Elektros konvertavimo į įtampos parametrą funkciją gali atlikti įvairūs įrenginiai, tokie kaip generatoriai, įkrovikliai ir transformatorių įrenginiai. Visi jie vienu ar kitu laipsniu gali pakeisti energijos charakteristikas, tačiau ne visada jų naudojimas pateisina technines ir ergonomines savybes. Taip yra iš dalies dėl to, kad daugumai reguliatorių srovės transformavimo užduotis nėra pagrindinė užduotis - bet kuriuo atveju, jei kalbame ir apie nuolatinę, ir apie kintamąją srovę. Būtent šie apribojimai paskatino elektros įrangos gamintojus sukurti perjungimo keitiklį, kuris būtų palankesnis savo kompaktišku dydžiu ir įtampos stabilizavimo tikslumu.
Įrenginio aptikimas
Daugelis radijo inžinerijos prietaisų, automatikos ir ryšio priemonių retai apsieina be vienfazių ir trifazių maitinimo įrenginių, skirtų srovės transformavimui nuo vienetų iki šimtų voltų amperų. Impulsiniai prietaisai naudojami siauresnėms užduotims atlikti. Impulsinio tipo elektros keitiklis yra įrenginys, kuristransformuoja įtampą mažais laiko intervalais, kurių trukmė yra 1-2 mikronai / sek. Įtampos impulsai yra stačiakampio formos ir kartojasi 500–20 000 Hz dažniu.
Tradiciniai reguliuojamos įtampos keitikliai paprastai valdo įrenginio atsparumą. Tai gali būti tiristorius arba tranzistorius, per kurį nuolat teka srovė. Būtent jo energija įkaista valdiklio įtaisas, dėl kurio prarandama dalis galios. Atsižvelgiant į tai, impulsinis įtampos keitiklis atrodo patrauklesnis dėl savo techninių ir eksploatacinių savybių, nes jo konstrukcijoje numatytas minimalus dalių kiekis, dėl kurio sumažėja elektros trukdžiai. Keitiklio reguliavimo elementas yra raktas, veikiantis įvairiais režimais – pavyzdžiui, atviroje ir uždarytoje būsenoje. Ir abiem atvejais veikimo metu išsiskiria minimalus šiluminės energijos kiekis, o tai taip pat padidina įrangos našumą.
Inverterio priskyrimas
Visur, kur reikia keisti elektros energijos parametrus, impulsiniai transformatoriai naudojami vienokia ar kitokia eksploatacine konfigūracija. Pirmajame plataus platinimo etape jie daugiausia buvo naudojami impulsų technologijoje - pavyzdžiui, triodų generatoriuose, dujiniuose lazeriuose, magnetronuose ir diferencijuojamoje radijo įrangoje. Be to, prietaisui tobulėjant, jie buvo pradėti naudoti tipiškiausiuose elektros įrangos atstovuose. Ir tai nebūtinai buvospecializuota įranga. Vėlgi, skirtingose versijose impulsų keitiklis gali būti ypač kompiuteriuose ir televizoriuose.
Kita, bet mažiau žinoma tokio tipo transformatorių funkcija yra apsauginė. Pats savaime impulsų reguliavimas gali būti laikomas apsaugine priemone, tačiau įtampos parametrų reguliavimo tikslai iš pradžių skiriasi. Nepaisant to, specialios modifikacijos užtikrina įrangos apsaugą nuo trumpojo jungimo esant apkrovai. Tai ypač pasakytina apie įrangą, veikiančią tuščiosios eigos režimu. Taip pat yra impulsinių įtaisų, kurie apsaugo nuo perkaitimo ir per didelio įtampos padidėjimo.
Įrenginio dizainas
Kverteris susideda iš kelių apvijų (mažiausiai dviejų). Pirmasis ir pagrindinis yra prijungtas prie tinklo, o antrasis siunčiamas į tikslinį įrenginį. Apvijos gali būti pagamintos iš aliuminio arba vario lydinių, tačiau abiem atvejais, kaip taisyklė, naudojama papildoma lako izoliacija. Laidai suvynioti ant izoliacinio pagrindo, pritvirtinto prie šerdies - magnetinės grandinės. Žemo dažnio keitikliuose šerdys pagamintos iš transformatoriaus plieno arba minkšto magnetinio lydinio, o aukšto dažnio keitikliuose – iš ferito.
Pati žemo dažnio magnetinė grandinė sudaryta iš W, G arba U formos plokščių rinkinių. Ferito šerdys dažniausiai gaminamos vientisai – tokių dalių yra suvirinimo inverteriuose ir galvaninės izoliacijos transformatoriuose. Mažos galios aukšto dažnio transformatoriai irvisiškai atsisakyti šerdies, nes jos funkciją atlieka oro aplinka. Kad būtų galima integruoti į elektros prietaisus, magnetinės grandinės dizainą suteikia rėmas. Tai vadinamasis impulsų keitiklio blokas, kuris uždaromas apsauginiu dangteliu su ženklais ir įspėjamomis etiketėmis. Jei remonto metu reikia įjungti įrenginį nuėmus dangtelį, ši operacija atliekama per RCD arba izoliacinį transformatorių.
Jei kalbėsime apie keitiklius, kurie naudojami šiuolaikinėje radijo ir elektros inžinerijoje, tai bus didelis skirtumas tarp jų ir klasikinių įtampos transformatorių. Labiausiai pastebimas dydžio ir svorio sumažėjimas. Impulsiniai įrenginiai gali sverti kelis gramus ir vis tiek veikti taip pat.
Veiklos procesų ypatybės
Kaip jau minėta, impulsų transformatorių srovei reguliuoti naudojami klavišai, kurie patys gali tapti aukšto dažnio trukdžių š altiniais. Tai būdinga stabilizuojantiems modeliams, kurie veikia esamu perjungimo režimu.
Perjungimo momentais gali įvykti jautrūs srovės ir įtampos kritimai, kurie sukuria sąlygas antifaziniams ir bendrojo režimo trikdžiams įėjime ir išėjime. Dėl šios priežasties perjungimo galios keitiklis su stabilizatoriaus funkcija leidžia naudoti filtrus, kurie pašalina trukdžius. Siekiant sumažinti nepageidaujamus elektromagnetinius veiksnius, jungiklis perjungiamas tais laikais, kai jungiklis nelaidžia srovės.(kai atidaryta). Šis trikdžių šalinimo metodas taip pat naudojamas rezonansiniuose keitikliuose.
Kitas nagrinėjamų prietaisų darbo proceso bruožas yra neigiama diferencinė varža įėjime, kai įtampa stabilizuojama esant apkrovai. Tai yra, didėjant įėjimo įtampai, srovė mažėja. Į šį veiksnį reikia atsižvelgti siekiant užtikrinti keitiklio, kuris yra prijungtas prie š altinių, turinčių didelę vidinę varžą, stabilumą.
Palyginimas su tiesiniu keitikliu
Skirtingai nuo linijinių įrenginių, impulsų adapteriai pasižymi didesniu našumu, kompaktišku dydžiu ir galimybe galvaniškai izoliuoti grandines prie įvesties ir išvesties. Norint suteikti papildomų funkcijų surišant trečiųjų šalių įrenginius, nereikia naudoti sudėtingų ryšio schemų. Tačiau yra ir impulsų keitiklio trūkumų, palyginti su linijiniais transformatoriais. Tai apima šiuos trūkumus:
- Kai keičiasi įvesties srovė arba įtampa veikiant apkrovai, išvesties signalas yra nestabilus.
- Jau minėtas impulsinis triukšmas išėjimo ir įvesties grandinėse.
- Po staigių įtampos ir srovės parametrų pasikeitimų sistema užtrunka ilgiau, kol atsigauna po pereinamųjų įvykių.
- Savaimių svyravimų, galinčių turėti įtakos įrangos veikimui, rizika. Be to, tokio pobūdžio svyravimai yra susiję ne su š altinio tinklo nestabilumu, o sukonfliktai stabilizavimo schemoje.
DC/DC keitiklis
Visi DC / DC sistemos impulsiniai įtaisai pasižymi tuo, kad klavišai įjungiami specialių impulsų perkėlimo metu tranzistoriaus kryptimi. Ateityje dėl didėjančios įtampos įvyksta logiškas tranzistorių blokavimas, be to, kondensatoriaus įkrovimo fone. Būtent ši savybė išskiria nuolatinės srovės ir nuolatinės srovės perjungimo įrenginį nuo panašių nepriklausomų keitiklių įrenginių.
Paprastai šie įrenginiai stebi nuolatinės srovės įtampą esant apkrovai, kai į tinklą tiekiama nuolatinė srovė. Toks valdymas pasiekiamas reguliuojant viešojo rakto įtampą. Mažos srovės vertės leidžia nustatyti aukštą našumo lygį, kurio efektyvumas gali siekti 95%. Didžiausio sistemos veikimo nustatymas yra reikšmingas impulsinės srovės keitiklių pliusas, tačiau DC-DC grandinės įgyvendinimas neįmanomas kiekviename projekte. Įrenginyje kontaktinis tinklas iš pradžių turėtų veikti kaip š altinis – ypač šis principas naudojamas baterijose ir baterijose.
Boost Converter
Šio transformatoriaus pagalba įtampa padidinama nuo 12 iki 220 V. Naudojamas tais atvejais, kai nėra š altinio su tinkamais galios parametrais, tačiau reikia maitinti įrenginį iš standartinio tinklą. Kitaip tariant,adapteris turi būti įvestas iš š altinio, turinčio tam tikras charakteristikas, vartotojui su skirtingais galios reikalavimais. Scheminės 12-220 V impulsinės įtampos keitiklių konstrukcijos leidžia prijungti įrenginius, kurie veikia 50 Hz dažniu. Be to, įrangos galia neturi viršyti maksimalios transformatoriaus galios. Ir net jei įtampos parametrai sutampa, vartotojo įrenginys turi turėti apsaugą nuo tinklo perkrovų. Šis įtampos korekcijos metodas turi keletą privalumų:
- Galimybė be pertrūkių dirbti ilgą darbo seansą esant maksimaliai apkrovai.
- Automatinis galios reguliavimas.
- Padidėjęs efektyvumas užtikrina ir įrenginio veikimo režimo stabilumą, ir didelį elektros grandinės veikimo patikimumą.
Iš apačios perjungiamas keitiklis
Naudojant žemo dažnio arba mažos galios įrangą, visiškai natūralu, kad gali tekti sumažinti įtampos indikatorių. Pavyzdžiui, su šia užduotimi dažnai susiduriama jungiant apšvietimo įrenginius - pavyzdžiui, LED foninį apšvietimą. Norėdami nuleisti keitiklį, uždaromas reguliavimo perjungimo mygtukas, po kurio jis kaupia "papildomą" energiją. Specialus diodas grandinėje neleidžia srovės iš maitinimo š altinio į vartotoją. Tuo pačiu metu saviindukcijos sistemose lygintuvų diodai gali perduoti neigiamus įtampos impulsus. Eksploatuojant 24-12 V impulsinius keitiklius, ypač svarbi išėjimo stabilizavimo funkcija. Tiek linijinis, tiektiesioginiai impulsų stabilizatoriai. Pelningiau naudoti antrojo tipo įrenginius su pločio arba dažnio moduliacija. Pirmuoju atveju bus koreguojama valdymo impulsų trukmė, o antruoju – jų atsiradimo dažnis. Taip pat yra stabilizatorių su mišriu valdymu, kuriuose operatorius, jei reikia, gali pakeisti pulsų dažnio ir trukmės reguliavimo konfigūraciją.
Impulso pločio keitiklis
Darbo procese naudojamas įrenginys, kuris transformacijos rezultate kaupia energiją. Jis gali būti įtrauktas į pagrindinę struktūrą arba tiesiogiai prijungtas prie įvesties įtampos, neatsižvelgiant į keitiklį. Vienaip ar kitaip, išvestis bus vidutinės įtampos indikatorius, nustatomas pagal įvesties įtampos vertę ir impulsų darbo ciklą iš perjungimo klavišo. Operacinis stiprintuvas turi specialų skaičiuotuvą, kuris įvertina įėjimo ir išėjimo signalų parametrus, registruoja skirtumą tarp jų. Jei išėjimo įtampa yra mažesnė už etaloninę įtampą, prie reguliavimo prijungiamas moduliatorius, kuris padidina perjungimo rakto atviros būsenos trukmę, palyginti su laikrodžio generatoriaus laiku. Keičiantis įėjimo įtampai, perjungimo keitiklis sureguliuoja rakto valdymo grandinę taip, kad skirtumas tarp išėjimo ir atskaitos įtampos būtų kuo mažesnis.
Išvada
Gryna forma be papildomų įrenginių prijungimokaip lygintuvai ir stabilizatoriai, keitiklio funkcijos žymiai sumažėja, nors efektyvumas išlieka aukštas. Transformacijos įrenginiai, kurie retai apsieina be papildomos įrangos, apima kintamosios srovės tinklų reguliatorius. Bent jau tokiu atveju prie įėjimo teks sumontuoti išlyginamąjį filtrą ir lygintuvą. Ir atvirkščiai, tiesioginių elektros srovių impulsiniai keitikliai tiek įėjime, tiek išėjime gali savarankiškai palaikyti savo pagrindinę funkciją. Tačiau net ir tokiose sistemose svarbu, kad įrenginys galėtų atlikti įtampos stabilizavimo užduotį. Taip pat nepamirškite apie galimus trukdžius aktyviai naudoti perjungimo jungiklius stabilizatoriaus sistemoje. Tokiose neįžemintose programose prie keitiklio bloko rekomenduojama prijungti triukšmo filtrą.
