Elektr ta'minotidagi doimiy oqim konvertori. Ostonada inqilob: Antec, Enermax va Seasonicdan yangi quvvat manbalari. ⇡ Asosiy transduser

kirish kuchlanishidan farqli chiqish kuchlanishini olish imkonini beruvchi elektron qurilmalardir.

Regulyatsiya qilingan quvvat modullari (DC-DC konvertorlari) galvanik izolyatsiyaga ega bo'lgan davrlarda quvvat relslarini qurish uchun ishlatiladi. Ular turli xil oziq-ovqatlarni ta'minlash uchun keng qo'llaniladi elektron qurilmalar, ular boshqaruv sxemalarida, aloqa va kompyuter texnologiyalari qurilmalarida ham bo'lishi mumkin.

Ish printsipi

Amaliyot printsipi nomning o'zida yotadi. Doimiy kuchlanish AC ga aylanadi. Shundan so'ng, u ko'tariladi yoki tushadi, so'ngra qurilmani to'g'rilash va oziqlantirish. Yuqoridagi printsip bo'yicha ishlaydigan DC-DC konvertorlari impuls konvertorlari deb ataladi. Impuls konvertorlarining afzalligi yuqori samaradorlikdir: 90% atrofida.

DC-DC konvertorlarining turlari
Pastga tushadigan konvertorlar

Ushbu konvertorlarning chiqish kuchlanishi kirish kuchlanishidan past. Masalan, kirish kuchlanishi 12-50 V bo'lgan bunday DC-DC konvertorlari yordamida chiqishda bir necha voltli kuchlanishni olish mumkin.

DC boost konvertorlari

Ushbu konvertorlarning chiqish kuchlanishi kirish kuchlanishidan yuqori. Masalan, kirish kuchlanishi 5 V bo'lsa, chiqishda 30 V gacha bo'lgan kuchlanishni kutish mumkin.

Bundan tashqari, kuchlanish konvertorlari dizaynda farqlanadi. Ular bo'lishi mumkin:

Modulli
Bu DC-DC konvertorlarining eng keng tarqalgan turi, shu jumladan katta soni keng turdagi modellar. Transduser metall yoki plastik qutiga joylashtiriladi, bu ichki elementlarga kirishni istisno qiladi.
O'rnatish uchun bosilgan elektron plata

Ushbu konvertorlar bosilgan elektron plataga o'rnatish uchun maxsus mo'ljallangan. Ular modullilardan tanaga ega emasligi bilan farq qiladi.

Asosiy xususiyatlar
Operatsion parametrlari

→ Kirish kuchlanish diapazoni konvertor o'zining e'lon qilingan funksiyasiga muvofiq normal rejimda ishlaydigan kirish kuchlanish sozlamalarini bildiradi.

→ Chiqish kuchlanish diapazoni DC-DC konvertori normal ish paytida chiqarishga qodir bo'lgan parametrlarni o'z ichiga oladi.

→ Ishlash koeffitsienti (COP) - kirish va chiqish quvvati qiymatlarining nisbati. Samaradorlik bir qator shartlarga bog'liq, ammo maksimal ruxsat etilgan yukda eng yuqori samaradorlikka erishiladi. Kirish va chiqish voltaji o'rtasidagi farq qanchalik katta bo'lsa, samaradorlik shunchalik past bo'ladi.

→Chiqish oqimi chegarasi. Ushbu himoya stabilizatorlarning aksariyat zamonaviy modellarida mavjud. U quyidagicha ishlaydi: chiqish oqimi belgilangan qiymatga yetgandan so'ng, kirish kuchlanishi pasayadi. Chiqish oqimining qiymati ruxsat etilgan diapazonga kirgandan so'ng, kuchlanish manbai qayta tiklanadi.

Aniqlik parametrlari

→ Pulsatsiya. Hatto ideal sharoitlarda ham ma'lum "shovqinlar" mavjud, shuning uchun ularni butunlay yo'q qilish mumkin emas. O'lchov birliklari mV. Ba'zan ishlab chiqaruvchi uning yoniga "rr" ni qo'yadi, bu dalgalanma kuchlanish diapazonini anglatadi - minimal salbiy cho'qqidan maksimal ijobiygacha.

Turli narx toifalaridagi bir nechta tartibga solinadigan kuchlanish konvertorlarining ishini ko'rib chiqing va solishtiring. Oddiydan murakkabgacha boshlaylik.

Tavsif

Ushbu model arzon miniatyura DC-DC konvertori bo'lib, uning yordamida siz kichik batareyalarni zaryad qilishingiz mumkin. Maksimal chiqish oqimi: 2,5 A, shuning uchun 20 amper-soatdan ortiq quvvatga ega batareyalar ushbu konvertorni uzoq vaqt davomida zaryad qiladi.

Ushbu qurilma, uning asosida 0,8 V dan 20 V gacha bo'lgan chiqish voltaji va 2 A gacha bo'lgan chiqish oqimi bilan quvvat manbaini yig'a oladigan yangi boshlanuvchilar uchun eng mos keladi. Shu bilan birga, chiqish kuchlanishi ham, chiqish oqimi ham. sozlanishi mumkin.

Ushbu stabilizator 5 A ga qadar ushlab turishi mumkin, ammo amalda ushbu oqim qiymatida unga issiqlik moslamasi kerak bo'ladi. Issiqlik moslamasi bo'lmasa, stabilizator 3 A gacha bardosh bera oladi.

Funktsional

XL4005 kuchlanish konvertori biron bir sababga ko'ra "sozlanishi" deb ataladi. Unda bir nechta sozlashlar mavjud. Eng qimmatlilaridan biri - chiqish oqimini cheklash qobiliyati. Misol uchun, siz chiqish oqimi chegarasini 2,5 A ga o'rnatishingiz mumkin va oqim hech qachon bu qiymatga etib bormaydi, aks holda u darhol kuchlanishning pasayishiga olib keladi. Ushbu himoya, ayniqsa, batareyalarni zaryad qilishda dolzarbdir.

LEDlarning mavjudligi, shuningdek, taqdim etilgan stabilizatorning zaryadlash uchun juda mos ekanligini ko'rsatadi. Stabilizator oqim cheklash rejimida, ya'ni chiqish oqimining haddan tashqari yuk himoyasi faollashtirilganda yonib turadigan LED mavjud. Pastki tomonda yana ikkita LED mavjud: biri zaryad olayotganda ishlaydi, ikkinchisi zaryad tugagandan so'ng yonadi.

Shuni ta'kidlash kerakki, bu juda hamyonbop va foydalanish uchun qulay model bo'lib, e'lon qilingan funksionallikka to'liq mos keladi.

Endi qimmatroq va funktsional konvertorni ko'rib chiqing, u yanada murakkab va jiddiy loyihalar uchun juda mos keladi.

Tavsif

Ushbu model raqamli boshqariladigan sozlanishi pul konvertoridir. U yuqori samaradorlikka ega. Raqamli nazorat parametrlar tugmalar yordamida sozlanishini bildiradi. Modulning o'zi bir necha qismlarga bo'linishi mumkin: DC-DC konvertori, raqamli qismning quvvat manbai, o'lchov qismi va raqamli qism.

Ushbu qurilmaning kirish kuchlanishi 6 V dan 32 V gacha. Chiqish kuchlanishi 0 V dan 30 V gacha sozlanishi. Voltajni sozlash bosqichi 0,01 V. Chiqish oqimi 0 A dan 6 A gacha sozlanishi. Sozlash bosqichi 0,001 A. Inverter samaradorligi 92% gacha. Transduserga simlarni mahkamlash uchun maxsus qisqichlar o'rnatiladi. Shuningdek, doskada yozuvlar mavjud: kirish +, kirish -, chiqish -, chiqish +. Quvvat qismi XL4016E1 PWM kontrollerida qurilgan. MBR1060 kuchli o'n amperli diod ishlatiladi. Hammasi 8 bitli STM8S003F3 mikrokontrolleri tomonidan boshqariladi. Raqamli qismda UART ulagichi mavjud.

LEDlar

Tugmalar va indikatordan tashqari, ushbu qurilma uchta LEDga ega.

Birinchisi (qizil, o'chirilgan) konvertor chiqishga kuchlanish berganda yonadi. Ikkinchi LED (sariq, CC - doimiy oqim) chiqish oqimi chegarasi ishga tushirilganda yonadi. Uchinchi LED (yashil, CV - Constant Voltage) konvertor kuchlanish chegarasi rejimiga kirganda yonadi.

Boshqaruv organlari
Boshqaruv elementlari to'rtta tugma bilan ifodalanadi.

Agar biz ularni o'ngdan chapga qarab ko'rib chiqsak, unda birinchi tugma "OK", ikkinchisi "yuqoriga", uchinchisi "pastga" va to'rtinchisi "SET".

Konverter "OK" tugmasini bosish orqali ishga tushiriladi, shu bilan menyuga kiradi. Agar siz "OK" tugmasini qo'yib yubormasangiz, raqamlar qanday o'zgarishini ko'rishingiz mumkin: 0-1-2. Bu konvertorda mavjud uchta dastur.

"0" dasturi: kirishga kuchlanish kiritilgandan so'ng darhol chiqishda quvvat yoqiladi.
"1" dasturi: kerakli parametrlarni saqlash imkonini beradi.
"2" dasturi: quvvat yoqilgandan so'ng avtomatik ravishda parametrlarni ko'rsatadi.
Kerakli dasturni tanlash uchun kerakli raqam ko'rsatilganda OK tugmasini qo'yib yuborish kerak.
Ushbu qurilma kuchlanishni nisbatan aniq ko'rsatadi. Mumkin bo'lgan kuchlanish xatosi +/-0,035 V, oqim +/- 0,006 A. Sozlash tugmachalarni bir marta bosish orqali ham, ularni ushlab turish orqali ham amalga oshiriladi.

Joriy oqimning parametrlarini ko'rsatish mumkin. OK tugmasini yana bosganingizda indikatorda quvvat ko'rsatiladi. Agar siz yana "OK" tugmasini bossangiz, konvertor bergan quvvatni ko'rishingiz mumkin.

Ushbu konvertor aniq va kuchli, u jiddiy vazifalarni a'lo darajada bajara oladi.

Voltaj konvertorini qanday tanlash mumkin

Bugungi kunga kelib, bozorda turli xil DC-DC konvertorlarining ko'plab modellari mavjud. Ular orasida eng mashhurlari impuls konvertorlaridir. Ammo ularning tanlovi shunchalik ajoyibki, chalkashib ketish oson. Nimaga alohida e'tibor berish kerak?

♦ Samaradorlik va harorat oralig'i

Ba'zi inverterlar to'g'ri ishlashi va e'lon qilingan quvvatga erishish uchun sovutgichni talab qiladi. Aks holda, qurilma ishlashga qodir bo'lsa-da, uning samaradorligi pasayadi. Qoidaga ko'ra, vijdonli sotuvchi bu fikrni eslatma va izohlarda ta'kidlaydi, buni e'tiborsiz qoldirmaslik kerak.

♦ SMD konvertorlarini lehimlash harorati

Ushbu ma'lumot Odatda texnik hujjatlarda ko'rsatilgan.Va an'anaviy chip 280 ° C gacha bo'lgan haroratga bardosh berishi kerak bo'lsa-da, bu fikrni aniqlashtirish yaxshiroqdir.

♦ Konverter o'lchamlari

Kichik konvertor juda yuqori quvvatga ega bo'lishi mumkin emas. Va zamonaviy texnologiyalar takomillashishda davom etsa-da, ularning imkoniyatlari cheksiz emas. Komponentlarni sovutish va yukga bardosh berish uchun konvertorga ma'lum o'lchamlar kerak.

Bugungi kunga kelib, ko'rsatkichli va ko'rsatilmagan, qo'shimcha funktsiyalar va dasturlarga ega va ularsiz juda ko'p turli xil miniatyura sozlanishi transduserlar mavjud. Bunday DC-DC konvertorlari ishlab chiquvchining tasavvuriga qarab turli maqsadlarda ishlatilishi mumkin. Zamonaviy texnologiyalar quvvat, aniqlik, miniatyura va arzon narxni birlashtirishga imkon beradi.

LM2596 o'zgaruvchan tok bilan tartibga solinadigan doimiy voltaj regulyatoridir. Yuqori samaradorlikka ega. Chiziqli stabilizatorlardagi modullar bilan solishtirganda kamroq qiziydi. Elektr ta'minoti keng turdagi qurilmalarga qo'llanilishi mumkin. Shubhasiz afzalliklarga kirish voltajining aniq diapazonida ishlash kiradi. Yuqori samaradorlik bilan birga, bu DC-DC LM2596 kimyoviy oqim manbalari bilan ketma-ket ulanganda yaxshi natijalar beradi, quyosh panellari yoki shamol generatorlari.

LM2596 DC-DC konvertorini transformator, rektifikator va filtr bilan to'ldirib, biz quvvat manbaiga ega bo'lamiz. Stabilizatorning kirishida kuchlanish chiqishdan kamida 1,5 V yuqori bo'lishi kerak DC-DC LM2596 dan quvvat sarfi o'n Vt dan ortiq bo'lsa, sovutish vositalaridan foydalanish kerak.

Vintlardek o'rnatish teshiklari taqdim etiladi. Terminal bloklari yo'q, simlarni lehimlash kerak bo'ladi. Mikrosxema ostida taxtaning teskari tomoniga qo'shimcha issiqlik tarqalishi uchun metalllashtirilgan teshiklar mavjud.

LM2596 konvertorining texnik xususiyatlari

Konversiya samaradorligi (COP): 92% gacha
Kommutatsiya chastotasi: 150 kHz
Ishlash harorati: -40 dan + 85 °C gacha
Kirish kuchlanishini o'zgartirishning chiqish darajasiga ta'siri: ±0,5%
O'rnatilgan kuchlanishni aniqlik bilan saqlash: ± 2,5%
Kirish kuchlanishi: 3-40V
Chiqish kuchlanishi: 1,5-35V (sozlanishi)
Chiqish oqimi: nominal 1A gacha, isitish 1 dan 2A gacha sezilarli darajada oshadi, chegara 3A (qo'shimcha radiator talab qiladi)
Hajmi: 45x20x14mm

LM2596 konvertorining sxematik diagrammasi

Ba'zi modullarda D1 himoya diodi kirishda teskari parallel ravishda ulanadi, ammo bu holda siz kirishda sug'urta ulashni unutmasligingiz kerak, agar polarit teskari bo'lsa, yonib ketadi, bu diod ham himoya qiladi. chiqishda kuchlanish kuchayadi.

Kirishda D1 (SS34, SS54) diodining to'g'ridan-to'g'ri ulanishi bilan variantlar mavjud, odatda Schottky diodlari, bu diodlar ikkita ijobiy xususiyatga ega: birlashmada juda kichik oldinga kuchlanish tushishi (0,2-0,4 volts) va juda yuqori tezlik.

Ammo LM2596-ga asoslangan arzon modullarda himoya diodi yo'q, bir tomondan, bu minus, chunki siz kirishdagi polaritni o'zgartirib, tasodifan konvertorni o'ldirishingiz mumkin, boshqa tomondan, bu ortiqcha, chunki diyotda bir oz kuchlanish tushadi va yuqori oqimlarda isitiladi.

Konverter juda sodda tarzda ulangan, +IN, –IN moduli kontaktlariga (mos ravishda ortiqcha va minus) barqaror bo'lmagan kuchlanish qo'llaniladi va chiqish kuchlanishi plata +OUT, -OUT kontaktlaridan olinadi.

Orqa tomonda konvertatsiya qaysi yo'nalishda ketayotganini ko'rsatadigan o'q bor.

Fotogalereya

Ehtimol, ko'pchilik mening uy qurilishi bilan dostonimni eslaydi laboratoriya bloki oziqlanish.
Lekin mendan qayta-qayta shunga o'xshash narsani so'rashdi, faqat oddiyroq va arzonroq.
Ushbu sharhda men oddiy sozlanishi quvvat manbaiga muqobil ko'rsatishga qaror qildim.
Kiring, sizga yoqadi degan umiddaman.

Men bu sharhni uzoq vaqtga qoldirdim, keyin vaqt yo'q edi, bu kayfiyat, lekin endi qo'llarim unga etib keldi.
Ushbu quvvat manbai bir oz farqli xususiyatlarga ega.
Elektr ta'minotining asosi raqamli boshqariladigan DC-DC buck konvertor platasi bo'ladi.
Lekin hamma narsaning o'z vaqti bor va endi aslida bir nechta standart fotosuratlar.
Ro‘molcha sigaret qutisidan unchalik katta bo‘lmagan kichik qutida keldi.

Ichkarida, ikkita sumkada (pimple va antistatik) ushbu sharhning qahramoni, konvertor taxtasi edi.

Kengash juda oddiy dizaynga ega, quvvat bo'limi va protsessorli kichik plata (bu plata boshqa, kamroq kuchli konvertorning taxtasiga o'xshaydi), boshqaruv tugmalari va indikatorga ega.

Ushbu kengashning xususiyatlari
Kirish kuchlanishi - 6-32 volt
Chiqish kuchlanishi - 0-30 volt
Chiqish oqimi - 0-8 Amper
Voltajni sozlash / ko'rsatishning minimal diskretligi 0,01 volt
O'rnatishning minimal diskretligi \ oqimni ko'rsatish - 0,001 Amper
Bundan tashqari, ushbu taxta yuk va quvvatga berilgan sig'imni o'lchashi mumkin.
Yo'riqnomada ko'rsatilgan konvertatsiya chastotasi 150 KHz, tekshirgichning ma'lumotlar varag'iga ko'ra - 300 KHz, o'lchangan - taxminan 270 KHz, bu ma'lumotlar varag'ida ko'rsatilgan parametrga sezilarli darajada yaqinroq.

Asosiy platada quvvat elementlari, PWM kontrolleri, quvvat diodi va drossel, filtr kondensatorlari (470 mkF x 50 volt), PWM mantiqiy va operatsion kuchaytirgich quvvat boshqaruvchisi, operatsion kuchaytirgichlar, oqim shnuti, shuningdek kirish va chiqish mavjud. terminal bloklari.

Orqada deyarli hech narsa yo'q, faqat bir nechta quvvat izlari.

Qo'shimcha platada protsessor, mantiqiy chiplar, platani quvvatlantirish uchun 3,3 voltli stabilizator, indikator va boshqaruv tugmalari mavjud.
Protsessor -
Mantiq - 2 dona
Quvvat stabilizatori -

Quvvat platasida 2 ta operatsion kuchaytirgich o'rnatilgan (xuddi shu opamplar ZXY60xx da mavjud)
Adj platasining PWM quvvat boshqaruvchisi

Mikrosxema quvvat PWM boshqaruvchisi vazifasini bajaradi. Ma'lumotlar jadvaliga ko'ra, bu 12 Amp PWM kontrolleri, shuning uchun bu erda u to'liq quvvatda ishlamaydi, bu yaxshi yangilik. Biroq, kirish kuchlanishidan oshib ketmaslik yaxshiroq ekanligini hisobga olish kerak, bu ham xavfli bo'lishi mumkin.
Kengash uchun tavsif 32 voltlik maksimal kirish kuchlanishini ko'rsatadi, kontroller uchun chegara - 35 volt.
Keyinchalik kuchli konvertorlarda kuchli dala effektli tranzistorni boshqaradigan past oqim kontrolleri ishlatiladi, bu erda bularning barchasi bitta kuchli PWM kontrolleri tomonidan amalga oshiriladi.
Suratlar uchun uzr so'rayman, yaxshi sifatga erisha olmadim.

Internetda topilgan ko'rsatmalar xizmat rejimiga qanday kirishni tasvirlaydi, bu erda siz ba'zi parametrlarni o'zgartirishingiz mumkin. Xizmat ko'rsatish rejimiga kirish uchun siz OK tugmasini bosgan holda quvvatni yoqishingiz kerak, 0-2 raqamlari ekranda ketma-ket o'zgaradi, sozlashni o'zgartirish uchun tegishli raqam ko'rsatilganda tugmani qo'yib yuborishingiz kerak.
0 - Kengashga quvvat berilganda chiqishga avtomatik kuchlanishni yoqish.
1 - Kengaytirilgan rejimni faollashtirish, bu nafaqat oqim va kuchlanishni, balki yuk va chiqish quvvatiga o'tkaziladigan sig'imni ham ko'rsatadi.
2 - ekranda yoki qo'llanmada o'lchov ko'rinishini avtomatik ravishda sanab o'tish.

Shuningdek, ko'rsatmalarda sozlamalarni eslab qolish misoli mavjud, chunki taxta oqim va kuchlanishni o'rnatish uchun chegarani o'rnatishi mumkin va sozlamalar xotirasi mavjud, ammo men bu o'rmonga chiqmadim.
Men ham bortda joylashgan UART ulagichining kontaktlariga tegmadim, chunki u erda biror narsa bo'lsa ham, men hali ham ushbu plata uchun dasturni topa olmadim.

Xulosa.
pros.
1. Juda boy xususiyatlar - oqim va kuchlanishni sozlash va o'lchash, sig'im va quvvatni o'lchash, shuningdek, chiqish uchun avtomatik kuchlanish ta'minoti rejimining mavjudligi.
2. Chiqish kuchlanishi va oqim oralig'i ko'pchilik havaskor ilovalar uchun etarli.
3. Ishlash unchalik yaxshi emas, lekin aniq kamchiliklarsiz.
4. Komponentlar marj bilan o'rnatiladi, 8 e'lon qilingan 12 amper uchun PWM, kirish va chiqishda 50 voltlik kondansatörler, e'lon qilingan 32 voltda.

Minuslar
1. Ekran juda noqulay qilingan, u faqat 1 parametrni ko'rsatishi mumkin, masalan -
0,000 - joriy
00.00 - kuchlanish
P00.0 - Quvvat
C00.0 - Imkoniyat.
Oxirgi ikkita parametr bo'lsa, nuqta suzuvchi nuqtadir.
2. Birinchi nuqtaga asoslanib, juda noqulay boshqaruv, valkoder, albatta, zarar qilmaydi.

Mening fikrim.
Oddiy tartibga solinadigan elektr ta'minotini qurish uchun juda yaxshi taxta, ammo tayyor elektr ta'minotidan foydalanish yaxshiroq va osonroq.
Ko'rib chiqish yoqdi +123 +268

Chiziqli va kommutatsiya quvvat manbalari

Keling, asoslardan boshlaylik. Kompyuterdagi quvvat manbai uchta funktsiyani bajaradi. Birinchidan, maishiy elektr ta'minotidan o'zgaruvchan tokni to'g'ridan-to'g'ri oqimga aylantirish kerak. PSUning ikkinchi vazifasi - kompyuter elektronikasi uchun ortiqcha bo'lgan 110-230 V kuchlanishni shaxsiy kompyuter komponentlari uchun quvvat konvertorlari tomonidan talab qilinadigan standart qiymatlarga - 12 V, 5 V va 3,3 V (sifatida) tushirishdir. shuningdek, salbiy kuchlanishlar, biz biroz keyinroq gaplashamiz) . Nihoyat, PSU kuchlanish stabilizatori rolini o'ynaydi.

Ushbu funktsiyalarni bajaradigan ikkita asosiy turdagi quvvat manbalari mavjud - chiziqli va kommutatsiya. Eng oddiy chiziqli PSU transformatorga asoslangan bo'lib, uning asosida o'zgaruvchan tok kuchlanishi kerakli qiymatga tushiriladi, so'ngra oqim diodli ko'prik bilan to'g'rilanadi.

Shu bilan birga, PSU chiqish kuchlanishini barqarorlashtirish uchun ham talab qilinadi, bu ham maishiy tarmoqdagi kuchlanishning beqarorligi, ham yukdagi oqimning oshishiga javoban kuchlanishning pasayishi bilan bog'liq.

Chiziqli quvvat manbaida kuchlanishning pasayishini qoplash uchun transformator ortiqcha quvvatni ta'minlash uchun o'lchamlarga ega. Keyin yukdagi yuqori oqimda kerakli kuchlanish kuzatiladi. Shu bilan birga, foydali yukdagi past oqimda hech qanday kompensatsiya vositalarisiz yuzaga keladigan ortiqcha kuchlanish ham qabul qilinishi mumkin emas. Haddan tashqari kuchlanish sxemaga foydali bo'lmagan yukni kiritish orqali yo'q qilinadi. Eng oddiy holatda, bu Zener diyoti orqali ulangan qarshilik yoki tranzistor. Keyinchalik rivojlanganida tranzistor komparatorli mikrosxema tomonidan boshqariladi. Qanday bo'lmasin, ortiqcha quvvat shunchaki issiqlik shaklida tarqaladi, bu esa qurilmaning samaradorligiga salbiy ta'sir qiladi.

Kommutatsiya quvvat manbai pallasida yana bir o'zgaruvchi paydo bo'ladi, u allaqachon mavjud bo'lgan ikkitasiga qo'shimcha ravishda chiqish kuchlanishiga bog'liq: kirish kuchlanishi va yuk qarshiligi. Yuk bilan ketma-ket ravishda impuls kengligi modulyatsiyasi (PWM) rejimida mikrokontroller tomonidan boshqariladigan kalit (bizni qiziqtirgan holda tranzistor) mavjud. Transistorning ochiq holatlarining davomiyligi ularning davriga nisbatan qanchalik baland bo'lsa (bu parametr ish aylanishi deb ataladi, rus terminologiyasida teskari qiymat ishlatiladi - ish aylanishi), chiqish kuchlanishi shunchalik yuqori bo'ladi. Kalit mavjudligi sababli, kommutatsiya quvvat manbai, shuningdek, Switched-Mode Power Supply (SMPS) deb ataladi.

Yopiq tranzistor orqali oqim o'tmaydi va ochiq tranzistorning qarshiligi ideal darajada ahamiyatsiz. Aslida, ochiq tranzistor qarshilikka ega va quvvatning bir qismini issiqlik shaklida tarqatadi. Bundan tashqari, tranzistor holatlari orasidagi o'tish mutlaqo diskret emas. Va shunga qaramay, impulsli oqim manbasining samaradorligi 90% dan oshishi mumkin, stabilizatorli chiziqli PSU samaradorligi esa eng yaxshisi 50% ga etadi.

Quvvat manbalarini almashtirishning yana bir afzalligi - bir xil quvvatdagi chiziqli quvvat manbalari bilan solishtirganda transformatorning o'lchami va og'irligining tubdan kamayishi. Ma'lumki, transformatorning birlamchi o'rashida o'zgaruvchan tokning chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, kerakli yadro hajmi va o'rashning burilish soni shunchalik kichik bo'ladi. Shuning uchun kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kalit tranzistor transformatordan keyin emas, balki oldin joylashtiriladi va kuchlanishni barqarorlashtirishdan tashqari, u yuqori chastotali o'zgaruvchan tokni olish uchun ishlatiladi (kompyuter PSU uchun bu 30 dan 100 kHz va undan yuqori, va qoida tariqasida - taxminan 60 kHz). Standart kompyuter tomonidan talab qilinadigan quvvat uchun 50-60 Gts chastotada ishlaydigan transformator o'n barobar ko'proq massiv bo'ladi.

Chiziqli PSUlar bugungi kunda asosan kam quvvatli ilovalarda qo'llaniladi, bunda kommutatsiya quvvat manbai uchun zarur bo'lgan nisbatan murakkab elektronika transformatorga qaraganda qimmatroq xarajatdir. Bular, masalan, gitara effektlari pedallari uchun va bir marta uchun ishlatiladigan 9 V quvvat manbalari. o'yin konsollari va hokazo.Ammo smartfonlar uchun zaryadlovchi qurilmalar allaqachon to'liq impulsli - bu erda xarajatlar oqlanadi. Chiqishdagi kuchlanish to'lqinining amplitudasi sezilarli darajada past bo'lganligi sababli, chiziqli quvvat manbalari ushbu sifat talab qilinadigan joylarda ham qo'llaniladi.

⇡ ATX standart quvvat manbaining umumiy sxemasi

Ish stoli kompyuteri PSU - bu kommutatsiya quvvat manbai bo'lib, uning kirish qismi 110/230 V, 50-60 Gts parametrli maishiy elektr ta'minoti kuchlanishi bilan ta'minlanadi va chiqishda bir qator doimiy oqim liniyalari mavjud. ularning asosiylari 12, 5 va 3,3 V quvvatga ega. Bundan tashqari, PSU ISA avtobusi uchun zarur bo'lgan -12V va bir vaqtning o'zida -5V ni ta'minlaydi. Ammo ikkinchisi ISA-ning o'zini qo'llab-quvvatlashni to'xtatganligi sababli bir nuqtada ATX standartidan chiqarib tashlandi.

Yuqorida keltirilgan standart kommutatsiya quvvat manbaining soddalashtirilgan diagrammasida to'rtta asosiy bosqichni ajratish mumkin. Xuddi shu tartibda biz sharhlarda quvvat manbalarining tarkibiy qismlarini ko'rib chiqamiz, xususan:

EMI filtri - elektromagnit parazit (RFI filtri);
birlamchi sxema - transformatorning birlamchi o'rashida yuqori chastotali o'zgaruvchan tok hosil qiluvchi kirish rektifikatori (rektifikator), kalit tranzistorlar (o'zgartirgich);
asosiy transformator;
ikkilamchi sxema - transformatorning ikkilamchi o'rashidan oqim rektifikatorlari (rektifikatorlar), chiqishdagi tekislash filtrlari (filtrlash).

⇡ EMI filtri

PSU kirishidagi filtr ikki turdagi elektromagnit parazitlarni bostirish uchun xizmat qiladi: differentsial (differensial rejim) - shovqin oqimi elektr uzatish liniyalarida turli yo'nalishlarda oqganda va umumiy rejim (umumiy rejim) - oqim oqimi o'tganda. bir yo'nalish.

Differensial shovqin yuk bilan parallel ravishda ulangan CX kondansatörü (yuqoridagi fotosuratda katta sariq plyonkali kondansatör) tomonidan bostiriladi. Ba'zan har bir simga bir xil funktsiyani bajaradigan (diagrammada emas) chok qo'shimcha ravishda osilgan.

Umumiy rejim filtri CY kondansatkichlari (fotosuratda ko'k ko'z yoshi shaklidagi sopol kondansatkichlar), elektr uzatish liniyalarini erga ulaydigan umumiy nuqtada va shunday deb ataladigan shaklda hosil bo'ladi. umumiy rejimli chok (umumiy rejimli chok, diagrammada LF1), ikkita o'rashdagi oqim bir xil yo'nalishda oqadi, bu umumiy rejim shovqiniga qarshilik hosil qiladi.

Arzon modellarda ular o'rnatiladi minimal to'plam filtr qismlari, qimmatroq tasvirlangan sxemalarda takrorlanuvchi (to'liq yoki qisman) havolalarni hosil qiladi. Ilgari PSU-larni umuman EMI filtrisiz ko'rish odatiy hol emas edi. Endi bu juda qiziq istisno, garchi juda arzon PSU sotib olayotganda, siz hali ham shunday ajablanib qolishingiz mumkin. Natijada, nafaqat kompyuterning o'zi, balki maishiy tarmoqqa kiritilgan boshqa uskunalar - impulsli quvvat manbalari kuchli shovqin manbai hisoblanadi.

Yaxshi PSU filtri sohasida siz qurilmaning o'zini yoki uning egasini shikastlanishdan himoya qiladigan bir nechta tafsilotlarni topishingiz mumkin. Qisqa tutashuvdan himoya qilish uchun deyarli har doim oddiy sug'urta mavjud (diagrammada F1). E'tibor bering, sug'urta yonib ketganda, himoyalangan ob'ekt endi quvvat manbai emas. Agar qisqa tutashuv ro'y bergan bo'lsa, demak, bu kalit tranzistorlar allaqachon buzilganligini anglatadi va hech bo'lmaganda elektr simlarining yonishini oldini olish muhimdir. Agar PSUda to'satdan sug'urta yonib ketsa, uni yangisiga o'zgartirish befoyda.

Alohida, qarshi himoya qisqa muddatga varistor (MOV - Metall oksidi varistor) yordamida kuchlanish kuchayishi. Ammo kompyuter quvvat manbalarida kuchlanishning uzoq vaqt o'sishiga qarshi himoya vositalari yo'q. Ushbu funktsiyani ichida o'z transformatori bo'lgan tashqi stabilizatorlar bajaradi.

Rektifikatordan keyin PFC pallasida kondansatör quvvat manbaidan uzilganidan keyin sezilarli zaryadni saqlab qolishi mumkin. Barmog'ini quvvat ulagichiga qo'ygan beparvo odam zarba bermasligi uchun simlar orasiga yuqori qiymatli deşarj qarshiligi (qon o'tkazuvchi rezistor) o'rnatilgan. Murakkab versiyada - qurilma ishlayotgan paytda zaryadning oqishi oldini oladigan boshqaruv sxemasi bilan birga.

Aytgancha, kompyuter quvvat manbaida filtr mavjudligi (va monitor quvvat manbaida va deyarli har qanday kompyuter texnologiyasi u ham bor) an'anaviy uzatma kabeli o'rniga alohida "to'lqindan himoya qiluvchi" sotib olish, umuman, foydasiz ekanligini anglatadi. Uning ichida xuddi shunday. Har qanday holatda yagona shart - bu topraklama bilan oddiy uch pinli simlar. Aks holda, erga ulangan CY kondansatkichlari oddiygina o'z vazifalarini bajara olmaydi.

⇡ Kirish rektifikatori

Filtrdan so'ng o'zgaruvchan tok diodli ko'prik yordamida to'g'ridan-to'g'ri oqimga aylanadi - odatda umumiy korpusda yig'ilish shaklida. Ko'prikni sovutish uchun alohida radiator kuchli kutib olinadi. To'rtta diskret diodlardan yig'ilgan ko'prik arzon quvvat manbalarining atributidir. Bundan tashqari, ko'prikning PSU quvvatiga mos kelishini aniqlash uchun qanday oqim ishlab chiqilganligini so'rashingiz mumkin. Garchi bu parametr, qoida tariqasida, yaxshi chegara mavjud.

⇡ Faol PFC bloki

Chiziqli yukga ega bo'lgan AC pallasida (masalan, akkor chiroq yoki elektr pechka) oqim oqimi kuchlanish bilan bir xil sinusoiddan keyin keladi. Ammo bu kirish rektifikatoriga ega bo'lgan qurilmalarda, masalan, quvvat manbalarini almashtirishda bunday emas. Elektr ta'minoti qisqa impulslarda oqimdan o'tadi, bu to'g'rilash moslamasi to'g'rilash kondansatkichi qayta zaryadlanganda, taxminan kuchlanish sinus to'lqinining cho'qqilariga (ya'ni, maksimal lahzali kuchlanish) to'g'ri keladi.

Buzilgan oqim signali ma'lum bir amplitudaning sinusoidi (chiziqli yuk bilan yuzaga keladigan ideal signal) bilan jami bir nechta garmonik tebranishlarga parchalanadi.

Qabul qilish uchun ishlatiladigan kuch foydali ish(aslida, bu shaxsiy kompyuter komponentlarini isitish), PSU xususiyatlarida ko'rsatilgan va faol deb ataladi. Garmonik oqim tebranishlari natijasida hosil bo'lgan quvvatning qolgan qismi reaktiv quvvat deb ataladi. U hech qanday foydali ish qilmaydi, lekin simlarni isitadi va transformatorlar va boshqa quvvat uskunalariga yuk beradi.

Reaktiv va faol quvvatning vektor yig'indisi ko'rinuvchi quvvat deb ataladi. Va faol quvvatning to'liq quvvatga nisbati quvvat omili (quvvat omili) deb ataladi - samaradorlik bilan aralashmaslik kerak!

O'zgaruvchan PSU dastlab juda past quvvat koeffitsientiga ega - taxminan 0,7. Xususiy iste'molchi uchun reaktiv quvvat muammo emas (xayriyatki, u elektr hisoblagichlari tomonidan hisobga olinmaydi), agar u UPS dan foydalanmasa. Uzluksiz quvvat manbai faqat yukning to'liq quvvatini ko'taradi. Ofis yoki shahar tarmog'i miqyosida quvvat manbalarini almashtirish orqali hosil bo'lgan ortiqcha reaktiv quvvat allaqachon elektr ta'minoti sifatini sezilarli darajada pasaytiradi va xarajatlarni keltirib chiqaradi, shuning uchun u faol kurash olib boradi.

Xususan, kompyuter PSU-larining aksariyati faol quvvat omilini to'g'rilash (Active PFC) sxemalari bilan jihozlangan. Faol PFC bo'lgan birlik rektifikatordan keyin o'rnatilgan bitta katta kondansatör va induktor tomonidan osongina aniqlanadi. Aslini olganda, Active PFC - bu taxminan 400 V kuchlanishli kondansatkichda doimiy zaryadni ushlab turadigan boshqa kommutatsiya konvertoridir. Bu holda, tarmoqdan oqim qisqa impulslar bilan iste'mol qilinadi, uning kengligi shunday qilib tanlanadi signal. sinusoid bilan yaqinlashadi - bu chiziqli yukni simüle qilish uchun talab qilinadi. Joriy talab signalini kuchlanish sinus to'lqini bilan sinxronlashtirish uchun PFC boshqaruvchisi maxsus mantiqqa ega.

Faol PFC pallasida bir yoki ikkita asosiy tranzistor va kuchli diod mavjud bo'lib, ular asosiy PSU konvertorining kalit tranzistorlari bilan bir xil radiatorga joylashtirilgan. Qoida tariqasida, asosiy konvertor kalitining PWM kontrolleri va Active PFC kaliti bitta chip (PWM/PFC Combo).

Faol PFC bilan quvvat manbalarini almashtirish quvvat koeffitsienti 0,95 va undan yuqori darajaga etadi. Bundan tashqari, ular bitta qo'shimcha afzalliklarga ega - ular uchun 110/230 V tarmoq kaliti va PSU ichidagi mos keladigan kuchlanish dublyor kerak emas. Ko'pgina PFC davrlari 85 dan 265 V gacha bo'lgan kuchlanishlarni hazm qiladi. Bundan tashqari, PSUning qisqa muddatli kuchlanish pasayishiga sezgirligi kamayadi.

Aytgancha, faol PFC tuzatishdan tashqari, yuk bilan ketma-ketlikda yuqori indüktans induktorini o'rnatishni o'z ichiga olgan passiv ham mavjud. Uning samaradorligi past va siz buni zamonaviy PSUda topa olmaysiz.

⇡ Asosiy transduser

Izolyatsiya qilingan topologiyaning barcha impulsli quvvat manbalari uchun (transformator bilan) ishlashning umumiy printsipi bir xil: kalit tranzistor (yoki tranzistorlar) transformatorning birlamchi o'rashida o'zgaruvchan tok hosil qiladi va PWM boshqaruvchisi ish aylanishini boshqaradi. ularning almashinuvi. Biroq, o'ziga xos sxemalar asosiy tranzistorlar va boshqa elementlarning soni va sifat ko'rsatkichlari bo'yicha farqlanadi: samaradorlik, signal shakli, shovqin va boshqalar. Lekin bu erda juda ko'p narsa e'tiborga loyiq bo'lishi kerak bo'lgan aniq amalga oshirishga bog'liq. Qiziqqanlar uchun biz ularni qismlarning tarkibi bo'yicha muayyan qurilmalarda aniqlash imkonini beruvchi diagrammalar va jadvallar to'plamini taqdim etamiz.

	tranzistorlar	Diyotlar	Kondensatorlar	Transformatorning birlamchi o'rashining oyoqlari
Yagona tranzistorli oldinga	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

Yuqoridagi topologiyalarga qo'shimcha ravishda, qimmat PSUlarda Yarim ko'prikning rezonansli (rezonansli) versiyalari mavjud bo'lib, ularni qo'shimcha katta induktor (yoki ikkita) va tebranish davrini tashkil etuvchi kondansatör bilan aniqlash oson.

Yagona tranzistorli oldinga

⇡ Ikkilamchi sxema

Ikkilamchi sxema - bu transformatorning ikkilamchi o'rashidan keyin bo'lgan hamma narsa. Ko'pgina zamonaviy quvvat manbalarida transformator ikkita o'rashga ega: ulardan biridan 12 V, ikkinchisidan esa 5 V o'chiriladi.Tok birinchi navbatda ikkita Schottky diodining yig'ilishi yordamida to'g'rilanadi - har bir avtobusda bir yoki bir nechta (on eng og'ir yuklangan avtobus - 12 V - kuchli quvvat manbalarida to'rtta yig'ilish mavjud). Samaradorlik nuqtai nazaridan yanada samarali sinxron rektifikatorlar bo'lib, ular diodlar o'rniga dala effektli tranzistorlardan foydalanadilar. Ammo bu 80 PLUS Platinum sertifikatiga da'vo qiladigan chinakam ilg'or va qimmat PSUlarning imtiyozidir.

3.3V rels odatda 5V rels bilan bir xil o'rashdan olinadi, faqat kuchlanish to'yingan chok (Mag Amp) bilan kamayadi. 3,3 V transformatorda maxsus o'rash ekzotik variant hisoblanadi. Joriy ATX standartidagi salbiy kuchlanishlardan faqat -12 V qoladi, bu alohida past oqimli diodlar orqali 12 V avtobus ostidagi ikkilamchi o'rashdan chiqariladi.

Konverterning PWM tugmachasini boshqarish transformatorning birlamchi o'rashidagi kuchlanishni va shuning uchun bir vaqtning o'zida barcha ikkilamchi sariqlarni o'zgartiradi. Shu bilan birga, kompyuter tomonidan joriy iste'mol hech qanday holatda PSU avtobuslari o'rtasida teng taqsimlanmaydi. Zamonaviy uskunada eng ko'p yuklangan avtobus 12-V.

Turli avtobuslarda alohida kuchlanishni barqarorlashtirish uchun qo'shimcha chora-tadbirlar talab qilinadi. Klassik usul guruh stabilizatsiyasi chokidan foydalanishni o'z ichiga oladi. Uning o'rashlari orqali uchta asosiy shinalar o'tadi va natijada, agar oqim bir avtobusda kuchaysa, u holda boshqalarida kuchlanish pasayadi. Aytaylik, 12 V avtobusda oqim kuchaydi va kuchlanish pasayishining oldini olish uchun PWM boshqaruvchisi asosiy tranzistorlarning ish aylanishini qisqartirdi. Natijada, 5 V avtobusdagi kuchlanish ruxsat etilgan chegaralardan oshib ketishi mumkin edi, lekin guruh stabilizatsiya induktori tomonidan bostirildi.

3,3V relsdagi kuchlanish qo'shimcha ravishda boshqa to'yingan chok bilan tartibga solinadi.

Murakkab versiyada 5 va 12 V avtobuslarning alohida stabilizatsiyasi to'yingan choklar tufayli ta'minlanadi, ammo endi qimmatbaho yuqori sifatli PSU-lardagi ushbu dizayn DC-DC konvertorlariga o'z o'rnini bosdi. Ikkinchi holda, transformator 12 V kuchlanishli bitta ikkilamchi o'rashga ega va 5 V va 3,3 V kuchlanishlar shahar konvertorlari orqali olinadi. Bu usul kuchlanish barqarorligi uchun eng qulaydir.

Chiqish filtri

Har bir avtobusdagi yakuniy bosqich - bu kalit tranzistorlar tomonidan yuzaga keladigan kuchlanish dalgalanishini yumshatuvchi filtr. Bundan tashqari, chastotasi tarmoq chastotasining ikki barobariga teng bo'lgan kirish rektifikatorining pulsatsiyalari PSUning ikkilamchi pallasiga u yoki bu darajada o'tadi.

Dalgalanma filtri chok va katta kondansatkichlarni o'z ichiga oladi. Yuqori sifatli quvvat manbalari kamida 2000 mikrofarad sig'im bilan tavsiflanadi, ammo arzon modellar ishlab chiqaruvchilari kondansatkichlarni o'rnatishda tejash uchun zaxiraga ega, masalan, qiymatning yarmi, bu muqarrar ravishda dalgalanma amplitudasiga ta'sir qiladi.

⇡ Kutish rejimidagi quvvat manbai +5VSB

Elektr ta'minoti tarkibiy qismlarining tavsifi 5 V kutish kuchlanishini eslatmasdan to'liq bo'lmaydi, bu esa kompyuterni uxlashni ta'minlaydi va har doim yoqilgan bo'lishi kerak bo'lgan barcha qurilmalarning ishlashini ta'minlaydi. "Navbatchi xona" kam quvvatli transformatorga ega bo'lgan alohida impuls konvertori bilan quvvatlanadi. Ba'zi quvvat manbalarida, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan uchinchi transformator ham mavjud fikr-mulohaza PWM tekshirgichini asosiy konvertorning asosiy pallasidan ajratish uchun. Boshqa hollarda, bu funktsiya optokupller tomonidan amalga oshiriladi (LED va fototransistorlar bitta paketda).

⇡ Elektr ta'minotini sinovdan o'tkazish metodologiyasi

PSU ning asosiy parametrlaridan biri kuchlanish barqarorligi bo'lib, u deb ataladigan narsada aks etadi. o'zaro yuklanish xususiyati. KHX - diagramma bo'lib, unda 12 V shinasidagi oqim yoki quvvat bir o'qda, 3,3 va 5 V shinalaridagi umumiy oqim yoki quvvat boshqasida tasvirlangan.. kesishish nuqtalarida. turli ma'nolar ikkala o'zgaruvchi ham ma'lum bir avtobusda nominaldan kuchlanishning og'ishini aniqlaydi. Shunga ko'ra, biz ikki xil KNXni nashr qilamiz - 12 V avtobus va 5 / 3,3 V avtobus uchun.

Nuqta rangi og'ish foizini bildiradi:

yashil: ≤ 1%;
och yashil: ≤ 2%;
sariq: ≤ 3%;
apelsin: ≤ 4%;
qizil: ≤ 5%.
oq: > 5% (ATX standarti tomonidan ruxsat etilmaydi).

CNCni olish uchun kuchli dala effektli tranzistorlarda issiqlik tarqalishi tufayli yuk hosil qiluvchi maxsus ishlab chiqarilgan quvvat manbai sinov stendidan foydalaniladi.

Yana bir muhim sinov - PSU chiqishidagi to'lqinlar diapazonini aniqlash. ATX standarti 12 V shina uchun 120 mV va 5 V shina uchun 50 mV oralig'ida to'lqinlarni yaratishga imkon beradi. Yuqori chastotali (asosiy konvertor kalitining ikki barobar chastotasida) va past chastotali (tarmoq chastotasi ikki barobarida) mavjud. ).

Ushbu parametrni Hantek DSO-6022BE USB osiloskop yordamida o'lchaymiz maksimal yuk spetsifikatsiyalar bilan belgilangan PSUda. Quyidagi oscillogrammada yashil grafik 12 V avtobusga to'g'ri keladi, sariq - 5 V. Dalgalanmalar normal chegaralar ichida va hatto chegara bilan ham ko'rish mumkin.

Taqqoslash uchun biz eski kompyuterning PSU chiqishidagi to'lqinlarning rasmini taqdim etamiz. Bu blok dastlab unchalik yaxshi emas edi, lekin vaqt o'tishi bilan yaxshilanmadi. Past chastotali to'lqinlar diapazoniga ko'ra (ekrandagi tebranishlarga moslashish uchun kuchlanish bazasi bo'linmasi 50 mV ga ko'tarilganligiga e'tibor bering), kirishdagi tekislash kondensatori allaqachon yaroqsiz holga kelgan. 5 V avtobusda yuqori chastotali dalgalanma qabul qilinadigan 50 mV chegarasida.

Quyidagi test nominal quvvatning 10 dan 100% gacha bo'lgan yukda birlikning samaradorligini aniqlaydi (chiqish quvvatini maishiy vattmetr bilan o'lchangan kirish quvvati bilan solishtirish orqali). Taqqoslash uchun, grafik 80 PLUS ning turli toifalari uchun mezonlarni ko'rsatadi. Biroq, bu kunlarda katta qiziqish uyg'otmaydi. Grafikda eng yaxshi Corsair PSU natijalari juda arzon Antec bilan solishtirganda ko'rsatilgan va farq unchalik katta emas.

Foydalanuvchi uchun yanada dolzarb muammo - o'rnatilgan fanning shovqini. Uni to'g'ridan-to'g'ri quvvat manbai sinov dastgohi yonida o'lchashning iloji yo'q, shuning uchun biz pervanelning aylanish tezligini lazer takometri bilan o'lchaymiz - shuningdek, 10 dan 100% gacha quvvatda. Quyidagi grafikda siz ushbu PSUda past yuklanishda 135 mm fan past aylanish tezligini saqlab turishini va umuman eshitilmasligini ko'rishingiz mumkin. Maksimal yukda shovqin allaqachon ajralib turishi mumkin, ammo daraja hali ham juda maqbuldir.

Kommutatsiya quvvat manbalari an'anaviy chiziqli quvvat manbalariga qaraganda yuqori samaradorlikni ta'minlaydi. Ular yuqoriga ko'tarilishi, pastga tushishi va teskari o'zgarishi mumkin. Ba'zi qurilmalar chiqish kuchlanishini kirishdan ajratib turadi.

To'g'ridan-to'g'ri doimiy to'g'ridan-to'g'ri konvertorlar haqida umumiy tushuncha

Transformator quvvat manbalarida ishlatiladigan chiziqli regulyatorlar tranzistor kabi sxema elementi tufayli doimiy chiqish kuchlanishini saqlab turadi, bunda ortiqcha kuchlanish yotqiziladi. Tekshirish tizimi chiqish voltajini doimiy ravishda kuzatib boradi va uning ushbu elementga tushishini to'g'rilaydi.

Lineer regulyatorlar bir qator afzalliklarga ega:

hech qanday aralashmaslik;
past narx va oson ishlash.

Ammo bunday qurilma kamchiliklardan xoli emas:

ortiqcha kuchlanish issiqlikka aylanadi;
kuchlanishni oshirishning hech qanday usuli yo'q.

To'g'ridan-to'g'ri to'g'ridan-to'g'ri to'g'ridan-to'g'ri konvertorlarga o'tish - bu bobinlar va kondansatkichlar yordamida bir kuchlanish darajasini boshqasiga o'tkazishga, ulardagi energiyani vaqtincha saqlashga va oxirgi kerakli signal darajalarini olish uchun ularni zaryadsizlantirishga qodir bo'lgan sxemalar.

Impuls konvertorining ishlash printsipi

Ko'pgina konvertorlarning ishlashi uchun asos o'z-o'zidan indüksiya fenomeni hisoblanadi. Aytaylik, to'g'ridan-to'g'ri oqim o'tadigan induktor bor. Agar oqim oqimi to'satdan uzilib qolsa, lasan atrofida induktsiya qilingan magnit maydonda o'z-o'zidan induksiyaning EMF paydo bo'ladi va shunga mos ravishda uning terminallarida teskari polariteli kuchlanish paydo bo'ladi.

Muhim! O'chirishning oqimi va o'tish vaqtini nazorat qilish orqali o'z-o'zidan indüksiyon kuchlanishini sozlash mumkin.

Kommutatsiya konvertori - tsiklik ravishda quvvat manbaiga ulangan va o'chirilgan bobinni o'z ichiga olgan elektron sxema.

Agar kirishga induksiyalangan kuchlanish qo'shilsa, u holda kuchaytiruvchi konvertor olinadi;
Bobin yoqilganda, undagi kuchlanish quvvat manbai kuchlanishidan chiqariladi, kuchlanishni pasaytirish davri bo'ladi.

Bobin aylanishni talab qilganligi sababli, kontaktlarning zanglashiga olib kelishi uchun signalni filtrlash va chiqish voltajini doimiy ushlab turish uchun kondansatör kerak.

Muhim! Filtrlash mukammal emas - chiqish voltaji har doim pulsatsiyalanadi. Ushbu shovqinning haddan tashqari darajasi mikrokontrollerning muzlashi kabi kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkin.

Impuls konvertorlarining parametrlari

Asosiy spetsifikatsiyalar ishlab chiqaruvchi tomonidan belgilangan qurilmalar:

Chiqish kuchlanishi. Ruxsat etilgan (sozlanmaydigan) yoki ma'lum bir diapazonda o'rnatilishi mumkin. Mumkin bo'lgan og'ishlar bo'lsa, ishlab chiqaruvchi ularning chegaralarini ko'rsatishi kerak, masalan, 5V +/- 0,2V;
Maksimal chiqish oqimi;
Kirish kuchlanishi;
Samaradorlik. Chiqish quvvatining kirish quvvatiga nisbati sifatida tushuniladi. Ularning orasidagi farq issiqlik sifatida chiqarilgan yo'qotishdir. Ko'rsatkich foiz sifatida ifodalanadi. 100% ga qanchalik yaqin bo'lsa, shuncha yaxshi.

Muhim! Samaradorlik ish sharoitlariga ham bog'liq. Shuning uchun, grafiklarni qidirishda siz ishlab chiqaruvchilarning kataloglariga eslatmalarni diqqat bilan o'rganishingiz kerak. Ma'lum bo'lishicha, juda qimmat konvertor boshqa ta'minot kuchlanishi bilan ishlash uchun optimallashtirilgan ancha arzonroqdan ko'ra yomonroq ishlaydi.

Kirish kuchlanishi inverter turiga qarab quyidagicha bo'lishi mumkin:

agar kontaktlarning zanglashiga olib boradigan (boost) bo'lsa, chiqish ostida;
agar konvertor pastga tushsa, chiqishdan yuqori (buk);
yuqorida yoki pastda, lekin diapazon ichida (sepic).

Boost konvertorlari kuchlanishni oshirish kerak bo'lganda ajralmas hisoblanadi. Aytaylik, qurilma 3,6V litiy-ionli akkumulyator va 5V quvvatga mo‘ljallangan LCD displey bilan jihozlangan.

Muhim! Umuman olganda, kuchlanishni oshirish uni kamaytirishdan ko'ra kamroq samaralidir. Shuning uchun, aksincha, to'g'ri kuchlanishga tushiriladigan yuqori kuchlanish manbasiga ega bo'lish yaxshiroqdir.

Uchinchi konfiguratsiya bo'lsa, kirish voltaji o'zgarishi mumkin, uni oshirish yoki kamaytirish to'g'risida qaror barqaror chiqish signalini olish uchun kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Ushbu konvertorlar ta'minot kuchlanishi kerakli darajadan ozgina farq qiladigan davrlarda ishlash uchun idealdir. Garchi tartibga solish diapazoni katta bo'lishi mumkin. Masalan, kirishda - 4-35 V, chiqishda - 1,23-32 V.

Quvvat yo'qotishlari kichik bo'lganligi sababli, to'g'ridan-to'g'ri to'g'ridan-to'g'ri to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish konvertori past kuchlanishli batareyalar bilan ishlaydigan davrlar uchun juda mos keladi. Bu, masalan, boshqaruv elektroniği 5 V kuchlanish bilan quvvatlanganda va aktuatorlar 12 V batareyadan quvvatlanganda foydalidir.

Boshqaruv elektronikasi 200 mA quvvat oladi deb hisoblasak, u holda quvvat sarfi 5 V x 200 mA = 1 Vt bo'ladi. Voltajni kamaytirish uchun 7805 regulyatoridan foydalanganda batareyadan olinadigan quvvat 12V x 200mA = 2,4 Vt bo'ladi. Qabul qilgich qabul qilmaydigan quvvat, 1,4 vatt issiqlikka aylanadi. Stabilizatorning isishi sezilarli bo'ladi.

90% samaradorlikka ega kommutatsiya konvertorida batareyadan iste'mol qilinadigan quvvat 1,11 vattni tashkil qiladi. Yo'qotishlar - faqat 0,11 vatt. Modulning harorati deyarli sezilmas darajada ko'tariladi.

To'g'ridan-to'g'ri to'g'ridan-to'g'ri to'g'ridan-to'g'ri konvertorlarning uch turiga qo'shimcha ravishda, chiqish signalining polaritesini o'zgartiradigan invertorlar ham mavjud. Bunday sxema operatsion kuchaytirgichlarni quvvatlantirish uchun kerak.

Puls kengligi modulyatsiyasi

Pulse Width Modulation (PWM) - yukga yuborilgan quvvat miqdorini o'zgartirish uchun ishlatiladigan signal turi. Analog signalga taqlid qilish kerak bo'lgan raqamli sxemalarda keng qo'llaniladi.

Yaratilgan impulslar to'rtburchaklar shaklida bo'lib, ularning nisbiy kengligi davrga nisbatan o'zgarishi mumkin. Ushbu nisbatning natijasi ish aylanishi deb ataladi va uning birliklari foiz sifatida ifodalanadi:

D = t/T x 100% bunda:

D - ish aylanishi;
t - signal ijobiy bo'lgan vaqt;
T - davr.

Ish davri signalning o'rtacha qiymati olinadigan taxminiy kuchlanish bo'lishi uchun o'zgartiriladi. D qiymatini o'zgartirib, siz impuls konvertorlarining deyarli barcha davrlarida ishlatiladigan kalit tranzistorni boshqarishingiz mumkin.

Asosiy sxema induktor, kondansatör, diod, kalit tranzistordan iborat. Transistor signalni yuqori chastotada almashtirishga xizmat qiladi va PWM tomonidan boshqariladi. D ish davri tranzistorning ochilish va yopilish vaqtlarini belgilaydi.

Transistor yoqilgan bo'lsa, oqim lasan, yuk qarshiligi va kondansatör orqali oqadi. Energiya induktor va kondansatkichda to'planadi va oqim keskin emas, balki asta-sekin o'sib boradi. Bu vaqtda diod qulflangan;
Transistorni boshqarish parametrlarini aniqlaydigan belgilangan kuchlanish darajasiga erishilganda, tranzistor yopiladi, lekin induktordagi o'z-o'zidan induksiya EMF tufayli oqim ochiq diyot ishtirokida hosil bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib o'ta boshlaydi, chunki g'altakning polaritesi o'zgargan. Bunday holda, oqim Uout / L tezligi bilan asta-sekin kamayadi.

Transistor boshqaruvini sozlash orqali siz kerakli kuchlanish darajasini olishingiz mumkin, lekin kirishdan yuqori emas.

Boost konvertori

Uning sxemasi pastga tushirish moslamasi bilan bir xil elementlarni o'z ichiga oladi, lekin ularning ulanishi boshqacha. Transistorning ochilishi hali ham PWM sozlamalari tomonidan boshqariladi.

Transistor ochiq bo'lsa, oqim induktor va tranzistor orqali o'tadi. Bobindagi oqim Vin/L tezligida ortadi va u energiyani saqlaydi. Ushbu bosqichdagi diod chiqish kondansatkichining tranzistor orqali zaryadsizlanishiga yo'l qo'ymaslik uchun yopiladi, bu esa o'z navbatida yuk qarshiligini oziqlantiradi;
Voltaj tushirilganda, kamroq ma'lum daraja tranzistor nazorat signali bilan yopiladi. Diyot ochiladi va chiqish kondansatörü zaryadlanadi. Kirish kuchlanishi lasanda hosil bo'lgan kuchlanishga qo'shiladi va chiqish signali yuqoriroq;
Belgilangan kuchlanish chegaralariga erishilganda, tiristor yana ochiladi va tsikl takrorlanadi.

SEPIC konvertorlarida sxema birlashtirilgan printsip bo'yicha qurilgan. U boshqa induktor va kondansatkichni o'rnatadi. L1 va C2 komponentlari kuchlanishni oshirish uchun ishlaydi, L2 va C1 kuchlanishni kamaytirish uchun ishlaydi.

Galvanik izolyatsiyali kuchlanish konvertori

Izolyatsiya qilingan toʻgʻridan-toʻgʻri toʻgʻridan-toʻgʻri toʻgʻridan-toʻgʻri toʻgʻridan-toʻgʻri toʻgʻridan-toʻgʻri toʻgʻridan-toʻgʻri toʻgʻridan-toʻgʻri toʻgʻridan-toʻgʻri toʻgʻri toʻgʻriga toʻgʻri kelmasligini oʻzgartirgichlar keng koʻlamli ilovalarda talab qilinadi, jumladan, quvvat oʻlchash, sanoat dasturlashtiriladigan mantiqiy kontrollerlar (PLC), izolyatsiyali bipolyar tranzistor (IGBT) quvvat manbalari va boshqalar. Ular galvanik izolyatsiyani taʼminlash, xavfsizlik va shovqin immunitetini yaxshilash uchun ishlatiladi. .

Chiqish kuchlanishini tartibga solishning aniqligiga qarab,DC DC galvanik izolyatsiyaga ega konvertorlaruch toifaga bo'linadi:

sozlanishi;
tartibga solinmagan;
yarim sozlanishi.

Bunday qurilmalarda kirish davri chiqishdan ajratilgan. Eng oddiy to'g'ridan-to'g'ri konvertor sxemasi ikkita izolyatsiyalangan sxemaga ega: birida - kalit tranzistor va transformator, ikkinchisida - induktor, kondansatör, yuk qarshiligi. Transistorga D ish davriga ega bo'lgan impulsli boshqaruv signali qo'llaniladi.

Transistor ochiq bo'lsa, diod VD oqimdan o'tadi va D1 qulflanadi. Oqim zanjir bo'ylab, kondansatör va yuk orqali oqadi. Bobinda energiya to'planishi mavjud;
Transistor o'chirilganda, transformator sariqlaridagi kuchlanish belgini o'zgartiradi, shuning uchun VD yopiladi va D1 lasan, D1, kondansatör va yuk qarshiligi o'rtasidagi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimdan o'tishni boshlaydi. Chiqish kuchlanishi quyidagicha bo'ladi:

Uout = (w2/w1) x D, bu erda w2, w1 - ikkita transformator sariqlarining burilish soni.

Bir davrli oldinga o'tkazgich sxemasi shunday ishlaydi. Har ikki konversiya tsikli davomida chiqishga energiya etkazib beriladigan uchib ketish va surish-tortish sxemalari mavjud. Yo'qotishlarni kamaytirish uchun diodlar o'rniga MOSFETlar qo'llaniladi.