DC-jännitemuuntimet

Sähköenergian muuntamisesta puhuttaessa voidaan muistaa erilaisia ​​muuntajia, generaattoreita, virtalähteitä erilaisille kodinkoneille, latureita elektronisille laitteille, hitsausinverttereitä ja jopa ydinvoimaloita. Kaikissa tapauksissa sähköenergian muunnos tapahtuu muodossa tai toisessa. Voidaan sanoa, että jokapäiväisessä elämässä meitä ympäröivät erilaiset sähkömuuntimet, ja on vaikea kuvitella niiden täydellistä puuttumista nykymaailmassa.

DC/DC-muuntimista on tullut erityisen yleisiä viimeisen kahdenkymmenen vuoden aikana. Tämä johtuu puolijohdeteollisuuden ja yleensä elektroniikan nopeasta kehityksestä.

Korkeataajuiset pulssimuuntimet ovat melkein syrjäyttäneet markkinoilta matalataajuiset muuntajavirtalähteet, joita nyt löytyy vain vanhoista televisioista ja muista antiikkilaitteista tai joistakin nykyaikaisista äänenvahvistimista.

Korkeataajuinen muuntaja (tai kuristin) on kooltaan paljon pienempi kuin matalataajuinen rautamuuntaja, joka on suunniteltu toimimaan 50-60 Hz verkosta, minkä vuoksi hakkuriteholähteet ovat niin kompakteja.Tavalla tai toisella DC / DC-muuntimet sisältävät edelleen muuntajan (tai kuristimen) suunnittelussaan, mutta se ei ole ollenkaan niin raskas ja meluisa muuntaja.

Nykyaikaisten DC-DC-muuntimien (eli ns. DC-DC-jännitemuuntajien) valikoima on melko laaja. Katsotaanpa tarkemmin, mitä DC-DC-muuntimet tarkalleen ovat.

1. Pienoiskokoinen säädettävä kaikuanturi

Tämän pienen 43 mm x 21 mm muuntimen ja vastaavien mallien hinta on vähintään 1 dollari Kiinan markkinoilla. Tämä ilmentymä käyttää LM2596-sirua, ja sen lähtöparametreja voidaan säätää. Tuloon syötetään 4,5 - 40 voltin tasajännite ja lähtöön saadaan 1,3 - 35 voltin tasajännite.

Tästä muuntimesta saatava maksimivirta on 3 ampeeria, mutta tässä tapauksessa tarvitaan jäähdytyselementti, jos muuntajaa käytetään ilman jäähdytyselementtiä, keskimääräinen virta ei saa ylittää 2 ampeeria. Tällaisen muuntimen hyötysuhde voi olla 92%.

Tämä muunnin on koottu buck-muuntimen topologian mukaan ja kaikki sen pääkomponentit näkyvät levyllä: tulo- ja lähtökondensaattorit, tukehtuminen, Schottky diodi, säätövastus ja itse mikropiiri TO-263-5 paketissa. Yllä oleva kaavio ei näytä trimmausvastusta, mutta levyllä on sellainen.

Ilman tätä vastusta piiri ei anna yli 5 volttia lähdössä, mutta jos takaisinkytkentää ei poisteta suoraan suodattimen lähtökondensaattorista, vaan jännitteenjakajan kautta, joka on juuri koottu tänne käyttämällä tätä säätövastusta, voi merkittävästi laajentaa lähtöjännitealuetta tällä levyllä toteutetulla tavalla.

Näiden muuntimien laajuutta rajoittaa vain kehittäjän mielikuvitus. Täällä voit käyttää LED-valoja ja ladata erilaisia ​​kannettavia laitteita ja paljon muuta.

On myös tämän tyyppisiä boost-muuntimia, jotka on valmistettu kasvavan (vahvistavan) muuntimen topologian mukaan.

Yllä olevassa kuvassa (punainen taulu) on säädettävä boost-muunnin, jonka maksimiteho on jopa 150 wattia (lisäjäähdytystä tarvitaan), jonka tuloa voidaan syöttää 10 - 30 volttia ja lähdössä 12 - 35 volttia.

Kuten edellisessä esimerkissä, tämän muuntimen lähdössä on säätövastus, joka vastaa halutun lähtöjännitteen arvon saamisesta. Ohjaussiru sijaitsee levyn takana. Itse levyn mitat ovat 65mm x 35mm. Tällaisen muuntimen hinta on 3 kertaa korkeampi kuin edellinen esimerkki.

2. Vedenpitävä virtalähde

Tässä virtalähteessä on kestävä, vedenpitävä, painevalettu kotelo, joka on täytetty epoksilla, joten sitä voidaan käyttää sekä kuljetuksessa että kaikissa muissa laitteissa, joissa vaaditaan luotettavuutta ja turvallisuutta. Invertterissä on ylijännite-, ylijännite-, oikosulkusuojaus ja ylikuormitussuoja.

Eri mallien tulojännitealue on erittäin laaja ja tässä esimerkissä 9 - 24 volttia, kun taas lähtö on 24 volttia maksimivirralla 5 ampeeria (tässä esimerkissä). Kuvan laatikon koko on 75mm x 75mm, korkeus 31mm. Tällaisten muuntimien hinta on noin 10 - 50 dollaria kapasiteetista riippuen.

Tämän tyyppisiä muuntimia valmistetaan teholle 15 - 360 wattia, tulojännitteille 60 volttiin asti ja lähtöjännitteille 5 - 48 volttia. Ne ovat myös melko yleisiä monilla markkinoilla.

3. Kytke tasavirta koteloon

Tyypillisesti nämä teholähteet valmistetaan flyback-, push-pull- tai puolisiltakytkentäpiirin mukaisesti. Niitä on saatavana tulojännitteille 19 - 72 volttia ja enemmän, ja lähtö on yleensä 5 - 24 volttia. Tämän tyyppisten muuntimien teho voi olla 1000 wattia. Koteloiden koot 78mm x 51mm x 28mm - 295mm x 127mm x 41mm.

Näitä virtalähteitä on saatavana useilta valmistajilta ja ne voivat maksaa useita satoja dollareita. Melko usein tällaisia ​​laitteita käytetään LED-nauhojen virtalähteeseen. Niillä on kyky hienosäätää lähtöjännitettä ja niissä on ylikuormitussuoja.

Markkinoilla on samankaltaisia ​​malleja vaihtovirtaverkosta syötettäviä muuntimia, ns. AC-DC-muuntimia, mutta siellä verkkojännite kuitenkin ensin tasasuunnetaan, suodatetaan, eli tehdään vakioksi ja vasta sen jälkeen, kun se on muutettu tavallisella suurtaajuisella muunnolla ja tasasuuntauksella vakiojännitteeksi toisella tasolla, eli käytetään uudelleen DC-DC-muunninmoduulia.

Toisin kuin muissa muuntimissa, vaihtovirtaverkolla toimivissa muuntimissa on korkeataajuisen pulssimuuntajan toisiokäämin galvaaninen erotus ensisijaisesta... Tällaisissa yksiköissä takaisinkytkentäsilmukka on yleensä eristetty käyttämällä optoerottimet… Oikeudenmukaisuuden vuoksi on huomattava, että tämän tyyppisiä pienitehoisia yksiköitä on saatavana myös kehyksettömänä.

4. DC-DC-muunnin piirilevyasennukseen

Näiden miniatyyrivirtalähteiden teho vaihtelee 0,25 - 100 wattia. Ne mahdollistavat erilaisia ​​tulojännitteitä: 3-3,6 V, 4,5-9 V, 9-18 V, 13-16,6 V, 9-36 V, 18-36 V, 18-72 V, 36-72 V ja 36-75 V.Valmistajasta riippuen syöttöjännitealueet voivat vaihdella. Jotkut muuntimet mahdollistavat lähtöjännitteen säätämisen ja laitteen asettamisen valmiustilaan. Lohkojen vakiolähtöjännitealue: 5V, 12V, 15V.

Piirilevyasennukseen tarkoitetut DC-DC-muuntimet ovat sähköeristettyjä (1500V), ja suurin sallittu lämpötila voi olla 90 celsiusastetta. Kehittäjiä kiinnostavat eniten muuntimet, joiden teho on 3 wattia. Tällaisten muuntimien hinta vaihtelee yksiköistä kymmeniin dollareihin.

Kaikkien nykyaikaisten teollisuuskytkettävien DC-DC-muuntajien toimintataajuus on yli 50 kHz ja saavuttaa 300 kHz. Tämä väite pätee pulssimuuntajiin ja ferriittikuristimiin, koska kuvatuissa muuntimissa käytetyissä muuntajissa ja kuristimissa käytetään kaikkialla ferriittisydämiä.

Teollisille omistetuille muuntimien kytkentäpiirille on hyvin usein tiukasti asetettu taajuus, joka on aina yli 50 kHz. Jos käytetään PWM-ohjainta, vastaava taajuus asetetaan ulkoisten komponenttien toimesta.