Stabilizator reglabil cu puls pe un microcircuit. Stabilizator de tensiune de comutare - principiul de funcționare al stabilizatorului

Sursă de alimentare comutată 200W Step-Down pe un cip TL494 - diagramă de circuit, placa de circuit imprimat și descriere. Aceasta este o versiune îmbunătățită a stabilizatorului de comutare pe popularul m/s TL494.

  • Tensiune de intrare 2x18~30 V AC
  • Tensiunea de ieșire este reglabilă folosind un potențiometru în intervalul 0-25 V DC
  • Limita de curent reglabila prin potentiometru
  • Pentru R=0,01 Ohm - 5~20 A
  • Pentru R=0,1 Ohm - 0,1~5 A

Curenții mari cauzează pierderi prea mari de putere în rezistorul R, așa că îi reducem rezistența. Eficienta circuitului convertor este foarte buna, la 100 W radiatorul se incalzeste doar putin. LED-ul roșu indică stabilizarea curentului, iar LED-ul verde indică stabilizarea tensiunii. Testele au fost efectuate pe o sarcină rezistivă de 10 A. Funcționează conform așteptărilor.

Circuit invertor reglabil cu impulsuri

A doua versiune a schemei

Placă de circuit imprimat - desen

Stabilizatorul prezentat în diagramă este setat la 14,4 volți și este folosit ca încărcător, astfel încât se folosesc condensatoare cu o tensiune de 16 V La intrare 35 V - la ieșire 14,4 V. Transformatorul este înfășurat cu o rezervă de spire. , astfel încât să puteți crește tensiunea dacă doriți. Dar peste 38 este prea mult. Microcircuitul poate rezista doar la 44 VDC conform fișei tehnice. Frecvența de funcționare a convertorului este de 100 kHz.

Atașament pentru alimentare

Acest convertor a fost conceput ca un atașament care vă permite să extindeți domeniul de tensiune al unei surse de alimentare de laborator, proiectat pentru o tensiune de ieșire de 12 volți și un curent de 5 amperi. Schema schematică a convertorului este prezentată în Figura 1.

Baza dispozitivului este un microcircuit controler cu un singur ciclu UC3843N, conectat conform unui circuit standard. Această schemă cu minge în sine a fost împrumută de la radioamatorul german Georg Tief (Tief G. Dreifacher Step-Up-Wandler. Stabile Spennunger fϋr den FieldDay). Datele în limba rusă pentru acest microcircuit pot fi găsite în cartea de referință „Microcircuite pentru comutarea surselor de alimentare și aplicarea lor” a editurii Dodeka la pagina 103. Circuitul nu este complicat și, cu piese reparabile și instalarea corectă, începe să funcționeze imediat. Tensiunea de ieșire a convertorului este reglată cu ajutorul rezistenței de reglare R8. Dar, dacă se dorește, poate fi înlocuit cu un rezistor variabil. Tensiunea de ieșire poate fi variată de la 15 la 40 de volți, cu valorile rezistențelor R8, R9, R10 indicate în diagramă. Acest convertor a fost testat cu un fier de lipit evaluat la 24 de volți și 40 de wați.
Aşa:

Tensiune de ieșire……………… 24 V
Curentul de sarcină a fost ............ 1,68 A
Puterea de încărcare………………. 40.488 W
Tensiune de intrare………………... 10,2 V
Consum total de curent………. 4,65 A
Putere totală…………………... 47,43 W
Eficiența rezultată………………………… 85%
În același timp, temperatura componentelor active ale circuitului a fost în jur de 50 de grade.

În acest caz, tranzistorul cheie și dioda de barieră Schottky au radiatoare mici. Ca tranzistor cheie a fost folosit un tranzistor IRFZ34 cu o rezistență de canal deschis de 0,044 Ohm, iar una dintre diodele ansamblului de diode S20C40C, lipită de la sursa de alimentare a unui computer vechi, a fost folosită ca diodă. Placa de circuit imprimat asigură comutarea diodelor folosind un jumper. De asemenea, puteți utiliza alte diode cu o barieră Schottky cu un curent direct de cel puțin două ori curentul de sarcină. Inductorul este înfășurat pe un inel galben și alb din fier pulverizat, preluat tot de la sursa PC-ului. Puteți citi despre astfel de nuclee în broșura lui Jim Cox. Îl puteți descărca de pe Internet. În general, vă sfătuiesc să descărcați acest articol și să îl citiți în întregime. O mulțime de material util despre sufocaturi.

Permeabilitatea magnetică a unui astfel de inel este de 75, iar dimensiunile sale sunt D = 26,9 mm; d = 14,5 mm; h = 11,1 mm. Înfășurarea inductorului are 24 de spire din orice fir de înfășurare cu un diametru de 1,5 mm.

Toate părțile stabilizatorului sunt instalate pe o placă de circuit imprimat, cu toate părțile „înalte” instalate pe o parte și toate părțile „joase”, ca să spunem așa, pe cealaltă parte. Desenul plăcii de circuit imprimat este prezentat în Figura 2.

Puteți porni dispozitivul asamblat pentru prima dată fără un tranzistor cheie și vă asigurați că controlerul PWM funcționează. În acest caz, ar trebui să existe o tensiune de 5 volți la pinul 8 al microcircuitului, aceasta este tensiunea sursei interne de tensiune de referință ION. Trebuie să fie stabil când se modifică tensiunea de alimentare a microcircuitului. Atât frecvența, cât și amplitudinea tensiunii din dinte de ferăstrău la ieșirea 4 DA1 trebuie să fie stabile. După ce vă asigurați că controlerul funcționează, puteți lipi într-un tranzistor puternic. Totul ar trebui să funcționeze.

Nu uitați că curentul de sarcină al stabilizatorului trebuie să fie mai mic decât curentul pentru care este proiectată sursa dvs. de alimentare și valoarea acestuia depinde de tensiunea de ieșire a stabilizatorului. Fără sarcină la ieșire, stabilizatorul consumă un curent de aproximativ 0,08 A. Frecvența secvenței de impulsuri a impulsurilor de control fără sarcină este de aproximativ 38 kHz. Și puțin mai mult, dacă desenați singur o placă de circuit imprimat, citiți regulile de instalare a unui microcircuit conform documentației sale. Funcționarea stabilă și fără probleme a dispozitivelor cu impulsuri depinde nu numai de piesele de înaltă calitate, ci și de dispunerea corectă a conductorilor plăcii de circuit imprimat. Noroc. K.V.Yu.

Funcționarea aproape oricărui circuit electronic necesită prezența uneia sau mai multor surse de tensiune constantă, iar în marea majoritate a cazurilor se folosește o tensiune stabilizată. Sursele de alimentare stabilizate folosesc stabilizatori liniari sau comutatori. Fiecare tip de convertor are propriile sale avantaje și, în consecință, propria sa nișă în circuitele de alimentare. Avantajele incontestabile ale stabilizatorilor de comutare includ valori mai mari de eficiență, capacitatea de a obține valori mari ale curentului de ieșire și eficiență ridicată cu o diferență mare între tensiunile de intrare și de ieșire.

Principiul de funcționare al unui stabilizator de puls buck

Figura 1 prezintă o diagramă simplificată a secțiunii de putere a IPSN.

Orez. 1.

Tranzistorul cu efect de câmp VT efectuează comutarea curentului de înaltă frecvență. În stabilizatoarele de impulsuri, tranzistorul funcționează în modul de comutare, adică poate fi într-una dintre cele două stări stabile: conducție completă și întrerupere. În consecință, funcționarea IPSN constă din două faze alternative - faza de pompare a energiei (când tranzistorul VT este deschis) și faza de descărcare (când tranzistorul este închis). Funcționarea IPSN este ilustrată în Figura 2.

Orez. 2. Principiul de funcționare al IPSN: a) faza de pompare; b) faza de descărcare; c) diagrame de timp

Faza de pompare a energiei continuă pe tot intervalul de timp T I. În acest timp, întrerupătorul este închis și conduce curentul I VT. În continuare, curentul trece prin inductorul L către sarcina R, șuntat de condensatorul de ieșire C OUT. În prima parte a fazei, condensatorul furnizează curent I C la sarcină, iar în a doua jumătate, ia o parte din curentul I L de la sarcină. Mărimea curentului I L crește continuu, iar energia este acumulată în inductorul L, iar în a doua parte a fazei - pe condensatorul C OUT. Tensiunea pe dioda V D este egală cu U IN (minus căderea de tensiune pe tranzistorul deschis), iar dioda este închisă în această fază - nu trece curent prin ea. Curentul I R care curge prin sarcina R este constant (diferența I L - I C), în consecință, tensiunea U OUT la ieșire este de asemenea constantă.

Faza de descărcare are loc în timpul T P: întrerupătorul este deschis și nu trece curent prin el. Se știe că curentul care curge prin inductor nu se poate schimba instantaneu. Curentul IL, în scădere constantă, trece prin sarcină și se închide prin dioda V D. În prima parte a acestei faze, condensatorul C OUT continuă să acumuleze energie, preluând o parte din curentul I L de la sarcină. În a doua jumătate a fazei de descărcare, condensatorul începe, de asemenea, să furnizeze curent sarcinii. În această fază, curentul I R care circulă prin sarcină este de asemenea constant. Prin urmare, tensiunea de ieșire este, de asemenea, stabilă.

Parametrii de bază

În primul rând, observăm că, în funcție de designul lor funcțional, ele disting între IPSN cu tensiune de ieșire reglabilă și fixă. Circuitele tipice pentru pornirea ambelor tipuri de IPSN sunt prezentate în Figura 3. Diferența dintre ele este că, în primul caz, divizorul de rezistență, care determină valoarea tensiunii de ieșire, este situat în afara circuitului integrat, iar în al doilea , înăuntru. În consecință, în primul caz, valoarea tensiunii de ieșire este setată de utilizator, iar în al doilea, este setată în timpul fabricării microcircuitului.

Orez. 3. Circuit de comutare tipic pentru IPSN: a) cu tensiune reglabilă și b) cu tensiune de ieșire fixă

Cei mai importanți parametri ai IPSN includ:

  • Domeniul valorilor admisibile ale tensiunii de intrare U IN_MIN…U IN_MAX.
  • Valoarea maximă a curentului de ieșire (curent de sarcină) I OUT_MAX.
  • Valoarea nominală a tensiunii de ieșire U OUT (pentru IPSN cu o valoare fixă ​​a tensiunii de ieșire) sau intervalul de valori ale tensiunii de ieșire U OUT_MIN ... U OUT_MAX (pentru IPSN cu o valoare reglabilă a tensiunii de ieșire). Adesea, materialele de referință indică faptul că valoarea maximă a tensiunii de ieșire U OUT_MAX este egală cu valoarea maximă a tensiunii de intrare U IN_MAX. În realitate, acest lucru nu este în întregime adevărat. În orice caz, tensiunea de ieșire este mai mică decât tensiunea de intrare, cel puțin cu cantitatea de cădere de tensiune pe tranzistorul cheie U DROP. Cu o valoare a curentului de ieșire egală, de exemplu, cu 3A, valoarea U DROP va fi 0,1...1,0V (în funcție de microcircuitul IPSN selectat). Egalitatea aproximativă a U OUT_MAX și U IN_MAX este posibilă numai la valori foarte mici ale curentului de sarcină. De asemenea, rețineți că procesul de stabilizare a tensiunii de ieșire în sine implică o pierdere de câteva procente din tensiunea de intrare. Egalitatea declarată a lui U OUT_MAX și U IN_MAX trebuie înțeleasă numai în sensul că nu există alte motive pentru reducerea U OUT_MAX, altele decât cele indicate mai sus într-un anumit produs (în special, nu există restricții evidente cu privire la valoarea maximă a factor de umplere D). Valoarea tensiunii de reacție U FB este de obicei indicată ca U OUT_MIN. În realitate, U OUT_MIN ar trebui să fie întotdeauna cu câteva procente mai mare (din aceleași motive de stabilizare).
  • Precizia setarii tensiunii de iesire. Setați ca procent. Are sens numai în cazul IPSN cu o valoare fixă ​​a tensiunii de ieșire, deoarece în acest caz rezistențele divizorului de tensiune sunt situate în interiorul microcircuitului, iar precizia lor este un parametru controlat în timpul producției. În cazul IPSN cu o valoare reglabilă a tensiunii de ieșire, parametrul își pierde sensul, deoarece precizia rezistențelor divizor este selectată de utilizator. În acest caz, putem vorbi doar despre mărimea fluctuațiilor tensiunii de ieșire în raport cu o anumită valoare medie (precizia semnalului de feedback). Să reamintim că, în orice caz, acest parametru pentru comutarea stabilizatorilor de tensiune este de 3...5 ori mai rău în comparație cu stabilizatorii liniari.
  • Căderea de tensiune la tranzistorul deschis R DS_ON. După cum sa menționat deja, acest parametru este asociat cu o scădere inevitabilă a tensiunii de ieșire în raport cu tensiunea de intrare. Dar altceva este mai important - cu cât valoarea rezistenței canalului deschis este mai mare, cu atât mai multă energie este disipată sub formă de căldură. Pentru microcircuite IPSN moderne, valorile de până la 300 mOhm sunt o valoare bună. Valorile mai mari sunt tipice pentru cipurile dezvoltate cu cel puțin cinci ani în urmă. De asemenea, rețineți că valoarea lui R DS_ON nu este o constantă, ci depinde de valoarea curentului de ieșire I OUT.
  • Durata ciclului de lucru T și frecvența de comutare F SW. Durata ciclului de lucru T se determină ca suma intervalelor T I (durata impulsului) și T P (durata pauzei). În consecință, frecvența F SW este reciproca duratei ciclului de funcționare. Pentru o parte a IPSN, frecvența de comutare este o valoare constantă determinată de elementele interne ale circuitului integrat. Pentru o altă parte a IPSN, frecvența de comutare este setată de elemente externe (de obicei un circuit RC extern), în acest caz se determină domeniul de frecvențe admise F SW_MIN ... F SW_MAX. O frecvență de comutare mai mare permite utilizarea choke-urilor cu o valoare mai mică a inductanței, ceea ce are un efect pozitiv atât asupra dimensiunilor produsului, cât și asupra prețului acestuia. Majoritatea ISPS folosesc controlul PWM, adică valoarea T este constantă, iar în timpul procesului de stabilizare valoarea T I este ajustată modularea frecvenței impulsurilor (controlul PFM) este folosită mult mai rar. În acest caz, valoarea lui T I este constantă, iar stabilizarea se realizează prin modificarea duratei pauzei T P. Astfel, valorile lui T și, în consecință, F SW devin variabile. În materialele de referință, în acest caz, de regulă, este specificată o frecvență corespunzătoare unui ciclu de lucru egal cu 2. Rețineți că intervalul de frecvență F SW_MIN ...F SW_MAX al unei frecvențe reglabile ar trebui să fie distins de poarta de toleranță pentru un fix. frecvența, deoarece valoarea toleranței este adesea indicată în producătorul materialelor de referință.
  • Factorul taxei D, care este egal cu procentul
    raportul dintre T I și T. Materialele de referință indică adesea „până la 100%”. Evident, aceasta este o exagerare, deoarece dacă tranzistorul cheie este deschis în mod constant, atunci nu există un proces de stabilizare. La majoritatea modelelor lansate pe piață înainte de aproximativ 2005, din cauza unei serii de limitări tehnologice, valoarea acestui coeficient a fost limitată peste 90%. În modelele moderne IPSN, cele mai multe dintre aceste limitări au fost depășite, dar expresia „până la 100%” nu trebuie luată la propriu.
  • Factorul de eficiență (sau eficiență). După cum se știe, pentru stabilizatorii liniari (în mod fundamental descendente) acesta este raportul procentual dintre tensiunea de ieșire și intrarea, deoarece valorile curentului de intrare și de ieșire sunt aproape egale. Pentru stabilizatoarele de comutare, curenții de intrare și de ieșire pot diferi semnificativ, astfel încât raportul procentual dintre puterea de ieșire și puterea de intrare este luat ca eficiență. Strict vorbind, pentru același microcircuit IPSN, valoarea acestui coeficient poate diferi semnificativ în funcție de raportul dintre valorile tensiunii de intrare și de ieșire, mărimea curentului de sarcină și frecvența de comutare. Pentru majoritatea IPSN, eficiența maximă este atinsă la o valoare a curentului de sarcină de ordinul 20...30% din valoarea maximă admisă, deci valoarea numerică nu este foarte informativă. Este mai recomandabil să folosiți graficele de dependență care sunt furnizate în materialele de referință ale producătorului. Figura 4 prezintă grafice de eficiență pentru un stabilizator ca exemplu. . În mod evident, utilizarea unui stabilizator de înaltă tensiune la valori scăzute ale tensiunii reale de intrare nu este o soluție bună, deoarece valoarea eficienței scade semnificativ pe măsură ce curentul de sarcină se apropie de valoarea maximă. Al doilea grup de grafice ilustrează modul mai preferat, deoarece valoarea eficienței depinde slab de fluctuațiile curentului de ieșire. Criteriul pentru alegerea corectă a unui convertor nu este atât valoarea numerică a eficienței, ci mai degrabă netezimea graficului funcției curentului în sarcină (absența unui „blocare” în regiunea curenților mari. ).

Orez. 4.

Lista dată nu epuizează întreaga listă de parametri IPSN. Parametrii mai puțin semnificativi pot fi găsiți în literatură.

Caracteristici speciale
stabilizatoare de tensiune de impuls

În cele mai multe cazuri, IPSN are o serie de funcții suplimentare care extind posibilitățile de aplicare practică a acestora. Cele mai frecvente sunt următoarele:

  • Intrarea de oprire a sarcinii „Pornit/Oprit” sau „Oprire” vă permite să deschideți tranzistorul cheie și astfel să deconectați tensiunea de la sarcină. De regulă, este utilizat pentru controlul de la distanță a unui grup de stabilizatori, implementând un anumit algoritm pentru aplicarea și oprirea tensiunilor individuale în sistemul de alimentare. În plus, poate fi folosit ca intrare pentru oprirea de urgență în caz de urgență.
  • Ieșirea în stare normală „Power Good” este un semnal de ieșire generalizat care confirmă că IPSN este în stare normală de funcționare. Nivelul semnalului activ se formează după finalizarea proceselor tranzitorii de la alimentarea tensiunii de intrare și, de regulă, este utilizat fie ca un semn al funcționalității ISPN, fie pentru a declanșa următorul ISPN în sistemele de alimentare în serie. Motivele pentru care acest semnal poate fi resetat: tensiunea de intrare scade sub un anumit nivel, tensiunea de ieșire depășește un anumit interval, sarcina este oprită de semnalul de oprire, valoarea maximă a curentului din sarcină este depășită (în special, faptul unui scurtcircuit), oprirea la temperatură a sarcinii și altele. Factorii care sunt luați în considerare la generarea acestui semnal depind de modelul IPSN specific.
  • Pinul de sincronizare extern „Sync” oferă posibilitatea de a sincroniza oscilatorul intern cu un semnal de ceas extern. Folosit pentru a organiza sincronizarea comună a mai multor stabilizatori în sisteme complexe de alimentare cu energie. Rețineți că frecvența semnalului de ceas extern nu trebuie să coincidă cu frecvența naturală a FSW, cu toate acestea, trebuie să se încadreze în limitele permise specificate în materialele producătorului.
  • Funcția Soft Start asigură o creștere relativ lentă a tensiunii de ieșire atunci când tensiunea este aplicată la intrarea IPSN sau când semnalul de oprire este activat la marginea de cădere. Această funcție vă permite să reduceți supratensiunile de curent în sarcină atunci când microcircuitul este pornit. Parametrii de funcționare ai circuitului de pornire ușoară sunt cel mai adesea fixați și determinați de componentele interne ale stabilizatorului. Unele modele IPSN au o ieșire specială Soft Start. În acest caz, parametrii de pornire sunt determinați de valorile elementelor externe (rezistor, condensator, circuit RC) conectate la acest pin.
  • Protecția la temperatură este concepută pentru a preveni defectarea cipului dacă cristalul se supraîncălzi. O creștere a temperaturii cristalului (indiferent de motiv) peste un anumit nivel declanșează un mecanism de protecție - o scădere a curentului în sarcină sau oprirea sa completă. Acest lucru previne creșterea suplimentară a temperaturii matriței și deteriorarea cipului. Revenirea circuitului în modul de stabilizare a tensiunii este posibilă numai după ce microcircuitul s-a răcit. Rețineți că protecția temperaturii este implementată în marea majoritate a microcircuitelor IPSN moderne, dar nu este furnizată o indicație separată a acestei stări particulare. Inginerul va trebui să ghicească singur că motivul opririi sarcinii este tocmai funcționarea protecției temperaturii.
  • Protecția curentului constă fie în limitarea cantității de curent care curge prin sarcină, fie în deconectarea sarcinii. Protecția este declanșată dacă rezistența de sarcină este prea mică (de exemplu, există un scurtcircuit) și curentul depășește o anumită valoare de prag, ceea ce poate duce la defectarea microcircuitului. Ca și în cazul precedent, diagnosticarea acestei stări este preocuparea inginerului.

O ultimă notă privind parametrii și funcțiile IPSN. În figurile 1 și 2 există o diodă de descărcare V D. În stabilizatoarele destul de vechi, această diodă este implementată exact ca o diodă externă de siliciu. Dezavantajul acestei soluții de circuit a fost căderea de înaltă tensiune (aproximativ 0,6 V) pe diodă în stare deschisă. Proiectele ulterioare au folosit o diodă Schottky, care a avut o cădere de tensiune de aproximativ 0,3 V. În ultimii cinci ani, proiectele au folosit aceste soluții doar pentru convertoarele de înaltă tensiune. În majoritatea produselor moderne, dioda de descărcare este realizată sub forma unui tranzistor cu efect de câmp intern care funcționează în antifază cu tranzistorul cheie. În acest caz, căderea de tensiune este determinată de rezistența canalului deschis și la curenți de sarcină mici oferă un câștig suplimentar. Stabilizatorii care utilizează acest design de circuit sunt numiți sincroni. Vă rugăm să rețineți că capacitatea de a opera de la un semnal de ceas extern și termenul „sincron” nu sunt legate în niciun fel.


cu tensiune de intrare scăzută

Având în vedere faptul că gama de produse STMicroelectronics include aproximativ 70 de tipuri de IPSN cu un tranzistor cheie încorporat, este logic să sistematizam toată diversitatea. Dacă luăm ca criteriu un parametru precum valoarea maximă a tensiunii de intrare, atunci se pot distinge patru grupuri:

1. IPSN cu tensiune de intrare scăzută (6 V sau mai puțin);

2. IPSN cu tensiune de intrare 10...28 V;

3. IPSN cu tensiune de intrare 36…38 V;

4. IPSN cu tensiune de intrare mare (46 V și mai sus).

Parametrii stabilizatorilor din primul grup sunt prezentați în tabelul 1.

Tabelul 1. IPSN cu tensiune de intrare scăzută

Nume Ieșire curent, A Intrare
tensiune, V
Zi liberă
tensiune, V
Eficiență, % Frecvența de comutare, kHz Funcții și steaguri
EU AFARA V IN V OUT h FSW R DSON Pornit/Oprit Sincronizare.
Pin
Moale
Început
Pow Bun
Max Min Max Min Max Max Tip
L6925D 0,8 2,7 5,5 0,6 5,5 95 600 240 + + + +
L6926 0,8 2,0 5,5 0,6 5,5 95 600 240 + + + +
L6928 0,8 2,0 5,5 0,6 5,5 95 1450 240 + + + +
PM8903A 3,0 2,8 6,0 0,6 6,0 96 1100 35 + + + +
ST1S06A 1,5 2,7 6,0 0,8 5,0 92 1500 150 + +
ST1S09 2,0 4,5 5,5 0,8 5,0 95 1500 100 * + +
ST1S12 0,7 2,5 5,5 0,6 5,0 92 1700 250 + +
ST1S15 0,5 2,3 5,5 Fix. 1,82 și 2,8 V 90 6000 350 + +
ST1S30 3,0 2,7 6,0 0,8 5,0 85 1500 100 * + +
ST1S31 3,0 2,8 5,5 0,8 5,5 95 1500 60 + +
ST1S32 4,0 2,8 5,5 0,8 5,5 95 1500 60 + +
* – funcția nu este disponibilă pentru toate versiunile.

În 2005, linia de stabilizatori de acest tip era incompletă. Era limitat la microcircuite. Aceste microcircuite aveau caracteristici bune: precizie și eficiență ridicate, fără restricții privind valoarea ciclului de lucru, capacitatea de a regla frecvența atunci când funcționează de la un semnal de ceas extern și o valoare RDSON acceptabilă. Toate acestea fac ca aceste produse să fie solicitate astăzi. Un dezavantaj semnificativ este curentul maxim scăzut de ieșire. Nu existau stabilizatori pentru curenții de sarcină de 1 A și mai mari în linia IPSN de joasă tensiune de la STMicroelectronics. Ulterior, acest decalaj a fost eliminat: mai întâi au apărut stabilizatorii pentru 1,5 și 2 A ( și ), iar în ultimii ani - pentru 3 și 4 A ( , Și ). Pe lângă creșterea curentului de ieșire, frecvența de comutare a crescut și rezistența canalului deschis a scăzut, ceea ce a avut un efect pozitiv asupra proprietăților de consum ale produselor finale. De asemenea, remarcăm apariția microcircuitelor IPSN cu o tensiune de ieșire fixă ​​( și ) - nu există foarte multe astfel de produse în linia STMicroelectronics. Cea mai recentă adăugare, cu o valoare RDSON de 35 mOhm, este una dintre cele mai bune din industrie, care, combinată cu funcționalitatea extinsă, promite perspective bune pentru acest produs.

Principala zonă de aplicare pentru produsele de acest tip sunt dispozitivele mobile alimentate cu baterii. O gamă largă de tensiune de intrare asigură funcționarea stabilă a echipamentului la diferite niveluri de încărcare a bateriei, iar eficiența ridicată minimizează conversia energiei de intrare în căldură. Această din urmă împrejurare determină avantajele comutării stabilizatorilor față de cei liniari în acest domeniu al aplicațiilor utilizatorului.

În general, acest grup de STMicroelectronics se dezvoltă destul de dinamic - aproximativ jumătate din întreaga linie a apărut pe piață în ultimii 3-4 ani.

Schimbarea stabilizatorilor de dolar
cu tensiune de intrare 10…28 V

Parametrii convertoarelor din acest grup sunt prezentați în tabelul 2.

Tabelul 2. IPSN cu tensiune de intrare 10…28 V

Nume Ieșire curent, A Intrare
tensiune, V
Zi liberă
tensiune, V
Eficiență, % Frecvența de comutare, kHz Rezistență canal deschis, mOhm Funcții și steaguri
EU AFARA V IN V OUT h FSW R DSON Pornit/Oprit Sincronizare.
Pin
Moale
Început
Pow Bun
Max Min Max Min Max Max Tip
L5980 0,7 2,9 18,0 0,6 18,0 93 250…1000 140 + + +
L5981 1,0 2,9 18,0 0,6 18,0 93 250…1000 140 + + +
L5983 1,5 2,9 18,0 0,6 18,0 93 250…1000 140 + + +
L5985 2,0 2,9 18,0 0,6 18,0 93 250…1000 140 + + +
L5986 2,5 2,9 18,0 0,6 18,0 93 250…1000 140 + + +
L5987 3,0 2,9 18,0 0,6 18,0 93 250…1000 140 + + +
L5988D 4,0 2,9 18,0 0,6 18,0 95 400…1000 120 + + +
L5989D 4,0 2,9 18,0 0,6 18,0 95 400…1000 120 + + +
L7980 2,0 4,5 28,0 0,6 28,0 93 250…1000 160 + + +
L7981 3,0 4,5 28,0 0,6 28,0 93 250…1000 160 + + +
ST1CC40 2,0 3,0 18,0 0,1 18,0 n.d. 850 95 + +
ST1S03 1,5 2,7 16,0 0,8 12,0 79 1500 280 +
ST1S10 3,0 2,7 18,0 0,8 16,0 95 900 120 + + +
ST1S40 3,0 4,0 18,0 0,8 18,0 95 850 95 + +
ST1S41 4,0 4,0 18,0 0,8 18,0 95 850 95 + +
ST763AC 0,5 3,3 11,0 Fix. 3.3 90 200 1000 + +

În urmă cu opt ani, acest grup era reprezentat doar de microcircuite , și cu tensiune de intrare de până la 11 V. Intervalul de la 16 la 28 V a rămas gol. Dintre toate modificările enumerate, numai , dar parametrii acestui IPSN corespund slab cerințelor moderne. Putem presupune că în acest timp nomenclatorul grupului luat în considerare a fost complet actualizat.

În prezent, baza acestui grup sunt microcircuite . Această linie este proiectată pentru întreaga gamă de curenți de sarcină de la 0,7 la 4 A, oferă un set complet de funcții speciale, frecvența de comutare este reglabilă într-un interval destul de larg, nu există restricții privind valoarea ciclului de lucru, eficiența și deschiderea -valorile rezistenței canalului îndeplinesc cerințele moderne. Există două dezavantaje semnificative în această serie. În primul rând, nu există o diodă de descărcare încorporată (cu excepția microcircuitelor cu sufixul D). Precizia reglării tensiunii de ieșire este destul de mare (2%), dar prezența a trei sau mai multe elemente externe în circuitul de compensare a feedback-ului nu poate fi considerată un avantaj. Microcircuitele diferă de seria L598x numai într-un domeniu diferit de tensiune de intrare, dar designul circuitului și, în consecință, avantajele și dezavantajele sunt similare cu familia L598x. Ca exemplu, Figura 5 prezintă un circuit de conectare tipic pentru un microcircuit de trei amperi. Există, de asemenea, o diodă de descărcare D și elemente de circuit de compensare R4, C4 și C5. Intrările F SW și SYNCH rămân libere, prin urmare, convertorul funcționează de la un oscilator intern cu frecvența implicită F SW.

În acest articol veți afla despre:

Fiecare dintre noi folosește un număr mare de aparate electrice diferite în viața noastră. Un număr foarte mare dintre ele necesită energie de joasă tensiune. Cu alte cuvinte, consumă energie electrică, care nu se caracterizează printr-o tensiune de 220 de volți, ci ar trebui să aibă de la unu la 25 de volți.

Desigur, se folosesc dispozitive speciale pentru a furniza energie electrică cu un astfel de număr de volți. Problema nu se pune însă în scăderea tensiunii, ci în menținerea nivelului stabil al acesteia.

Pentru a face acest lucru, puteți utiliza dispozitive de stabilizare liniară. Cu toate acestea, o astfel de soluție va fi o plăcere foarte greoaie. Această sarcină va fi îndeplinită în mod ideal de orice stabilizator de tensiune de comutare.

Stabilizator de puls dezasamblat

Dacă comparăm dispozitivele de stabilizare cu puls și liniar, principala lor diferență constă în funcționarea elementului de control. În primul tip de dispozitive, acest element funcționează ca o cheie. Cu alte cuvinte, este fie în stare închisă, fie în stare deschisă.

Elementele principale ale dispozitivelor de stabilizare a impulsurilor sunt elementele de reglare și integrare. Primul asigură alimentarea și întreruperea curentului electric. Sarcina celui de-al doilea este să acumuleze electricitate și să o elibereze treptat la sarcină.

Principiul de funcționare al convertoarelor de impulsuri

Principiul de funcționare al unui stabilizator de impulsuri

Principiul principal de funcționare este că atunci când elementul de reglare este închis, în elementul de integrare se acumulează energie electrică. Această acumulare se observă prin creșterea tensiunii. După ce elementul de comandă este oprit, de ex. deschide linia de alimentare cu energie electrică, componenta integratoare eliberează energie electrică, reducând treptat tensiunea. Datorită acestei metode de funcționare, dispozitivul de stabilizare a pulsului nu consumă o cantitate mare de energie și poate avea dimensiuni reduse.

Elementul de reglare poate fi un tiristor, un tranzistor bipolar sau un tranzistor cu efect de câmp. Ca elemente integratoare pot fi folosite bobine, baterii sau condensatori.

Rețineți că dispozitivele de stabilizare a pulsului pot funcționa în două moduri diferite. Primul implică utilizarea modulării lățimii impulsului (PWM). Al doilea este un declanșator Schmitt. Atât declanșatorul PWM, cât și Schmitt sunt utilizate pentru a controla comutatoarele dispozitivului de stabilizare.

Stabilizator folosind PWM

Un stabilizator de tensiune DC de comutare, care funcționează pe baza PWM, pe lângă comutator și integrator, conține:

  1. generator;
  2. amplificator operațional;
  3. modulator

Funcționarea comutatorului depinde direct de nivelul tensiunii de intrare și de ciclul de lucru al impulsurilor. Ultima caracteristică este influențată de frecvența generatorului și de capacitatea integratorului. Când întrerupătorul se deschide, începe procesul de transfer a energiei electrice de la integrator la sarcină.

Schema schematică a unui stabilizator PWM

În acest caz, amplificatorul operațional compară nivelurile tensiunii de ieșire și ale tensiunii de referință, determină diferența și transmite câștigul necesar către modulator. Acest modulator convertește impulsurile produse de generator în impulsuri dreptunghiulare.

Impulsurile finale sunt caracterizate de aceeași abatere a ciclului de lucru, care este proporțională cu diferența dintre tensiunea de ieșire și tensiunea de comparație. Aceste impulsuri determină comportamentul cheii.

Adică, la un anumit ciclu de funcționare, întrerupătorul se poate închide sau deschide. Se pare că impulsurile joacă rolul principal în acești stabilizatori. De aici provine de fapt numele acestor dispozitive.

Convertor de declanșare Schmitt

Acele dispozitive de stabilizare a pulsului care folosesc un declanșator Schmitt nu mai au un număr atât de mare de componente ca în tipul anterior de dispozitiv. Aici elementul principal este declanșatorul Schmitt, care include un comparator. Sarcina comparatorului este de a compara nivelul de tensiune la ieșire și nivelul maxim admisibil al acestuia.

Stabilizator cu declanșator Schmitt

Când tensiunea de ieșire a depășit nivelul maxim, declanșatorul comută în poziția zero și deschide comutatorul. În acest moment, inductorul sau condensatorul este descărcat. Desigur, caracteristicile curentului electric sunt monitorizate constant de către comparatorul menționat anterior.

Și apoi, când tensiunea scade sub nivelul necesar, faza „0” se schimbă în faza „1”. Apoi, cheia se închide și curentul electric curge în integrator.

Avantajul unui astfel de stabilizator de tensiune de impuls este că circuitul și designul său sunt destul de simple. Cu toate acestea, nu poate fi aplicat în toate cazurile.

Este de remarcat faptul că dispozitivele de stabilizare a pulsului pot funcționa numai în anumite direcții. Ceea ce vrem să spunem aici este că ele pot fi fie pur în jos, fie pur în sus. Există, de asemenea, încă două tipuri de astfel de dispozitive, și anume inversoare și dispozitive care pot schimba în mod arbitrar tensiunea.

Schema unui dispozitiv de stabilizare a pulsului reducător

În viitor, vom lua în considerare circuitul unui dispozitiv de stabilizare a impulsului reducător. Se compune din:

  1. Tranzistor de reglare sau orice alt tip de comutator.
  2. Inductori.
  3. Condensator.
  4. Dioda.
  5. Încărcături.
  6. Dispozitive de control.

Unitatea în care se va acumula alimentarea cu energie electrică este formată din bobina propriu-zisă (inductor) și un condensator.

În timp ce comutatorul (în cazul nostru, tranzistorul) este conectat, curentul curge către bobină și condensator. Dioda este în stare închisă. Adică nu poate trece curentul.

Energia inițială este monitorizată de un dispozitiv de control, care la momentul potrivit oprește cheia, adică o pune în starea de întrerupere. Când comutatorul este în această stare, există o scădere a curentului care trece prin inductor.

Stabilizator de puls Buck

În acest caz, direcția tensiunii în inductor se schimbă și, ca urmare, curentul primește o tensiune, a cărei valoare este diferența dintre forța electromotoare a autoinducției bobinei și numărul de volți la intrarea. În acest moment, dioda se deschide și inductorul furnizează curent sarcinii prin ea.

Când alimentarea cu energie electrică este epuizată, cheia este conectată, dioda este închisă și inductorul este încărcat. Adică totul se repetă.
Un stabilizator de tensiune de comutare crescător funcționează în același mod ca un regulator de tensiune descendent. Un dispozitiv de stabilizare cu inversare este caracterizat de un algoritm de operare similar. Desigur, munca lui are diferențele sale.

Principala diferență dintre un dispozitiv de impuls de impuls este că tensiunea de intrare și tensiunea bobinei au aceeași direcție. Ca urmare, ele sunt rezumate. Stabilizatorul de comutare plasează mai întâi un șoc, apoi un tranzistor și o diodă.

Într-un dispozitiv de stabilizare inversabilă, direcția EMF de auto-inducție a bobinei este aceeași ca și într-un dispozitiv de coborâre. În timp ce comutatorul este conectat și dioda se închide, condensatorul furnizează energie. Oricare dintre aceste dispozitive poate fi asamblat cu propriile mâini.

Sfaturi utile: în loc de diode, puteți folosi comutatoare (tiristor sau tranzistor). Cu toate acestea, trebuie să efectueze operațiuni care sunt opusul cheii primare. Cu alte cuvinte, atunci când cheia principală se închide, cheia ar trebui să se deschidă în locul diodei. Și invers.

Pe baza structurii definite mai sus a stabilizatorilor de tensiune cu reglare a impulsului, este posibil să se determine acele caracteristici care sunt considerate avantaje și care sunt dezavantaje.

Avantaje

Avantajele acestor dispozitive sunt:

  1. Este destul de ușor de realizat o astfel de stabilizare, care se caracterizează printr-un coeficient foarte ridicat.
  2. Eficiență la nivel înalt. Datorită faptului că tranzistorul funcționează într-un algoritm de comutare, are loc o disipare de putere scăzută. Această disipare este semnificativ mai mică decât în ​​dispozitivele de stabilizare liniară.
  3. Capacitatea de a egaliza tensiunea, care la intrare poate fluctua într-un interval foarte larg. Dacă curentul este constant, atunci acest interval poate fi de la unu la 75 volți. Dacă curentul este alternativ, atunci acest interval poate fluctua între 90-260 volți.
  4. Lipsa sensibilității la frecvența tensiunii de intrare și la calitatea sursei de alimentare.
  5. Parametrii finali de ieșire sunt destul de stabili chiar dacă apar modificări foarte mari ale curentului.
  6. Ondularea de tensiune care iese dintr-un dispozitiv cu impulsuri este întotdeauna în intervalul de milivolti și nu depinde de puterea aparatelor electrice conectate sau de elementele acestora.
  7. Stabilizatorul pornește întotdeauna încet. Aceasta înseamnă că curentul de ieșire nu este caracterizat de salturi. Deși trebuie menționat că atunci când este pornit pentru prima dată, creșterea curentului este mare. Cu toate acestea, pentru a nivela acest fenomen, se folosesc termistori care au un TCR negativ.
  8. Valori mici de masă și dimensiune.

Defecte

  1. Dacă vorbim despre dezavantajele acestor dispozitive de stabilizare, ele se află în complexitatea dispozitivului. Datorită numărului mare de componente diferite care se pot defecta destul de repede și a metodei specifice de funcționare, dispozitivul nu se poate lăuda cu un nivel ridicat de fiabilitate.
  2. Se confruntă constant cu tensiune înaltă. În timpul funcționării, comutarea are loc frecvent și se observă condiții dificile de temperatură pentru cristalul diodei. Acest lucru afectează în mod clar adecvarea pentru rectificarea curentă.
  3. Comutarea frecventă a comutatoarelor creează interferențe de frecvență. Numărul lor este foarte mare și acesta este un factor negativ.

Sfat util: pentru a elimina acest neajuns, trebuie să utilizați filtre speciale.

  1. Sunt instalate atat la intrare cat si la iesire In cazul in care trebuie facute reparatii, sunt insotite si de dificultati. Este demn de remarcat aici că un non-specialist nu va putea remedia defecțiunea.
  2. Lucrările de reparații pot fi efectuate de cineva care cunoaște bine astfel de convertoare de curent și are numărul necesar de abilități. Cu alte cuvinte, dacă un astfel de dispozitiv se arde și utilizatorul său nu are cunoștințe despre caracteristicile dispozitivului, atunci este mai bine să-l duceți la companii specializate pentru reparații.
  3. De asemenea, este dificil pentru nespecialiști să configureze stabilizatoare de tensiune de comutare, care pot include 12 volți sau un alt număr de volți.
  4. Dacă un tiristor sau orice alt comutator se defectează, pot apărea consecințe foarte complexe la ieșire.
  5. Dezavantajele includ și necesitatea de a folosi dispozitive care să compenseze factorul de putere. De asemenea, unii experți notează că astfel de dispozitive de stabilizare sunt scumpe și nu se pot lăuda cu un număr mare de modele.

Domenii de aplicare

Dar, în ciuda acestui fapt, astfel de stabilizatori pot fi utilizați în multe domenii. Cu toate acestea, ele sunt cele mai utilizate în echipamentele de radionavigație și electronice.

În plus, acestea sunt adesea folosite pentru televizoare LCD și monitoare LCD, surse de alimentare pentru sisteme digitale, precum și pentru echipamente industriale care necesită curent de joasă tensiune.

Sfat util: dispozitivele de stabilizare a impulsurilor sunt adesea folosite în rețelele de curent alternativ. Dispozitivele în sine convertesc un astfel de curent în curent continuu și, dacă trebuie să conectați utilizatorii care au nevoie de curent alternativ, atunci trebuie să conectați un filtru de netezire și un redresor la intrare.

Este de remarcat faptul că orice dispozitiv de joasă tensiune necesită utilizarea unor astfel de stabilizatori. De asemenea, pot fi folosite pentru a încărca direct diverse baterii și pentru a alimenta LED-uri de mare putere.

Aspect

După cum sa menționat mai sus, convertoarele de curent de tip impuls sunt caracterizate prin dimensiuni mici. În funcție de gama de volți de intrare pentru care sunt proiectați, dimensiunea și aspectul lor depind.

Dacă sunt proiectate să funcționeze cu tensiuni de intrare foarte scăzute, acestea pot consta într-o cutie mică de plastic din care se extind un anumit număr de fire.

Stabilizatorii, proiectați pentru un număr mare de volți de intrare, sunt un microcircuit în care sunt amplasate toate firele și la care sunt conectate toate componentele. Ai aflat deja despre ei.

Aspectul acestor dispozitive de stabilizare depinde și de scopul lor funcțional. Dacă oferă o ieșire de tensiune reglată (alternantă), atunci divizorul de rezistență este plasat în afara circuitului integrat. În cazul în care un număr fix de volți iese din dispozitiv, atunci acest divizor este deja amplasat în microcircuitul însuși.

Caracteristici importante

Atunci când selectați un stabilizator de tensiune de comutare care poate produce 5V constant sau un alt număr de volți, acordați atenție unui număr de caracteristici.

Prima și cea mai importantă caracteristică este tensiunea minimă și maximă care va fi inclusă în stabilizatorul în sine. Limitele superioare și inferioare ale acestei caracteristici au fost deja notate.

Al doilea parametru important este cel mai mare nivel al curentului de ieșire.

A treia caracteristică importantă este nivelul tensiunii nominale de ieșire. Cu alte cuvinte, spectrul de cantități în care poate fi găsit. Este demn de remarcat faptul că mulți experți susțin că tensiunile maxime de intrare și ieșire sunt egale.

Cu toate acestea, în realitate, acesta nu este cazul. Motivul pentru aceasta este că volții de intrare sunt reduse la tranzistorul comutator. Rezultatul este un număr puțin mai mic de volți la ieșire. Egalitatea poate apărea numai atunci când curentul de sarcină este foarte mic. Același lucru este valabil și pentru valorile minime.

O caracteristică importantă a oricărui convertor de impulsuri este precizia tensiunii de ieșire.

Sfat util: ar trebui să acordați atenție acestui indicator atunci când dispozitivul de stabilizare oferă o ieșire de un număr fix de volți.

Motivul pentru aceasta este că rezistența este situată în mijlocul convertorului și funcționarea sa exactă este determinată în producție. Când numărul de volți de ieșire este ajustat de către utilizator, precizia este, de asemenea, ajustată.

O trăsătură distinctivă și un dezavantaj al stabilizatorilor de tensiune lineari convenționali care funcționează în modul de abateri puternice ale nivelului de intrare este eficiența lor scăzută. Această situație se explică de obicei prin pierderi semnificative de căldură în elementele circuitului. În plus, astfel de dispozitive cu curenți mari de sarcină (până la zeci de amperi) arată foarte voluminoase și au o greutate semnificativă. Este posibil să se îmbunătățească semnificativ toți parametrii specificați ai dispozitivului convertor dacă se utilizează metoda de stabilizare a impulsurilor.

Un stabilizator de tensiune de comutare este un dispozitiv de clasă specială care vă permite să mențineți tensiunea de ieșire în limitele specificate datorită modului de funcționare cheie al elementelor circuitului principal. Să ne uităm mai detaliat la principiul de funcționare al acestui dispozitiv.

Bazele conversiei pulsului

În primul rând, trebuie să știți că dispozitivele cu impulsuri pentru obținerea tensiunii stabilizate, ca și omologii lor liniari, pot fi implementate în circuite paralele și seriale. În ambele cazuri, funcția elementului cheie este îndeplinită în mod tradițional de un tranzistor puternic cu efect de câmp. Deoarece în modul comutator punctul său de funcționare se schimbă instantaneu de la regiunea de saturație la zona de tăiere (depășind rapid secțiunea activă), un astfel de circuit are pierderi minime de căldură. Acest lucru indică faptul că stabilizatorul de tensiune de comutare are o eficiență ridicată.

Stabilizarea semnalului de ieșire se realizează prin controlul duratei sau al ratei de repetare a impulsurilor generate de un generator special, care în electronică se numește control al impulsurilor lățimii (W) sau frecvenței (F).

Fiţi atenți! Unele modele de astfel de dispozitive folosesc o metodă combinată de control al lățimii-frecvenței (WFC).

În stabilizatorii de primul tip (SHI), frecvența impulsurilor rămâne constantă și doar durata acestora se modifică. În al doilea caz, frecvența este supusă modificării, dar lungimea (factorul de sarcină) a semnalului pulsului nu se modifică în timp.

La ieșirea convertorului de control (invertor) există un semnal dreptunghiular, care nu este potrivit pentru alimentarea sarcinii de lucru. Prin urmare, trebuie mai întâi să fie îndreptat sau netezit într-o formă utilizabilă. Astfel se explică prezența la ieșirea dispozitivului a unui modul de filtrare special format din elemente de netezire a pulsațiilor. Funcția lor este îndeplinită în mod tradițional de circuite capacitiv-inductive de tip U sau L.

În funcție de parametrii acestor circuite (de inductanța inductorului, în special), curentul prin elementul de filtru LC poate fi intermitent sau constant. Totul este determinat de dacă condensatorul încărcat anterior are timp să se descarce prin inductanță înainte de sosirea următorului impuls. Când se impun cerințe speciale asupra nivelului de ondulare, se acordă preferință principiului continuu al generării curentului de ieșire.

Informații suplimentare. Un fel de „rambursare” pentru aceasta este consumul semnificativ de material de cupru utilizat pentru fabricarea bobinei de sufocare.

În cazurile în care valoarea coeficientului de ondulație nu este standardizată, este permis ca circuitul să funcționeze în modul de curent intermitent.

Diagrama bloc

Un stabilizator clasic de tensiune de impuls conține următoarele module necesare:

  • Oscilator principal;
  • Convertor direct (invertor);
  • Dispozitiv de comparare;
  • Element de filtrare.

Oscilatorul principal (MG) asigură formarea impulsurilor cu o formă apropiată de standardul dreptunghiular. Acestea din urmă intră în dispozitivul de conversie, unde sunt procesate în funcție de parametrul de control selectat (frecvență, durată sau ambele). Apoi, impulsurile procesate sunt introduse la elementul de filtru, iar după acesta la ieșire și în lanțul de comunicare de feedback (control).

Diagrama bloc de mai jos vă va ajuta să vă familiarizați cu funcționarea dispozitivului.

Important! Veriga cheie din acest circuit este lanțul de feedback (dispozitiv de comparație), a cărui prezență face posibilă determinarea necesității unor acțiuni suplimentare (ajustări) pe baza stării semnalului de ieșire.

Adică, atunci când semnalul de ieșire are parametri ideali, dispozitivul îl compară cu tensiunile standard și percepe aceasta ca o comandă de întrerupere a operațiunii de control. Dacă forma sau altă caracteristică a semnalului de ieșire începe să difere de parametrii specificați în specificațiile tehnice, modulul de comparație (CM) generează un semnal pentru corectarea suplimentară a impulsurilor generate de generator.

Beneficiile reglementării OS

Un semnal de diferență este furnizat oscilatorului principal, proporțional cu abaterea parametrilor tensiunii de ieșire de la normă, astfel încât întregul circuit să funcționeze pe principiul unui amplificator diferenţial. Acest design de circuit face posibilă creșterea semnificativă a sensibilității buclei de feedback (FE) și creșterea eficienței procesului de reglare.

În acest mod, impulsurile de control generate de generator sunt trimise la elementele cheie ale dispozitivului convertor, unde sunt procesate și pregătite simultan pentru filtrarea ulterioară. Prin modificarea frecvenței sau a lățimii impulsului semnalului de la sistemul de control, este posibil să se obțină calitatea necesară a tensiunii de ieșire.

Informații suplimentare. Pot exista situații în care nevoia de ajustare este complet eliminată. Acest lucru se întâmplă de obicei atunci când tensiunea de ieșire îndeplinește cerințele specificate.

Circuitele dispozitivelor de control

Ridicarea

Circuitele de stabilizare a impulsului de amplificare sunt solicitate atunci când este necesar să se conecteze o sarcină a cărei tensiune trebuie să depășească cu o anumită valoare parametrul de intrare. În acest caz, nu este prevăzută izolarea galvanică între consumator și rețeaua de alimentare de 220 Volți. În străinătate, acest principiu de conversie este numit „boost converter”, iar diagrama sa este prezentată în figura de mai jos.

Când este furnizată o tensiune de control între poarta și sursa tranzistorului VT1, aceasta intră într-o stare de saturație, asigurând fluxul nestingherit de curent prin inductorul de stocare L1. În acest caz, o componentă a curentului de ieșire este creată prin încărcarea condensatorului C1.

După îndepărtarea potențialului de la tranzistorul VT1, acesta intră într-o stare de întrerupere; în acest caz, la inductorul L1 apare o f.em. auto-inductivă, transmisă prin dioda VD1 la sarcina cu aceeași polaritate. După ce curentul trece prin inductorul L1, bobina eliberează complet energie în circuit. Este primit de condensatorul C1, care se încarcă până când tranzistorul VT1 este din nou în saturație.

Buck stabilizator

Un stabilizator coborâtor funcționează pe același principiu, dar numai șocul în acest caz este pornit după tranzistorul cu efect de câmp controlat (vezi figura de mai jos).

Numele străin pentru acest principiu de conversie este „chopper”, iar caracteristica sa caracteristică este tensiunea de ieșire redusă .

După aplicarea unui impuls de control la VT1, tranzistorul este saturat, drept urmare curentul începe să curgă prin el, curgând prin bobina de netezire L1 direct în sarcină (dioda VD1 este închisă prin tensiune inversă).

După eliminarea semnalului de intrare, tranzistorul cheie va intra în modul de întrerupere, ceea ce va duce la o scădere bruscă a curentului. FEM auto-inductivă a inductorului L1 va împiedica puternic reducerea acestuia, menținând procesul sub sarcină. Cu toate acestea, din cauza căderii de tensiune pe bobina L1, valoarea acesteia la ieșirea dispozitivului va fi întotdeauna mai mică decât valoarea de intrare (datorită semnului opus al EMF).

Dispozitiv inversor

Acest tip de stabilizator este utilizat atunci când se lucrează cu sarcini care au o tensiune de ieșire fixă, defazată față de intrare. Mai mult decât atât, valoarea sa în sine poate fi fie mai mare, fie mai mică decât intrarea (totul depinde de modul în care a fost configurat dispozitivul de inversare).

Similar cu ambele scheme anterioare, aici nu există izolarea galvanică a circuitelor de alimentare și de ieșire. În lexiconul străin, astfel de stabilizatori sunt denumiți „convertor buck-boost”. Diferența principală a circuitului față de convertorul buck este că inductorul și dioda în acest caz sunt schimbate. Mai mult, elementul semiconductor este pornit în direcția inversă (închis la curent direct).

O astfel de înlocuire duce la o schimbare de fază de 90 de grade între semnalele de intrare și de ieșire (cu alte cuvinte, la inversarea acestuia).

În partea finală a acestei recenzii, să fim atenți la încă un detaliu care este caracteristic tuturor tipurilor de dispozitive de conversie luate în considerare. Un element semiconductor special cu o structură de câmp, controlat nu de tensiune, ci de potențial, este utilizat ca comutator în toate circuitele. Datorită acestui fapt, este posibilă reducerea semnificativă a curenților de control de intrare, precum și creșterea în continuare a eficienței întregului dispozitiv în ansamblu.

Video