uz slodzi.

PWM stabilizatora shematiskā diagramma

Šajā gadījumā darbības pastiprinātājs salīdzina izejas sprieguma un atsauces sprieguma līmeņus, nosaka atšķirību un pārraida nepieciešamo pastiprinājumu modulatoram. Šis modulators pārveido ģeneratora radītos impulsus taisnstūra impulsos.

Galīgos impulsus raksturo tāda pati darba cikla novirze, kas ir proporcionāla starpībai starp izejas spriegumu un salīdzināmo spriegumu. Tieši šie impulsi nosaka atslēgas uzvedību.

Tas ir, noteiktā darba ciklā slēdzis var aizvērt vai atvērties. Izrādās, ka šajos stabilizatoros galvenā loma ir impulsiem. No šejienes arī cēlies šo ierīču nosaukums.

Schmitt sprūda pārveidotājs

Tajās impulsu stabilizācijas ierīcēs, kurās tiek izmantots Schmitt trigeris, vairs nav tik daudz sastāvdaļu kā iepriekšējā tipa ierīcēs. Šeit galvenais elements ir Schmitt sprūda, kas ietver salīdzinājumu. Salīdzinājuma uzdevums ir salīdzināt sprieguma līmeni izejā un tā maksimālo pieļaujamo līmeni.

Stabilizators ar Schmitt sprūdu

Kad izejas spriegums ir pārsniedzis maksimālo līmeni, sprūda pārslēdzas nulles pozīcijā un atver slēdzi. Šajā laikā induktors vai kondensators ir izlādējies. Protams, elektriskās strāvas raksturlielumus pastāvīgi uzrauga iepriekšminētais salīdzinājums.

Un tad, kad spriegums nokrītas zem vajadzīgā līmeņa, fāze “0” mainās uz fāzi “1”. Pēc tam atslēga aizveras un elektriskā strāva ieplūst integratorā.

Šāda impulsa sprieguma stabilizatora priekšrocība ir tā, ka tā shēma un dizains ir diezgan vienkārši. Tomēr to nevar piemērot visos gadījumos.

Ir vērts atzīmēt, ka impulsu stabilizācijas ierīces var darboties tikai noteiktos virzienos. Šeit mēs domājam, ka tie var būt gan tīri uz leju, gan tikai uz augšu. Ir arī vēl divi šādu ierīču veidi, proti, invertējošās un ierīces, kas var patvaļīgi mainīt spriegumu.

Samazinoša impulsa stabilizācijas ierīces shēma

Nākotnē mēs apsvērsim reducējošās impulsa stabilizācijas ierīces ķēdi. Tas sastāv no:

1. Regulējošais tranzistors vai jebkura cita veida slēdzis.
2. Induktori.
3. Kondensators.
4. Diode.
5. Slodzes.
6. Vadības ierīces.

Vienība, kurā tiks uzkrāta elektroenerģijas padeve, sastāv no pašas spoles (induktora) un kondensatora.

Kamēr slēdzis (mūsu gadījumā tranzistors) ir pievienots, strāva plūst uz spoli un kondensatoru. Diode ir slēgtā stāvoklī. Tas ir, tas nevar iziet strāvu.

Sākotnējo enerģiju uzrauga vadības ierīce, kas īstajā brīdī izslēdz atslēgu, tas ir, novieto to atslēgtā stāvoklī. Kad slēdzis atrodas šajā stāvoklī, samazinās strāva, kas iet caur induktors.

Buck impulsa stabilizators

Šajā gadījumā mainās sprieguma virziens induktorā, un rezultātā strāva saņem spriegumu, kura vērtība ir starpība starp spoles pašindukcijas elektromotora spēku un voltu skaitu pie ievade. Šajā laikā diode atveras, un induktors caur to piegādā strāvu slodzei.

Kad elektrības padeve ir izsmelta, atslēga ir pievienota, diode ir aizvērta un induktors tiek uzlādēts. Tas ir, viss atkārtojas.
Pakāpenisks pārslēgšanas sprieguma stabilizators darbojas tāpat kā pazeminošs sprieguma regulators. Invertējošai stabilizācijas ierīcei ir raksturīgs līdzīgs darbības algoritms. Protams, viņa darbam ir savas atšķirības.

Galvenā atšķirība starp impulsa pastiprināšanas ierīci ir tā, ka tās ieejas spriegumam un spoles spriegumam ir vienāds virziens. Rezultātā tie tiek summēti. Komutācijas stabilizators vispirms novieto droseli, pēc tam tranzistoru un diodi.

Invertējošā stabilizācijas ierīcē spoles pašindukcijas EMF virziens ir tāds pats kā pazeminošā ierīcē. Kamēr slēdzis ir pievienots un diode aizveras, kondensators nodrošina strāvu. Jebkuru no šīm ierīcēm var salikt ar savām rokām.

Noderīgs padoms: diožu vietā varat izmantot slēdžus (tiristoru vai tranzistoru). Tomēr tiem ir jāveic darbības, kas ir pretējas primārajai atslēgai. Citiem vārdiem sakot, kad galvenā atslēga aizveras, atslēgai vajadzētu atvērties diodes vietā. Un otrādi.

Pamatojoties uz iepriekš definēto sprieguma stabilizatoru struktūru ar impulsu regulēšanu, ir iespējams noteikt tās īpašības, kuras tiek uzskatītas par priekšrocībām un kuras ir trūkumi.

Priekšrocības

Šo ierīču priekšrocības ir:

1. Diezgan viegli panākt šādu stabilizāciju, kam raksturīgs ļoti augsts koeficients.
2. Augsta līmeņa efektivitāte. Sakarā ar to, ka tranzistors darbojas slēdža algoritmā, rodas zema jaudas izkliede. Šī izkliede ir ievērojami mazāka nekā lineārās stabilizācijas ierīcēs.
3. Spēja izlīdzināt spriegumu, kas pie ieejas var svārstīties ļoti plašā diapazonā. Ja strāva ir nemainīga, tad šis diapazons var būt no viena līdz 75 voltiem. Ja strāva ir mainīga, šis diapazons var svārstīties no 90 līdz 260 voltiem.
4. Jutības trūkums pret ieejas sprieguma frekvenci un barošanas avota kvalitāti.
5. Galīgie izejas parametri ir diezgan stabili pat tad, ja notiek ļoti lielas strāvas izmaiņas.
6. Sprieguma pulsācija, kas nāk no impulsa ierīces, vienmēr ir milivoltu diapazonā un nav atkarīga no pievienoto elektroierīču vai to elementu jaudas.
7. Stabilizators vienmēr ieslēdzas klusi. Tas nozīmē, ka izejas strāvai nav raksturīgi lēcieni. Lai gan jāatzīmē, ka, ieslēdzot pirmo reizi, strāvas pārspriegums ir augsts. Tomēr, lai izlīdzinātu šo parādību, tiek izmantoti termistori, kuriem ir negatīvs TCR.
8. Mazas masas un izmēra vērtības.

Trūkumi

1. Ja mēs runājam par šo stabilizācijas ierīču trūkumiem, tie slēpjas ierīces sarežģītībā. Sakarā ar lielo dažādu komponentu skaitu, kas var diezgan ātri sabojāt, un īpašo darbības metodi, ierīce nevar lepoties ar augstu uzticamības līmeni.
2. Viņš pastāvīgi saskaras ar augstu spriegumu. Darbības laikā bieži notiek pārslēgšanās un tiek novēroti sarežģīti temperatūras apstākļi diodes kristālam. Tas nepārprotami ietekmē piemērotību pašreizējai labošanai.
3. Bieža slēdžu pārslēgšana rada frekvences traucējumus. Viņu skaits ir ļoti liels, un tas ir negatīvs faktors.

Noderīgs padoms: lai novērstu šo trūkumu, ir jāizmanto īpaši filtri.

1. Tos uzstāda gan pie ieejas, gan pie izejas Gadījumā, ja nepieciešams veikt remontu, tos pavada arī grūtības. Šeit ir vērts atzīmēt, ka nespeciālists nevarēs novērst bojājumu.
2. Remontdarbus var veikt kāds, kurš labi pārzina šādus strāvas pārveidotājus un kam ir nepieciešamās prasmes. Proti, ja šāda ierīce izdeg un tās lietotājam nav nekādu zināšanu par ierīces īpašībām, tad labāk to nogādāt specializētos uzņēmumos remontēt.
3. Nespeciālistiem ir arī grūti konfigurēt pārslēgšanas sprieguma stabilizatorus, kas var ietvert 12 voltus vai citu voltu skaitu.
4. Ja tiristors vai kāds cits slēdzis neizdodas, izejā var rasties ļoti sarežģītas sekas.
5. Trūkumi ietver arī nepieciešamību izmantot ierīces, kas kompensēs jaudas koeficientu. Tāpat daži eksperti atzīmē, ka šādas stabilizācijas ierīces ir dārgas un nevar lepoties ar lielu modeļu skaitu.

Pielietojuma jomas

Bet, neskatoties uz to, šādus stabilizatorus var izmantot daudzās jomās. Tomēr tos visvairāk izmanto radionavigācijas iekārtās un elektronikā.

Turklāt tos bieži izmanto LCD televizoriem un LCD monitoriem, digitālo sistēmu barošanas blokiem, kā arī rūpnieciskām iekārtām, kurām nepieciešama zemsprieguma strāva.

Noderīgs padoms: maiņstrāvas tīklos bieži tiek izmantotas impulsu stabilizācijas ierīces. Pašas ierīces pārveido šādu strāvu līdzstrāvā, un, ja jums ir nepieciešams savienot lietotājus, kuriem nepieciešama maiņstrāva, tad pie ieejas ir jāpievieno izlīdzināšanas filtrs un taisngriezis.

Ir vērts atzīmēt, ka jebkurai zemsprieguma ierīcei ir jāizmanto šādi stabilizatori. Tos var arī izmantot, lai tieši uzlādētu dažādus akumulatorus un darbinātu lieljaudas gaismas diodes.

Izskats

Kā minēts iepriekš, impulsa tipa strāvas pārveidotājiem ir raksturīgi mazi izmēri. Atkarībā no ieejas voltu diapazona, kam tie ir paredzēti, ir atkarīgs to izmērs un izskats.

Ja tie ir paredzēti darbam ar ļoti zemu ieejas spriegumu, tie var sastāvēt no nelielas plastmasas kastes, no kuras stiepjas noteikts skaits vadu.

Stabilizatori, kas paredzēti lielam ieejas voltu skaitam, ir mikroshēma, kurā atrodas visi vadi un kurai ir pievienotas visas sastāvdaļas. Jūs jau esat par tiem iemācījušies.

Šo stabilizācijas ierīču izskats ir atkarīgs arī no to funkcionālā mērķa. Ja tie nodrošina regulētu (maiņstrāvas) sprieguma izeju, tad rezistoru dalītājs tiek novietots ārpus integrālās shēmas. Gadījumā, ja no ierīces iznāk noteikts voltu skaits, šis dalītājs jau atrodas pašā mikroshēmā.

Svarīgas funkcijas

Izvēloties pārslēgšanas sprieguma stabilizatoru, kas var radīt nemainīgu 5 V vai citu voltu skaitu, pievērsiet uzmanību vairākiem raksturlielumiem.

Pirmais un vissvarīgākais raksturlielums ir minimālais un maksimālais spriegums, kas tiks iekļauts pašā stabilizatorā. Šī raksturlieluma augšējā un apakšējā robeža jau ir atzīmēta.

Otrs svarīgais parametrs ir augstākais izejas strāvas līmenis.

Trešais svarīgais raksturlielums ir nominālais izejas sprieguma līmenis. Citiem vārdiem sakot, daudzumu spektrs, kurā to var atrast. Ir vērts atzīmēt, ka daudzi eksperti apgalvo, ka maksimālais ieejas un izejas spriegumi ir vienādi.

Tomēr patiesībā tas tā nav. Iemesls tam ir tas, ka slēdža tranzistorā tiek samazināti ieejas volti. Rezultāts ir nedaudz mazāks voltu skaits izejā. Vienlīdzība var notikt tikai tad, ja slodzes strāva ir ļoti maza. Tas pats attiecas uz minimālajām vērtībām.

Jebkura impulsa pārveidotāja svarīga īpašība ir izejas sprieguma precizitāte.

Noderīgs padoms: šim indikatoram jāpievērš uzmanība, ja stabilizācijas ierīce nodrošina fiksēta voltu skaita izvadi.

Iemesls tam ir tas, ka rezistors atrodas pārveidotāja vidū un tā precīza darbība tiek noteikta ražošanā. Kad lietotājs regulē izejas voltu skaitu, tiek pielāgota arī precizitāte.

Parasto lineāro sprieguma stabilizatoru, kas darbojas ieejas līmeņa spēcīgu noviržu režīmā, atšķirīga iezīme un trūkums ir to zemā efektivitāte. Šo situāciju parasti izskaidro ievērojami siltuma zudumi ķēdes elementos. Turklāt šādas ierīces ar lielu slodzes strāvu (līdz desmitiem ampēru) izskatās ļoti apjomīgas un tām ir ievērojams svars. Izmantojot impulsu stabilizācijas metodi, ir iespējams būtiski uzlabot visus norādītos pārveidotāja ierīces parametrus.

Komutācijas sprieguma stabilizators ir īpašas klases ierīce, kas ļauj uzturēt izejas spriegumu noteiktās robežās, pateicoties galveno ķēdes elementu atslēgas darbības režīmam. Apskatīsim šīs ierīces darbības principu sīkāk.

Impulsu pārveidošanas pamati

Pirmkārt, jums jāzina, ka impulsu ierīces stabilizēta sprieguma iegūšanai, tāpat kā to lineāros līdziniekus, var tikt realizētas paralēlās un seriālās ķēdēs. Abos gadījumos galvenā elementa funkciju tradicionāli veic jaudīgs lauka efekta tranzistors. Tā kā slēdža režīmā tā darbības punkts momentāni pāriet no piesātinājuma apgabala uz nogriešanas zonu (ātri “pārsniedzot” aktīvo sekciju), šādai ķēdei siltuma zudumi ir minimāli. Tas norāda, ka pārslēgšanas sprieguma stabilizatoram ir augsta efektivitāte.

Izejas signāla stabilizācija tiek veikta, kontrolējot speciāla ģeneratora radīto impulsu ilgumu vai atkārtošanās ātrumu, ko elektronikā sauc par platuma (W) vai frekvences (F) impulsa vadību.

Pievērsiet uzmanību! Dažos šādu ierīču modeļos tiek izmantota kombinētā platuma-frekvences kontroles metode (WFC).

Pirmā tipa stabilizatoros (SHI) impulsu biežums paliek nemainīgs, un mainās tikai to ilgums. Otrajā gadījumā frekvence var mainīties, bet impulsa signāla garums (darba koeficients) laika gaitā nemainās.

Vadības pārveidotāja (invertora) izejā ir taisnstūra signāls, kas nav piemērots slodzes padevei. Tāpēc vispirms tas ir jāiztaisno vai jāizlīdzina lietojamā formā. Tas izskaidro īpaša filtra moduļa klātbūtni ierīces izejā, kas sastāv no pulsāciju izlīdzinošiem elementiem. To funkciju tradicionāli veic U vai L veida kapacitatīvi induktīvās shēmas.

Atkarībā no šo ķēžu parametriem (jo īpaši no induktora induktivitātes) strāva caur LC filtra elementu var būt periodiska vai nemainīga. Visu nosaka tas, vai iepriekš uzlādētajam kondensatoram ir laiks izlādēties caur induktivitāti, pirms nāk nākamais impulss. Ja pulsācijas līmenim tiek izvirzītas īpašas prasības, priekšroka tiek dota nepārtrauktam izejas strāvas ģenerēšanas principam.

Papildus informācija. Sava veida “atmaksāšanās” ir ievērojamais vara materiāla patēriņš, ko izmanto droseles spoles ražošanai.

Gadījumos, kad pulsācijas koeficienta vērtība nav standartizēta, ķēdei ir atļauts darboties intermitējošās strāvas režīmā.

Bloku diagramma

Klasiskais impulsa sprieguma stabilizators satur šādus nepieciešamos moduļus:

• Galvenais oscilators;
• Tiešais pārveidotājs (invertors);
• Ierīces salīdzināšana;
• Filtra elements.

Galvenais oscilators (MG) nodrošina impulsu veidošanos, kuras forma ir tuvu taisnstūra standartam. Pēdējie nonāk konvertējošā ierīcē, kur tie tiek apstrādāti atbilstoši izvēlētajam vadības parametram (biežums, ilgums vai abi). Pēc tam apstrādātie impulsi tiek ievadīti filtra elementā un pēc tam uz izeju un atgriezeniskās saites (vadības) sakaru ķēdē.

Zemāk redzamā blokshēma palīdzēs jums iepazīties ar ierīces darbību.

Svarīgi! Galvenā saite šajā shēmā ir atgriezeniskās saites ķēde (salīdzināšanas ierīce), kuras klātbūtne ļauj noteikt papildu darbību (regulējumu) nepieciešamību, pamatojoties uz izejas signāla stāvokli.

Tas ir, ja izejas signālam ir ideāli parametri, ierīce to salīdzina ar standarta spriegumiem un uztver to kā komandu vadības darbības pārtraukšanai. Ja izejas signāla forma vai cits raksturlielums sāk atšķirties no tehniskajās specifikācijās norādītajiem parametriem, salīdzināšanas modulis (CM) ģenerē signālu ģeneratora ģenerēto impulsu papildu korekcijai.

OS regulēšanas priekšrocības

Galvenajam oscilatoram tiek piegādāts starpības signāls, kas ir proporcionāls izejas sprieguma parametru novirzei no normas, lai visa šī ķēde darbotos pēc diferenciālā pastiprinātāja principa. Šis ķēdes dizains ļauj ievērojami palielināt atgriezeniskās saites cilpas (FE) jutību un palielināt regulēšanas procesa efektivitāti.

Šajā režīmā ģeneratora ģenerētie vadības impulsi tiek nosūtīti uz pārveidotāja ierīces galvenajiem elementiem, kur tie tiek apstrādāti un vienlaikus sagatavoti turpmākai filtrēšanai. Mainot vadības sistēmas signāla frekvenci vai impulsa platumu, ir iespējams sasniegt nepieciešamo izejas sprieguma kvalitāti.

Papildus informācija. Var būt situācijas, kad pielāgošanas nepieciešamība tiek pilnībā novērsta. Tas parasti notiek, ja izejas spriegums atbilst norādītajām specifikācijas prasībām.

Vadības ierīču ķēdes

Paaugstināšana

Pastiprināšanas impulsu stabilizācijas ķēdes ir pieprasītas, ja nepieciešams pieslēgt slodzi, kuras spriegumam par kādu summu jāpārsniedz ieejas parametrs. Šajā gadījumā galvaniskā izolācija starp patērētāju un 220 voltu barošanas tīklu netiek nodrošināta. Ārzemēs šo pārveidošanas principu sauc par “pastiprināšanas pārveidotāju”, un tā diagramma ir parādīta zemāk esošajā attēlā.

Kad vadības spriegums tiek piegādāts starp vārtiem un tranzistora VT1 avotu, tas nonāk piesātinājuma stāvoklī, nodrošinot netraucētu strāvas plūsmu caur uzglabāšanas induktors L1. Šajā gadījumā izejas strāvas komponents tiek izveidots, uzlādējot kondensatoru C1.

Pēc potenciāla noņemšanas no tranzistora VT1 tas nonāk izslēgšanas stāvoklī; šajā gadījumā pie induktora L1 parādās pašinduktīvs emf, kas caur diodi VD1 tiek pārraidīts uz slodzi ar tādu pašu polaritāti. Pēc tam, kad strāva plūst caur induktors L1, spole pilnībā atbrīvo enerģiju ķēdē. To uztver kondensators C1, kas uzlādējas, līdz tranzistors VT1 atkal ir piesātināts.

Buck stabilizators

Pazeminošs stabilizators darbojas pēc tāda paša principa, taču tikai droselis šajā gadījumā tiek ieslēgts pēc kontrolētā lauka efekta tranzistora (skatiet attēlu zemāk).

Šī pārveidošanas principa svešais nosaukums ir “chopper”, un tā raksturīga iezīme ir samazināts izejas spriegums .

Pēc vadības impulsa pielikšanas VT1 tranzistors tiek piesātināts, kā rezultātā caur to sāk plūst strāva, kas caur izlīdzināšanas droseli L1 plūst tieši slodzē (diode VD1 tiek aizvērta ar reverso spriegumu).

Pēc ieejas signāla noņemšanas atslēgas tranzistors pāries izslēgšanas režīmā, kas izraisīs strauju strāvas samazināšanos. Induktora L1 pašinduktīvā emf spēcīgi novērsīs tā samazināšanos, saglabājot procesu zem slodzes. Tomēr sprieguma krituma dēļ spolē L1 tā vērtība ierīces izejā vienmēr būs mazāka par ieejas vērtību (pretējo EMF zīmi dēļ).

Apgriežot ierīci

Šāda veida stabilizatorus izmanto, strādājot ar slodzēm, kurām ir fiksēts sprieguma izejas spriegums, fāzes nobīde attiecībā pret ieeju. Turklāt pati tā vērtība var būt lielāka vai mazāka par ievadi (tas viss ir atkarīgs no tā, kā invertējošā ierīce tika konfigurēta).

Līdzīgi kā abās iepriekšējās shēmās, šeit nav barošanas un izejas ķēžu galvaniskās izolācijas. Ārzemju leksikā šādus stabilizatorus dēvē par “buck-boost converter”. Galvenā ķēdes atšķirība no buck pārveidotāja ir tāda, ka šajā gadījumā induktors un diode tiek apmainīti. Turklāt pusvadītāju elements tiek ieslēgts pretējā virzienā (slēgts uz priekšējo strāvu).

Šāda nomaiņa noved pie 90 grādu fāzes nobīdes starp ieejas un izejas signāliem (citiem vārdiem sakot, līdz tā inversijai).

Šī pārskata pēdējā daļā pievērsīsim uzmanību vēl vienai detaļai, kas raksturīga visiem aplūkotajiem konvertēšanas ierīču veidiem. Visās ķēdēs kā komutācijas slēdzis tiek izmantots īpašs pusvadītāju elements ar lauka struktūru, kuru vada nevis spriegums, bet potenciāls. Pateicoties tam, ir iespējams būtiski samazināt ieejas vadības strāvas, kā arī vēl vairāk palielināt visas ierīces efektivitāti kopumā.

Video