A DC-DC átalakító olyan eszköz, amely elfogadja az egyenáramú bemeneti feszültséget és egyenáramú kimeneti feszültséget biztosít. A kimeneti feszültség nagyobb lehet, mint a bemenet, vagy fordítva. Ezeket használják a terhelések és az áramellátás összehangolására. A legegyszerűbb DC-DC átalakító áramkör egy kapcsolóból áll, amely vezérli a terhelés áramellátáshoz való csatlakoztatását és leválasztását.
Az alapvető DC-DC átalakító a terhelésből az energiatároló eszközökbe, például az induktorokba vagy a kondenzátorokba kapcsolókon, például tranzisztoron vagy diódán át továbbított energiából áll. Használhatók lineáris feszültségszabályozóként vagy kapcsolt üzemmódú szabályozóként. Lineáris feszültségszabályozóban a tranzisztor alapfeszültségét egy vezérlő áramkör hajtja a kívánt kimeneti feszültség elérése érdekében. Kapcsolt üzemmódú szabályozóban tranzisztort használnak kapcsolóként. Lépcsőzetes átalakítóban vagy buck átalakítóban, amikor a kapcsoló zárva van, az induktor lehetővé teszi az áram áramlását a terhelésbe, és amikor a kapcsolót kinyitják, az induktor biztosítja a tárolt energiát a terheléshez.
A DC-DC átalakító 3 kategóriája
- Buck konverterek
- Boost konverterek
- Buck boost konverterek
Buck konverterek: A buck konverterekkel a nagy bemeneti feszültséget alacsony kimeneti feszültséggé alakítják. Ebben az átalakítóban a folyamatos kimeneti áram a kevesebb kimeneti feszültség hullámzást adja.
Boost átalakítók: A boost konvertereket arra használják, hogy az alacsonyabb bemeneti feszültséget magasabb kimeneti feszültséggé alakítsák. Ban ben fokozatos átalakító vagy egy boost-konverter, amikor a kapcsoló zárva van, a terhelés feszültségellátást kap a kondenzátortól, amely az induktoron áthaladó áramon keresztül tölt, és amikor a kapcsoló nyitva van, a terhelés a bemeneti fokozattól és az induktivitástól kap tápellátást.
Buck Boost átalakítók: A buck boost konverterben a kimenet magasabb vagy alacsonyabb szinten tartható, ami a forrás feszültségétől függ. Ha a forrásfeszültség magas, akkor a kimeneti feszültség alacsony és a forrásfeszültség alacsony, akkor a kimeneti feszültség magas.
Boost átalakítók
Az alábbiakban a boost konverter rövid részleteit tárgyaljuk
A Boost Converter egy egyszerű átalakító. Az egyenfeszültség alacsonyabb szintről magasabb szintre történő átalakítására szolgál. A Boost Convertert DC-DC átalakítónak is nevezik. A Boost átalakítókat (DC-DC átalakítókat) az 1960-as évek elején fejlesztették ki. Ezeket a konvertereket félvezető kapcsoló eszközökkel tervezték.
- A Boost Converter használata nélkül: A félvezető kapcsolókészülékekben a lineárisan szabályozott áramkörök (egyenárammal szabályozott áramkörök) hozzáférési feszültséget kapnak a szabályozatlan bemeneti tápfeszültségtől (váltakozó áramú tápegység), és ennek következtében áramkimaradás lép fel. Az áramveszteség arányos a feszültségeséssel.
- A Boost konverterek használata: Kapcsolóeszközökben a konverterek a szabályozatlan váltakozó áramú vagy egyenáramú bemeneti feszültséget szabályozott egyenáramú kimeneti feszültséggé alakítják.
A Boost konverterek nagy részét SMPS eszközökben használják. A váltóáramú hálózatról bemeneti tápellátással rendelkező SMPS, a bemeneti feszültséget kondenzátor és egyenirányító segítségével kijavítja és megszűri.
A Boost átalakítók működési elve:
Az elektromos áramkörök tervezői többnyire a boost üzemmód átalakítót választják, mert a kimeneti feszültség mindig magas a forrásfeszültséghez képest.
- Ebben az áramkörben az erőszak kétféle üzemmódban működhet. Folyamatos vezetési mód (CCM).
- Folyamatos vezetési mód (DCM).
1. Folyamatos vezetési mód:
Boost Converter folyamatos vezetési mód
A Boost Converter folyamatos kapcsolási üzemmódját olyan alkatrészek alkotják, amelyek induktivitás, kondenzátor és bemeneti feszültségforrás, valamint egy kapcsolóberendezés. Ebben az induktor energiatároló elemként működik. A boost konverter kapcsolót a PWM (impulzusszélesség modulátor) vezérli. Ha a kapcsoló BE van kapcsolva, az energia az induktorban fejlődik ki, és több energia jut a kimenetre. Lehetséges átalakítani nagyfeszültségű kondenzátorok kisfeszültségű bemeneti forrásból. A bemeneti feszültség mindig nagyobb, mint a kimeneti feszültség. Folyamatos vezetési üzemmódban az áram a bemeneti feszültséghez képest nő.
2. Folyamatos vezetési mód:
Boost Converter folyamatos üzemállapot
A szakaszos vezetési üzemmód áramkört induktivitással, kondenzátorral, kapcsolóberendezéssel és bemeneti feszültségforrással építik fel . Az induktor egy energiatároló elem, amely megegyezik a folyamatos vezetési üzemmóddal. Szakaszos üzemmódban, amikor a kapcsoló BE van kapcsolva, az energiát az induktorhoz juttatjuk. És ha a kapcsoló KIKAPCSOLVA van, az induktivitási áram nulla lesz, amikor a következő kapcsolási ciklus be van kapcsolva. A kimeneti kondenzátor a bemeneti feszültséghez képest tölt és lemerül. A kimeneti feszültség kisebb, mint a folyamatos üzemmódhoz képest.
Előnyök:
- Megadja a nagy kimeneti feszültséget
- Alacsony üzemi ciklusok
- Alacsonyabb feszültség a MOSFET-en
- Kimeneti feszültség alacsony torzítással
- A hullám jó minőségű, még a vonali frekvencia is jelen van
Alkalmazások:
- Autóipari alkalmazások
- Erősítő alkalmazások
- Adaptív vezérlő alkalmazások
- Akkumulátoros rendszerek
- A fogyasztói elektronika
- Kommunikációs alkalmazások Akkumulátortöltő áramkörök
- Fűtőberendezésekben és hegesztőkben
- DC motoros hajtások
- Teljesítménytényező-korrekciós áramkörök
- Elosztott energia-architektúra rendszerek
Működő példa egy DC-DC átalakítóra
Itt bemutat egy egyszerű DC-DC átalakító áramkört a különböző DC-vel működő áramkörök táplálására. 18 V DC egyenfeszültségig képes ellátni. Egyszerűen kiválaszthatja a kimeneti feszültséget a Zener dióda ZD értékének megváltoztatásával. Az áramkör feszültség- és áramszabályozással rendelkezik.
Áramköri alkatrészek:
- Egy LED
- 18 V-os akkumulátor
- Zener dióda, amelyet feszültségszabályozóként használnak
- Tranzisztor, amely kapcsolóként működik.
A rendszer működése:
Az áramkör bemeneti feszültségét egy 18 voltos 500 mA-es transzformátor alapú tápegységből kapják. Használhatja az akkumulátor bemeneti feszültségét is. A tápegység 18 voltos egyenáramát a BD139 (T1) közepes teljesítményű tranzisztor kollektorának és alapjának kapják. Az R1 ellenállás korlátozza a T1 alapáramát, így a kimeneti feszültség áramszabályozásra kerül.
A ZD Zener dióda szabályozza a kimeneti feszültséget. Válassza ki a Zener megfelelő értékét a kimeneti feszültség rögzítéséhez. Például, ha a Zener dióda 12 voltos, akkor az áramkör 12 V DC-t ad a kimeneten. A D1 diódát polaritásvédőként használják. A LED bekapcsolja az állapotot. Itt egy DC-DC átalakítót használtunk lineáris üzemmódban, ahol a tranzisztor alapfeszültségét vezérlik a kívánt kimenet eléréséhez, a Zener dióda feszültségétől függően.
Remélem, hogy világosan megértette a DC-DC átalakító típusainak és az ottani típusok témáját. Ha bármilyen kérdése van ezzel a témával vagy az elektromos és elektronikus projektekkel kapcsolatban, hagyja meg az alábbi megjegyzéseket.
