DC spændingsomformere

Når man taler om konvertering af elektrisk energi, kan man huske forskellige transformere, generatorer, strømforsyninger til forskellige husholdningsapparater, opladere til elektroniske gadgets, svejseinvertere og endda atomkraftværker. I alle tilfælde sker omdannelsen af ​​elektrisk energi i en eller anden form. Vi kan sige, at vi i hverdagen er omgivet af forskellige typer elektriske omformere, og det er svært at forestille sig deres fuldstændige fravær i den moderne verden.

DC/DC-konvertere er blevet særligt almindelige i de sidste tyve år. Dette skyldes den hurtige udvikling af halvlederindustrien og elektronik generelt.

Højfrekvente pulsomformere er næsten blevet skubbet ud af markedet af lavfrekvente transformatorstrømforsyninger, som nu kun kan findes i gamle fjernsyn og andre antikke enheder eller i nogle moderne lydforstærkere.

Højfrekvente transformatoren (eller chokeren) har en meget mindre størrelse end lavfrekvent jerntransformatoren designet til at fungere fra et 50-60 Hz netværk, hvilket er grunden til, at skiftende strømforsyninger er så kompakte.På en eller anden måde indeholder DC/DC-konvertere stadig en transformer (eller choker) i deres design, men det er slet ikke en så tung og støjende transformer.

Udvalget af moderne DC-DC-omformere (nemlig de såkaldte DC-til-DC-spændingsomformere) er ret bredt. Lad os se nærmere på, hvad der præcist er DC-DC-konvertere.

1. Miniature justerbar transducer

Denne lille 43 mm x 21 mm konverter og lignende modeller er prissat til $1 eller mere på kinesiske markeder. Denne instans kører en LM2596-chip, og dens outputparametre kan justeres. En jævnspænding i området 4,5 til 40 volt påføres indgangen, og en jævnspænding på 1,3 til 35 volt opnås ved udgangen.

Den maksimale strøm, der kan opnås fra denne konverter er 3 ampere, men i dette tilfælde kræves en heatsink, hvis konverteren bruges uden heatsink, bør den gennemsnitlige strøm ikke overstige 2 ampere. Effektiviteten af ​​en sådan konverter kan nå 92%.

Denne konverter er samlet i henhold til buck-konvertertopologien, og alle dens hovedkomponenter er synlige på kortet: indgangs- og udgangskondensatorer, kvælning, Schottky diode, reguleringsmodstand og selve mikrokredsløbet i en TO-263-5 pakke. Skemaet ovenfor viser ikke en trimmodstand, men der er en på tavlen.

Uden denne modstand vil kredsløbet ikke give mere end 5 volt ved udgangen, men hvis feedbacken ikke fjernes direkte fra filterets udgangskondensator, men gennem en spændingsdeler, der netop er blevet samlet her ved hjælp af denne reguleringsmodstand, kan betydeligt udvide udgangsspændingsområdet som implementeret på dette kort.

Omfanget af disse konvertere er kun begrænset af udviklerens fantasi. Her kan du strømforsyne LED'erne og oplade forskellige bærbare enheder og meget mere.

Der findes også boost-konvertere af denne type, lavet efter topologien af ​​en stigende (forstærkende) konverter.

På ovenstående billede (rødt bord) er en justerbar boost-konverter med en maksimal effekt på op til 150 watt (ekstra køling er påkrævet), hvis input kan strømforsynes fra 10 til 30 volt og ved udgangen fra 12 til 35 volt.

Som i det foregående eksempel har denne konverter en reguleringsmodstand ved udgangen, som er ansvarlig for at opnå den ønskede værdi af udgangsspændingen. Kontrolchippen er placeret på bagsiden af ​​kortet. Selve brættet måler 65mm x 35mm. Prisen på en sådan konverter er 3 gange højere end det foregående eksempel.

2. Vandtæt strømforsyning

Denne strømforsyning har et robust, vandtæt, trykstøbt hus fyldt med epoxy, så det kan bruges til både transport og andet udstyr, hvor pålidelighed og sikkerhed er påkrævet. Inverteren har overspændings-, overspændings-, kortslutnings- og overbelastningsbeskyttelse.

Indgangsspændingsområdet for de forskellige modeller er meget bredt og i dette eksempel fra 9 til 24 volt, mens udgangen er 24 volt med en maksimal strøm på 5 ampere (i dette eksempel). Størrelsen på kassen på billedet er 75 mm x 75 mm, højden er 31 mm. Prisen på sådanne konvertere er omkring 10 - 50 dollars, afhængigt af kapaciteten.

Omformere af denne type er fremstillet til effekt fra 15 til 360 watt, til indgangsspændinger op til 60 volt og til udgangsspændinger fra 5 til 48 volt. De er også ret almindelige på mange markeder.

3. Skift jævnstrøm til kabinettet

Typisk er disse strømforsyninger lavet i overensstemmelse med et flyback-, push-pull- eller halvbro-omskifterkredsløb. De fås til indgangsspændinger fra 19 til 72 volt og derover, og udgangen er normalt 5 til 24 volt. Effekten af ​​konvertere af denne type kan nå 1000 watt. Kuffertstørrelser fra 78 mm x 51 mm x 28 mm til 295 mm x 127 mm x 41 mm.

Disse strømforsyninger er tilgængelige fra mange producenter og kan koste op til flere hundrede dollars. Ganske ofte bruges sådanne enheder til at drive LED-strips. De har evnen til at finjustere udgangsspændingen og har overbelastningsbeskyttelse.

Der findes lignende modeller af omformere på markedet, som får strøm direkte fra vekselstrømsnettet, de såkaldte AC-DC omformere, men der bliver netspændingen dog først ensrettet, filtreret, det vil sige, at den bliver konstant, og kun efter det er konverteret ved hjælp af en standard højfrekvent konvertering og ensretter til konstant spænding på et andet niveau, lavere, dvs. bruges igen DC-DC konverter modul.

I modsætning til andre omformere har omformere, der drives af et vekselstrømsnetværk, nødvendigvis galvanisk isolering af højfrekvente pulstransformatorens sekundære vikling fra den primære... Som regel er tilbagekoblingssløjfen i sådanne enheder isoleret vha. optokoblere… Retfærdigvis skal det bemærkes, at laveffektenheder af denne type også fås i et rammeløst design.

4. DC-DC konverter til PCB montering

Disse miniature strømforsyninger varierer i effekt fra 0,25 til 100 watt. De tillader en række indgangsspændinger: 3-3,6V, 4,5-9V, 9-18V, 13-16,6V, 9-36V, 18-36V, 18-72V, 36-72V og 36-75V.Afhængigt af producenten kan forsyningsspændingsområderne variere. Nogle konvertere tillader justering af udgangsspændingen og anbringelse af enheden i standbytilstand. Standard udgangsspændingsområde for blokkene: 5V, 12V, 15V.

DC-DC-konvertere til PCB-montering er elektrisk isolerede (1500V), og den maksimalt tilladte temperatur kan nå 90 grader Celsius. Af størst interesse for udviklere er konvertere med en effekt på 3 watt. Omkostningerne ved sådanne konvertere varierer fra enheder til titusinder af dollars.

Alle moderne industrielle skiftende DC-DC-konvertere driftsfrekvens er over 50kHz og når 300kHz. Dette udsagn gælder for pulstransformatorer og ferritdrosler, da ferritkerner bruges overalt til transformatorerne og droslerne i de beskrevne omformere.

Industrielle dedikerede konverter-omskifter-IC'er har meget ofte en strengt indstillet frekvens, der altid er over 50 kHz. Hvis der anvendes en PWM-controller, indstilles den tilsvarende frekvens af eksterne komponenter.