Пост објашњава како направити круг претварача за повишење ДЦ у ДЦ велике снаге који ће појачати 12 В једносмерне струје до било ког вишег нивоа до максимално 30 В и при струји од 3 амп. Ова велика јачина струје може се додатно побољшати одговарајућом надоградњом спецификација мерача индуктивне жице.

Још једна одлична карактеристика овог претварача је да се излаз може линеарно мењати помоћу потенциометра, од минималног могућег до максималног опсега.

Увод

ДЦ-ДЦ претварачи намењени за појачавање напона акумулатора у аутомобилу су често конфигурисани око преклопног типа напајања (СМПСУ) или мултивибратора напајања, који вози трансформатор.

“како користити МОСФЕТ као прекидач ”

Претварач снаге објашњен у овом чланку користи уређај Интегрисано коло ТЛ 497А компаније Текас Инструментс . Ова посебна ИЦ олакшава изврсну регулацију напона уз минималну излазну буку која се постиже прилично повољно, а такође осигурава високе перформансе претворбе.

Како круг функционише

Конвертор овде детаљно користи а повратна топологија . Чини се да је повратна теорија најприкладнија и најфункционалнија техника за добијање непосредног излазног напона који потиче од нижег директног улазног напона.

Главна склопна компонента у претварачу је заправо снажни СИПМОС транзистор Т1 (види слику 1). Током периода проводљивости, струја која пролази кроз Л1 експоненцијално се повећава с временом.

Током времена укључења циклуса укључивања, индуктор складишти индуковану магнетну енергију.

Коло променљивог претварача од 3 амп 12 В до 30 В

Чим се транзистор искључи, индуктор враћа ускладиштену магнетну енергију, претварајући је у Д1 у електричну струју преко повезаног оптерећења.

Током овог поступка, пресудно је осигурати да транзистор и даље буде ИСКЉУЧЕН за период док магнетно поље на индуктору опада на нулу.

У случају да ово стање не успе, струја кроз пригушницу нарасте до нивоа засићења. Ефекат лавине резултира струјом која се прилично брзо максимизује.

Време укључивања релативног окидача за управљање транзисторима или, дакле, радни фактор, не би требало да дозволи да дође до нивоа јединства. Максимално дозвољени радни фактор ослања се, на разне друге аспекте, око излазног напона.

То је зато што одлучује о брзини пропадања јачине магнетног поља. Највећа излазна снага коју би претварач могао постићи одређена је највећом дозвољеном вршном струјом коју обрађује индуктор и фреквенцијом пребацивања погонског сигнала.

Ограничавајући елементи су овде првенствено тренутак засићења и максимално подношљиве вредности индуктора за губитке бакра, као и вршна струја преко комутационог транзистора (не заборавите да при сваком пребацивању на излаз излази специфични ниво електричне енергије пулс).

Коришћење ИЦ ТЛ497А за ПВМ

Рад ове ИЦ је прилично нетрадиционални, што се може разумети из кратког објашњења у наставку. За разлику од конвенционалне имплементације фиксне фреквенције, ИЦ-а СМПСУ регулатора са променљивим радним фактором, ТЛ497А је сертификован као уређај са прилагодљивом фреквенцијом на одређено време.

Стога се радни фактор контролише подешавањем фреквенције како би се осигурао доследни излазни напон.

Овај приступ доноси у стварност прилично једноставан круг, без обзира на то, даје негативну страну преклопне фреквенције која достиже нижи опсег и који може бити чујан за људско ухо код оптерећења која раде са мањом струјом.

У стварности, фреквенција пребацивања постаје мања од 1 Хз након уклањања оптерећења из претварача. Успорени кликови звучни због импулса наелектрисања повезаних са излазним кондензаторима да би задржали фиксни излазни напон.

Када нема прикљученог оптерећења, излазни кондензатори се очигледно постепено празне кроз отпорник за осетљивост напона.

Време интерног осцилатора ИЦ ТЛ497А је константно, а одлучује Ц1. Осцилатор се може деактивирати на три методе:

Прво, када се напон на пину 1 повећа изнад референтног напона (1,2 В)
2. када струја пригушнице премаши одређену највишу вредност
И треће, помоћу улаза за инхибирање (иако се не користи у овом колу).

Док је у стандардном радном процесу, унутрашњи осцилатор омогућава пребацивање Т1 на такав начин да се струја индуктора линеарно повећава.

Када се Т1 искључи, магнетна енергија акумулирана у индуктору враћа се преко кондензатора који се пуни кроз ову задњу емф енергију.

Излазни напон, заједно са напоном пин 1 ИЦ ТЛ497А, лагано расте, што доводи до деактивирања осцилатора. То се наставља све док излазни напон не падне на неки знатно нижи ниво. Ова техника се изводи циклично, што се тиче теоријске претпоставке.

Међутим, у аранжману који користи стварне компоненте, пораст напона индукован пуњењем кондензатора у једном интервалу осцилатора је заправо толико мали да осцилатор остаје активиран све док струја пригушнице не достигне највишу вредност, како је одређено компонентама Р2 и Р3 (пад напона око Р1 и Р3 је у овом тренутку обично 0,7 В).

Корачно повећање струје као што је приказано на слици 2б је због фактора задужености сигнала осцилатора који је већи од 0,5.

Чим се постигне постигнута оптимална струја, осцилатор се деактивира, омогућавајући индуктору да преноси своју енергију преко кондензатора.

У овој конкретној ситуацији, излазни напон расте до величине која је управо висока како би се осигурало да се осцилатор ИСКЉУЧИ помоћу ИЦ пина 1. Излазни напон сада брзо пада, тако да нови циклус пуњења може да се покрене и понови поступак.

Међутим, нажалост, горе поменути поступци пребацивања комбиноваће се са релативно великим губицима.

У стварном животу, овај проблем се може решити постављањем времена укључења (преко Ц1) довољно високог да се осигура да струја кроз пригушницу никада не досегне највиши ниво у једном интервалу осцилатора (види слику 3).

Лек у таквим случајевима може бити уградња индуктора са ваздушним језгром, који има релативно минималну самоиндуктивност.

Карактеристике таласних облика

Временске табеле на слици 3 показују таласне облике сигнала на кључне факторе из кола. Главни осцилатор унутар ТЛ497А ради са смањеном фреквенцијом (испод И Хз када нема оптерећења на излазу те претварача).

Тренутно време током укључивања, означено као правоугаони импулс на слици 3а, зависи од вредности кондензатора Ц1. Време искључивања одређује се струјом оптерећења. Током укључења на време, транзистор Т1 се УКЉУЧУЈЕ узрокујући повећање струје индуктора (слика 3б).

Током периода ИСКЉУЧЕЊА након тренутног импулса, индуктор ради као извор струје.

ТЛ497А анализира ослабљени излазни напон на пину 1 са својим унутрашњим референтним напоном од 1,2 В. У случају да је процењени напон нижи од референтног напона, Т1 је теже пристрасан, тако да индуктор адекватно складишти енергију.

Овај поновљени циклус пуњења и пражњења покреће одређени ниво напона таласа на излазним кондензаторима (слика 3ц). Опција повратне спреге омогућава подешавање фреквенције осцилатора како би се осигурала најбоља могућа компензација дефицита напона изазваних струјом оптерећења.

Дијаграм временског импулса на слици 3д открива значајно кретање напона одвода због релативно високог К (квалитетног) фактора индуктора.

Иако залутале таласне осцилације обично не утичу на редовно функционисање овог претварача једносмерне у једносмерну струју, оне би могле бити сузбијене паралелним отпорником од 1 к преко индуктора.

Практична разматрања

Уобичајено је развијено СМПС коло за постизање максималне излазне струје уместо излазне струје мировања.

Висока ефикасност, заједно са сталним излазним напоном, уз минимално таласање, додатно су постали кључни циљеви дизајна. У целини, карактеристике регулације оптерећења СМПС заснованог на повратном саобраћају пружају једва разлог за забринутост.

Током сваког циклуса укључивања, однос укључивања / искључивања или радни циклус се прилагођава у односу на струју оптерећења, како би излазни напон и даље био релативно стабилан упркос значајним колебањима струје оптерећења.

Чини се да се сценариј мало разликује у погледу опште ефикасности. Повећавајући претварач заснован на повратној топологији обично производи прилично значајне скокове струје, што може изазвати значајан губитак енергије (не заборавите да се снага експоненцијално повећава са повећањем струје).

У стварном животу, међутим, препоручено коло претварача једносмерне у једносмерну струју даје укупну ефикасност бољу од 70% са оптималном излазном струјом, и то изгледа прилично импресивно с обзиром на једноставност изгледа.

То, према томе, захтева да се укључи у засићеност, што доводи до разумно продуженог времена искључивања. Наравно, што више времена треба транзистору да прекине индуктивну струју, то ће мања бити свеобухватна ефикасност дизајна.

На сасвим неконвенционалан начин, МОСФЕТ БУЗ10 се пребацује кроз пин 11 испитног излаза осцилатора, уместо преко интерног излазног транзистора.

Диода Д1 је још једна кључна компонента унутар кола. Потребне потребе за овом јединицом могу да издрже велике скокове струје и успорен пад унапред. Тип Б5В79 испуњава све ове захтеве и не би га требало заменити неком другом варијантом.

Враћајући се на главни дијаграм кола са слике 1, мора се пажљиво напоменути да тренутни напони од 15-20 А углавном нису ненормални у колу. Да би се избегли проблеми који се развијају код батерија које имају сразмерно већи унутрашњи отпор, кондензатор Ц4 се уводи попут одбојника на улазу претварача.

Узимајући у обзир да се претварач пуни на излазне кондензаторе путем брзих импулса попут тренутних скокова, пара кондензатора је спојено паралелно како би се осигурало да проточни капацитивност остане што је могуће мања.

Претварач једносмерне у једносмерну струју заправо нема заштиту од кратког споја. Кратки спој излазних терминала биће потпуно сличан кратком споју батерије кроз Д1 и Л1. Самоиндуктивност Л1 можда није довољна да ограничи струју током периода потребног да осигурач прегори.

Конструкциони детаљи индуктора

Л1 настаје намотавањем 33 и пола завоја емајлиране бакарне жице. Слика 5 приказује пропорције. Већина компанија пружа емајлирану бакарну жицу преко АБС ваљка, која обично ради као прва за изградњу индуктора.

На доњој ивици избушите неколико рупа од 2 мм како бисте провукли жице индуктора. Једна рупа биће у близини цилиндра, док ће друга на спољном обиму прве.

Можда неће бити корисно размотрити дебелу жицу за конструкцију индуктора због појаве кожног ефекта која узрокује померање носача наелектрисања дуж спољне површине жице или коже жице. Ово треба проценити с обзиром на величину фреквенција које се користе у претварачу.

Да би се гарантовао минималан отпор унутар потребне индуктивности, заговара се рад са неколико жица пречника 1 мм, или чак 3 или 4 жице пречника 0,8 мм у гомили.

Отприлике три жице од 0,8 минута омогућиће нам да добијемо укупну димензију која може бити приближно идентична двема жицама од 1 мм, али ипак обезбеђује ефективних 20% већу површину.

Пригушница је чврсто намотана и може се заптивати помоћу одговарајуће смеше на бази смоле или епоксида за контролу или сузбијање звучног цурења буке (имајте на уму да је фреквенција рада унутар звучног опсега).

Конструкција и поравнање

Штампана плоча или дизајн ПЦБ-а намењени предложеном кругу једносмерног ДЦ претварача велике снаге представљени су у наставку.

Неколико конструктивних фактора треба имати на уму. Отпорници Р2 и Р3 могу се прилично загрејати и зато их треба уградити на неколико мм повишених изнад површине ПЦБ-а.

Максимална струја која се креће помоћу ових отпорника могла је достићи чак 15 А.

Повер-ФЕТ ће такође постати знатно врућ и захтеваће хладњак разумне величине и стандардни комплет за изолацију лискуна.

Диода може радити и без хлађења, мада може бити идеално стегнута преко уобичајеног хладњака који се користи за напајање ФЕТ-ом (не заборавите да електричне уређаје изолујете). Док нормално ради, индуктор може показивати приличну количину загревања.

Конектори и каблови за тешке услове рада требају бити уграђени на улаз и излаз овог претварача. Батерија је заштићена осигурачем одложеног дејства од 16 А који је убачен у улазни вод напајања.

Чувајте се чињенице да осигурач неће пружити никакав облик заштите претварачу током кратких спојева на излазу! Коло је прилично једноставно поставити, а може се обавити на следећи начин:

Подесите Р1 да бисте постигли предвиђени излазни напон који се може кретати између 20 и 30 В. Излазни напон би могао да се смањи испод овог, мада не сме бити мањи од улазног напона.

То се може постићи уметањем мањег отпорника уместо Р4. Може се очекивати да ће највећа излазна струја бити приближно 3 А.