DC spenningsomformere

Når vi snakker om konvertering av elektrisk energi, kan man huske forskjellige transformatorer, generatorer, strømforsyninger til forskjellige husholdningsapparater, ladere for elektroniske dingser, sveisevekselrettere og til og med atomkraftverk. I alle tilfeller skjer transformasjonen av elektrisk energi i en eller annen form. Vi kan si at i hverdagen er vi omgitt av forskjellige typer elektriske omformere, og det er vanskelig å forestille seg deres fullstendige fravær i den moderne verden.

DC/DC-omformere har blitt spesielt vanlige de siste tjue årene. Dette skyldes den raske utviklingen av halvlederindustrien og elektronikk generelt.

Høyfrekvente pulsomformere har nesten blitt presset ut av markedet av lavfrekvente transformatorstrømforsyninger, som nå bare finnes i gamle TV-apparater og andre antikke enheter eller i noen moderne lydforsterkere.

Høyfrekvenstransformatoren (eller choken) har en mye mindre størrelse enn lavfrekvent jerntransformatoren designet for å operere fra et 50-60 Hz nettverk, og det er grunnen til at byttestrømforsyninger er så kompakte.På en eller annen måte inneholder DC / DC-omformere fortsatt en transformator (eller choke) i designet, men det er slett ikke en så tung og bråkete transformator.

Utvalget av moderne DC-DC-omformere (nemlig de såkalte DC-til-DC spenningsomformere) er ganske bredt. La oss se nærmere på hva nøyaktig DC-DC-omformere er.

1. Justerbar miniatyrsvinger

Denne lille 43 mm x 21 mm omformeren og lignende modeller er priset til $1 eller mer på kinesiske markeder. Denne forekomsten kjører en LM2596-brikke, og utgangsparametrene kan justeres. En likespenning i området 4,5 til 40 volt påføres inngangen, og en likespenning på 1,3 til 35 volt oppnås ved utgangen.

Den maksimale strømmen som kan oppnås fra denne omformeren er 3 ampere, men i dette tilfellet kreves det en heatsink, hvis omformeren brukes uten heatsink, bør gjennomsnittsstrømmen ikke overstige 2 ampere. Effektiviteten til en slik omformer kan nå 92%.

Denne omformeren er satt sammen i henhold til buck-omformertopologien og alle hovedkomponentene er synlige på tavlen: inngangs- og utgangskondensatorer, kvelning, Schottky diode, reguleringsmotstand og selve mikrokretsen i en TO-263-5-pakke. Skjemaet ovenfor viser ikke en trimmotstand, men det er en på brettet.

Uten denne motstanden vil ikke kretsen gi mer enn 5 volt på utgangen, men hvis tilbakemeldingen ikke fjernes direkte fra utgangskondensatoren til filteret, men gjennom en spenningsdeler som nettopp er satt sammen her ved hjelp av denne reguleringsmotstanden, kan du kan betydelig utvide utgangsspenningsområdet slik det er implementert på dette kortet.

Omfanget av disse omformerne er bare begrenset av utviklerens fantasi. Her kan du drive lysdiodene og lade ulike bærbare enheter og mye mer.

Det finnes også boost-omformere av denne typen, laget i henhold til topologien til en økende (forsterkende) omformer.

På bildet ovenfor (rødt tavle) er en justerbar boost-omformer med en maksimal effekt på opptil 150 watt (ekstra kjøling er nødvendig), hvis inngang kan drives fra 10 til 30 volt, og ved utgangen fra 12 til 35 volt.

Som i forrige eksempel har denne omformeren en reguleringsmotstand på utgangen, som er ansvarlig for å oppnå ønsket verdi på utgangsspenningen. Kontrollbrikken er plassert på baksiden av brettet. Selve brettet måler 65mm x 35mm. Prisen på en slik omformer er 3 ganger høyere enn det forrige eksemplet.

2. Vanntett strømforsyning

Denne strømforsyningen har et robust, vanntett, formstøpt hus fylt med epoksy, som gjør at den kan brukes både i transport og annet utstyr der pålitelighet og sikkerhet kreves. Omformeren har overspennings-, overspennings-, kortslutnings- og overbelastningsbeskyttelse.

Inngangsspenningsområdet til de forskjellige modellene er svært bredt og i dette eksemplet fra 9 til 24 volt, mens utgangen er 24 volt med en maksimal strøm på 5 ampere (i dette eksemplet). Størrelsen på boksen på bildet er 75 mm x 75 mm, høyden er 31 mm. Prisen på slike omformere er omtrent 10 - 50 dollar, avhengig av kapasiteten.

Omformere av denne typen er produsert for effekt fra 15 til 360 watt, for inngangsspenninger opp til 60 volt og for utgangsspenninger fra 5 til 48 volt. De er også ganske vanlige på mange markeder.

3. Bytt likestrøm til kabinettet

Vanligvis er disse strømforsyningene laget i samsvar med en flyback-, push-pull- eller halvbro-svitsjekrets. De er tilgjengelige for inngangsspenninger fra 19 til 72 volt og over, og utgangen er vanligvis 5 til 24 volt. Kraften til omformere av denne typen kan nå 1000 watt. Veskestørrelser fra 78 mm x 51 mm x 28 mm til 295 mm x 127 mm x 41 mm.

Disse strømforsyningene er tilgjengelige fra mange produsenter og kan koste opptil flere hundre dollar. Ganske ofte brukes slike enheter til å drive LED-strips. De har muligheten til å finjustere utgangsspenningen og har overbelastningsbeskyttelse.

Det finnes tilsvarende modeller av omformere på markedet som drives direkte fra vekselstrømnettet, de såkalte AC-DC-omformere, men der blir imidlertid nettspenningen først rettet, filtrert, det vil si gjort konstant, og kun etter at den er konvertert ved hjelp av en standard høyfrekvent konvertering og likeretting til konstant spenning på et annet nivå, lavere det vil si brukes igjen DC-DC omformermodul.

I motsetning til andre omformere, har omformere som drives av et vekselstrømnettverk nødvendigvis galvanisk isolasjon av sekundærviklingen til høyfrekvente pulstransformatoren fra primær... Som regel er tilbakekoblingssløyfen i slike enheter isolert vha. optokoblere… For rettferdighets skyld skal det bemerkes at laveffektsenheter av denne typen også er tilgjengelige i en rammeløs design.

4. DC-DC omformer for PCB montering

Disse miniatyrstrømforsyningene varierer i kraft fra 0,25 til 100 watt. De tillater en rekke inngangsspenninger: 3-3,6V, 4,5-9V, 9-18V, 13-16,6V, 9-36V, 18-36V, 18-72V, 36-72V og 36-75V.Avhengig av produsenten kan spenningsområdene variere. Noen omformere tillater justering av utgangsspenningen og å sette enheten i standby-modus. Standard utgangsspenningsområde for blokkene: 5V, 12V, 15V.

DC-DC-omformere for PCB-montering er elektrisk isolert (1500V), og den maksimalt tillatte temperaturen kan nå 90 grader Celsius. Av størst interesse for utviklere er omformere med en effekt på 3 watt. Kostnaden for slike omformere varierer fra enheter til titalls dollar.

Alle moderne industrielle svitsjende DC-DC-omformere har en driftsfrekvens på over 50 kHz og når 300 kHz. Dette utsagnet gjelder for pulstransformatorer og ferrittspoler, siden ferrittkjerner brukes overalt for transformatorene og strupene som brukes i de beskrevne omformerne.

Industrielle dedikerte omformersvitsje-ICer har veldig ofte en strengt innstilt frekvens som alltid er over 50 kHz. Hvis en PWM-kontroller brukes, blir den tilsvarende frekvensen satt av eksterne komponenter.