DC-DC prevodník je zariadenie, ktoré prijíma jednosmerné vstupné napätie a jednosmerné výstupné napätie. Výstupné napätie môže byť väčšie ako vstupné a naopak. Používajú sa na prispôsobenie záťaží napájaciemu zdroju. Najjednoduchší obvod meniča DC-DC pozostáva zo spínača, ktorý riadi pripojenie a odpojenie záťaže od napájacieho zdroja.
Základný prevodník DC-DC pozostáva z energie prenášanej zo záťaže na zariadenia na ukladanie energie, ako sú tlmivky alebo kondenzátor, prostredníctvom spínačov ako tranzistor alebo dióda. Môžu byť použité ako lineárne regulátory napätia alebo spínané regulátory. V lineárnom regulátore napätia je základné napätie tranzistora riadené riadiacim obvodom na získanie požadovaných výstupných napätí. V spínanom regulátore sa tranzistor používa ako prepínač. V stupňovom meniči alebo buck prevodníku, keď je spínač zopnutý, induktor umožňuje prúdenie prúdu do záťaže a pri otvorení spínača dodáva induktor akumulovanú energiu do záťaže.
3 kategórie prevodníka DC na DC
- Prevádzače Buck
- Zvýšte konvertory
- Prevádzače konverzie Buck
Konvertory Buck: Buck prevodníky sa používajú na prevod vysokého vstupného napätia na nízke výstupné napätie. V tomto meniči dáva spojitý výstupný prúd menšie zvlnenie výstupného napätia.
Boost Converters: Zosilňovače sa používajú na prevod dolného vstupného napätia na vyššie výstupné napätie. V stupňovaný prevodník alebo zosilňovací prevodník, keď je spínač zopnutý, záťaž dostane napájacie napätie z kondenzátora, ktorý sa nabíja prúdom prechádzajúcim induktorom, a keď je spínač otvorený, záťaž sa napája zo vstupného stupňa a induktora.
Konvertory Buck Boost: V konvertore zosilnenia zosilnenia môže byť výstup udržovaný na vyššej alebo nižšej úrovni, čo závisí od zdrojového napätia. Ak je zdrojové napätie vysoké, výstupné napätie je nízke a zdrojové napätie je nízke, potom je výstupné napätie vysoké.
Boost Converters
Ďalej sú uvedené krátke podrobnosti o zosilňovači
Boost Converter je jednoduchý prevodník. Používa sa na prevod jednosmerného napätia z nižšej úrovne na vyššiu úroveň. Boost Converter sa tiež nazýva DC na DC prevodník. Konvertory Boost (konvertory DC-DC) boli vyvinuté na začiatku 60. rokov. Tieto prevodníky sú navrhnuté pomocou polovodičových spínacích zariadení.
- Bez použitia prevodníka Boost Converter: V polovodičových spínacích zariadeniach pristupujú lineárne regulované obvody (jednosmerné napájané obvody) k napätiu z neregulovaného vstupného zdroja (napájanie striedavým prúdom), a preto dochádza k strate napájania. Strata výkonu je úmerná poklesu napätia.
- Používanie prevodníkov Boost: V spínacích zariadeniach prevádzač prevádza neregulované vstupné napätie striedavého alebo jednosmerného prúdu na regulované jednosmerné výstupné napätie.
Väčšina prevodníkov Boost sa používa v zariadeniach SMPS. SMPS s prístupom na vstup zo siete striedavého prúdu je vstupné napätie usmerňované a filtrované pomocou kondenzátora a usmerňovača.
Pracovný princíp zosilňovačov konverzie:
Konštruktéri elektrických silových obvodov väčšinou volia prevodník režimu zosilnenia, pretože výstupné napätie je v porovnaní so zdrojovým napätím vždy vysoké.
- V tomto obvode môže byť výkonový stupeň prevádzkovaný v dvoch režimoch kontinuálneho vodivého režimu (CCM).
- Režim diskontinuálneho vedenia (DCM).
1. Režim kontinuálneho vedenia:
Režim nepretržitého vedenia zosilňovača
Režim kontinuálneho prepínania zosilňovača je skonštruovaný z daných komponentov, ktorými sú induktor, kondenzátor a zdroj vstupného napätia a jedno spínacie zariadenie. V tomto induktor funguje ako prvok na ukladanie energie. Prepínač zosilňovača zosilnenia je riadený PWM (modulátor šírky impulzu). Keď je spínač v polohe ON, energia sa vyvíja v induktore a na výstup sa dodáva viac energie. Je možné prevádzať vysokonapäťové kondenzátory zo zdroja vstupu nízkeho napätia. Vstupné napätie je vždy väčšie ako výstupné napätie. V režime nepretržitého vedenia sa prúd zvyšuje vzhľadom na vstupné napätie.
2. Režim diskontinuálneho vedenia:
Režim nepretržitej podpory režimu Boost Converter
Obvod režimu nespojitého vedenia je zostavený z induktora, kondenzátora, spínacieho zariadenia a zdroja vstupného napätia . Induktor je prvok na ukladanie energie rovnaký ako v režime kontinuálneho vedenia. V diskontinuálnom režime, keď je spínač v polohe ON, sa energia dodáva do tlmivky. A ak je vypínač v určitom časovom intervale VYPNUTÝ, prúd induktora dosiahne nulovú hodnotu, keď je zapnutý ďalší spínací cyklus. Výstupný kondenzátor sa nabíja a vybíja vzhľadom na vstupné napätie. Výstupné napätie je menšie ako v porovnaní s kontinuálnym režimom.
Výhody:
- Poskytuje vysoké výstupné napätie
- Nízke prevádzkové pracovné cykly
- Nižšie napätie na MOSFETe
- Výstupné napätie s nízkym skreslením
- Dobrá kvalita tvarov vĺn, aj keď je prítomná sieťová frekvencia
Aplikácie:
- Automobilové aplikácie
- Aplikácie výkonových zosilňovačov
- Aplikácie adaptívneho riadenia
- Systémy napájania z batérií
- Spotrebná elektronika
- Komunikačné aplikácie Obvody na nabíjanie batérií
- V ohrievačoch a zváračoch
- Jednosmerné motorové pohony
- Korekčné obvody účinníka
- Distribuované systémy energetickej architektúry
Pracovný príklad prevodníkov DC-DC
Predstavujeme tu jednoduchý obvod prevodníka DC-DC na napájanie rôznych obvodov ovládaných jednosmerným prúdom. Môže poskytnúť jednosmerné napájanie až do 18 voltov DC. Výstupné napätie môžete jednoducho zvoliť zmenou hodnoty Zenerovej diódy ZD. Obvod má reguláciu napätia aj prúdu.
Súčasti obvodu:
- LED
- 18V batéria
- Zenerova dióda, ktorá sa používa ako regulátor napätia
- Tranzistor, ktorý funguje ako prepínač.
Systém pracuje:
Vstupné napätie pre obvod sa získava z 18-voltového napájacieho zdroja s transformátorom 500 mA. Môžete tiež použiť vstupné napätie z batérie. 18 V DC z napájacieho zdroja sa dodáva kolektoru a základni stredne výkonného tranzistora BD139 (T1). Rezistor R1 obmedzuje základný prúd T1 tak, aby bolo výstupné napätie regulované prúdom.
Zenerova dióda ZD reguluje výstupné napätie. Vyberte príslušnú hodnotu Zenerovej hodnoty na fixáciu výstupného napätia. Napríklad, ak je Zenerova dióda 12 voltová, obvod dáva na výstupe 12 voltov DC. Dióda D1 sa používa ako ochrana polarity. LED poskytuje stav napájania. Tu sme použili prevodník DC-DC v lineárnom režime, kde sa riadi základné napätie tranzistora tak, aby sa získal požadovaný výstup, v závislosti od napätia Zenerovej diódy.
Dúfam, že ste jasne pochopili tému typov prevodníkov DC-DC a ich typov. Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa tejto témy alebo elektrických a elektronických projektov, zanechajte komentáre nižšie.
