Пост објашњава основне савете и теорије који могу бити корисни за придошлице током дизајнирања или бављења основним концептима претварача. Научимо више.
Шта је претварач
То је уређај који претвара или претвара нисконапонски потенцијал високог једносмерног напона у ниски наизменични наизменични напон, на пример од 12В извора аутомобилских батерија до 220В АЦ излаза.
Основни принцип иза горње конверзије
Основни принцип претварања нисконапонског једносмерног напона у високонапонски наизменични је коришћење ускладиштене велике струје унутар извора једносмерне струје (обично батерије) и његово појачавање на високонапонски наизменични ток.
То се у основи постиже употребом индуктора, који је првенствено трансформатор који има два сета намотаја, наиме примарни (улазни) и секундарни (излазни).
Примарни намотај је намењен за пријем улаза једносмерне јаке струје, док је секундарни за претварање овог улаза у одговарајући високонапонски наизменични излаз ниске струје.
Шта је наизменични напон или струја
Под наизменичним напоном подразумевамо напон који свој поларитет пребацује са позитивног на негативни и обрнуто много пута у секунди у зависности од подешене фреквенције на улазу трансформатора.
Генерално је ова фреквенција 50Хз или 60 Хз у зависности од корисних спецификација одређене земље.
Вештачки генерисана фреквенција користи се по горе наведеним брзинама за напајање излазних степени које се могу састојати од транзистора снаге или МОСФЕТ-а или ГБТ-а интегрисаних у енергетски трансформатор.
Уређаји за напајање реагују на напајане импулсе и покрећу повезани намотај трансформатора са одговарајућом фреквенцијом при датој струји и напону акумулатора.
Горње дејство индукује еквивалентни високи напон на секундарном намотају трансформатора који на крају даје потребних 220В или 120В АЦ.
Једноставна ручна симулација
Следећа ручна симулација приказује основни принцип рада претварача са потисним повлачењем заснованог на централном славини.
Када се примарни намотај наизменично пребаци са струјом акумулатора, еквивалентна количина напона и струје индукује се преко секундарног намотаја кроз флибацк режим, који осветљава повезану сијалицу.
У претварачима који се управљају кругом, иста операција се спроводи, али преко уређаја за напајање и осцилаторног кола који премотавају намотај много бржим темпом, обично брзином од 50Хз или 60Хз.
Дакле, у претварачу би иста радња због брзог пребацивања довела до тога да се оптерећење чини увек УКЉУЧЕНО, иако би се у стварности оптерећење укључивало / искључивало брзином од 50 Хз или 60 Хз.
Како трансформатор претвара дати улаз
Као што је горе поменуто, трансформатор обично ће имати два намотаја, један примарни и други секундарни.
Два намотаја реагују на такав начин да би примена преклопне струје на примарни намотај проузроковала пренос пропорционално релевантне снаге преко секундарног намотаја кроз електромагнетну индукцију.
Према томе, претпоставимо, ако је примарни номинално на 12В, а секундарни на 220В, осцилирајући или пулсирајући 12В једносмерни улаз на примарну страну ће индуковати и генерисати 220В наизменичног на секундарним стезаљкама.
Међутим, улаз у примар не може бити једносмерна струја, што значи да иако извор може бити једносмерна струја, он мора бити примењен у импулсном облику или са прекидима преко примарног, или у облику фреквенције на наведеном нивоу, имамо о чему смо разговарали у претходном одељку.
Ово је потребно како би се могли применити својствени атрибути пригушнице, према којима пригушница ограничава флуктуирајућу струју и покушава је уравнотежити бацајући еквивалентну струју у систем током одсуства улазног импулса, такође познатог као повратни феномен .
Због тога, када се примени једносмерна струја, примарно складишти ову струју, а када се једносмерна струја одвоји од намотаја, омогућава намотају да одбаци ускладиштену струју преко својих стезаљки.
Међутим, пошто су терминали искључени, овај задњи ЕМФ се индукује у секундарни намотај, чинећи потребну наизменичну струју на секундарним излазним стезаљкама.
Горње објашњење тако показује да импулсно коло или једноставније речено, осцилаторно коло постаје императив током пројектовања претварача.
Основне фазе круга претварача
Да бисте израдили основни функционални претварач с релативно добрим перформансама, требат ће вам сљедећи основни елементи:
- Трансформатор
- Уређаји за напајање, попут Н-канала МОСФЕТ-ови или НПН биплоар транзистори снаге
- Оловна батерија
Блок дијаграм
Ево блок шеме која илуструје како се горенаведени елементи имплементирају у једноставну конфигурацију (централни тап тап-пулл).
Како дизајнирати осцилаторни круг за претварач
Коло осцилатора је пресудан ступањ кола у сваком претварачу, јер овај ступањ постаје одговоран за пребацивање једносмерне струје у примарни намотај трансформатора.
Осцилаторни ступањ је можда најједноставнији део у кругу претварача. У основи је то стабилна мултивибратор конфигурација која се може направити на много различитих начина.
Можете да користите НАНД капије, НОР капије, уређаје са уграђеним осцилаторима као што су ИЦ 4060, ИЦ ЛМ567 или потпуно 555 ИЦ. Друга опција је употреба транзистора и кондензатора у стандардном нестабилном режиму.
Следеће слике приказују различите конфигурације осцилатора које се могу ефикасно користити за постизање основних осцилација за било који предложени дизајн претварача.
На следећим дијаграмима видимо неколико популарних дизајна осцилаторних кола, излази су квадратни талас који су заправо позитивни импулси, високи квадратни блокови означавају позитивне потенцијале, висина квадратних блокова означава ниво напона, који је обично једнак примењеном напајају напон на ИЦ, а ширина квадратних блокова означава временски распон током којег овај напон остаје жив.
Улога осцилатора у кругу инвертера
Као што је разматрано у претходном одељку, осцилаторни ступањ је потребан за генерисање основних напонских импулса за напајање следећих степени снаге.
Међутим, импулси из ових степена могу бити прениски са својим тренутним излазима, па се стога не могу директно напајати у трансформатор или на транзисторе снаге у излазном ступњу.
Да би се осцилациона струја потиснула на потребне нивое, обично се користи средњи ступањ покретача, који се може састојати од неколико транзистора средње снаге са великим појачањем или чак нешто сложенијег.
Међутим, данас појавом софистицираних МОСФЕТ-а, степена возача може бити потпуно елиминисана.
То је зато што су мосфет-ови уређаји који зависе од напона и не ослањају се на тренутне величине за рад.
Уз присуство потенцијала изнад 5В преко њихове капије и извора, већина МОСФЕТ-а би се заситила и водила у потпуности преко свог одвода и извора, чак и ако је струја ниска само 1мА
То услове чини изузетно погодним и лаким за примену у претварачима.
Можемо видети да је у горе наведеним круговима осцилатора излаз један извор, међутим у свим топологијама претварача захтевају се наизменично или супротно поларизовани пулсни излази из два извора. То се може једноставно постићи додавањем степена претварача претварача (за инвертовање напона) постојећем излазу из осцилатора, погледајте доње слике.
Конфигурисање осцилаторне фазе за пројектовање малих инвертерских кругова
Покушајмо сада да разумемо једноставне методе помоћу којих се горе објашњено са ступњевима осцилатора може повезати степеном снаге за брзо стварање ефикасних дизајна претварача.
Дизајнирање инвертерског круга помоћу НОТ Гате осцилатора
Следећа слика приказује како се мали претварач може конфигурисати помоћу осцилатора НОТ гате, попут ИЦ 4049.
Овде у основи Н1 / Н2 формира ниво осцилатора који ствара потребне сатове од 50 Хз или 60 Хз или осцилације потребне за рад претварача. Н3 се користи за обртање ових сатова, јер морамо да применимо супротно поларизоване сатове за ступањ енергетског трансформатора.
Међутим, такође можемо видети Н4, Н5 Н6 капије, које су конфигурисане преко улазне и излазне линије Н3.
Заправо су Н4, Н5, Н6 једноставно укључени за смештај 3 додатна улаза доступна унутар ИЦ 4049, иначе само први Н1, Н2, Н3 могу бити сами коришћени за операције, без икаквих проблема.
3 додатна капије делују као одбојници а такође се побрините да ове капије не остану неповезане, што иначе може дугорочно створити штетан утицај на ИЦ.
Супротно поларизовани сатови на излазима Н4 и Н5 / Н6 примењују се на основе снаге БЈТ степена користећи ТИП142 снаге БЈТ, који су способни да поднесу добру струју од 10 ампера. Трансформатор се може видети конфигурисан преко колектора БЈТ-а.
Открићете да се у горе наведеном дизајну не користе посредна појачала или степени драјвера, јер сам ТИП142 има интерну БЈТ Дарлингтонову фазу за потребно уграђено појачање, па су стога у стању да удобно појачају сатове слабе струје са НОТ капија у високе осцилације струје на повезаном намотају трансформатора.
Више дизајна претварача ИЦ 4049 можете пронаћи у наставку:
Домаћи струјни круг претварача снаге 2000 ВА
Најједноставнији круг непрекидног напајања (УПС)
Дизајнирање инвертерског круга помоћу Сцхмидт Триггер НАНД осцилатора врата
Следећа слика приказује како коло осцилатора помоћу ИЦ 4093 може бити интегрисано са сличним БЈТ ступњем снаге за стварање а користан дизајн претварача .
На слици је приказан мали дизајн претварача који користи НАНД капије ИЦ 4093 Сцхмидт окидача. Потпуно идентично и овде је могао да се избегне Н4 и да се базе БЈТ могу директно повезати преко улаза и излаза Н3. Али опет, Н4 је укључен да прими један додатни улаз унутар ИЦ 4093 и да осигура да његов улазни пин не остане неповезан.
На сличније дизајне претварача ИЦ 4093 можете се упутити са следећих веза:
Најбоље модификовани претварачки кругови
Како направити круг соларног претварача
Како направити 400-ватни круг претварача велике снаге са уграђеним пуњачем
Како дизајнирати УПС круг - Водич
Пиноут дијаграми за ИЦ 4093 и ИЦ 4049
НАПОМЕНА: Вцц и Всс пинови за напајање ИЦ нису приказани на дијаграмима претварача, они морају бити одговарајуће повезани са 12В напајањем акумулатора, за 12В претвараче. За претвараче вишег напона ово напајање мора бити одговарајуће спуштено на 12В за пинове ИЦ напајања.
Дизајнирање мини инвертерског круга помоћу ИЦ 555 осцилатора
Из горњих примера постаје сасвим очигледно да би најосновнији облици претварача могли бити пројектовани једноставним спајањем степена снаге БЈТ + трансформатора са степеном осцилатора.
Следећи исти принцип, ИЦ 555 осцилатор се такође може користити за пројектовање малог претварача као што је приказано доле:
Горњи круг је самообјашњив и можда не захтева даље објашњење.
Још таквих кругова претварача ИЦ 555 можете пронаћи у наставку:
Једноставни круг претварача ИЦ 555
Разумевање топологија претварача (Како конфигурисати излазну фазу)
У горњим одељцима сазнали смо о степенима осцилатора, као и о чињеници да импулсни напон из осцилатора иде право у претходни ступањ излазне снаге.
Постоје првенствено три начина на која се може дизајнирати излазни ступањ претварача.
Коришћењем:
- Пусх Пулл Стаге (са централним трансформатором за славину) како је објашњено у горњим примерима
- Пусх-Пулл Халф Бридге бина
- Потисни пулл или Х-Бридге бина
Потисно степениште помоћу централног славинског трансформатора је најпопуларнији дизајн, јер укључује једноставније примене и даје загарантоване резултате.
Међутим, потребни су гломазнији трансформатори, а ефикасност је нижа.
Испод се може видети неколико изведби претварача који користе средишњи трансформатор славине:
У овој конфигурацији, у основи се користи трансформатор са средишњим славином, чији су спољни славине повезани на вруће крајеве излазних уређаја (транзистори или МОСФЕТ-ови), док средишња славина иде на минус батерије или на позитив батерије. према типу уређаја који се користе (тип Н или тип П).
Топологија полумоста
Полустепена степеница не користи средишњи трансформатор славине.
ДО полу мост Конфигурација је боља од типа „пусх-пулл“ склопа са централним славином у погледу компактности и ефикасности, међутим захтевају кондензаторе велике вредности за примену горе наведених функција.
ДО пуни мост или претварач Х-моста сличан је мрежи с пола мостова, јер такође укључује обични трансформатор са два славине и не захтева му средишњи трансформатор са славином.
Једина разлика је уклањање кондензатора и укључивање још два уређаја за напајање.
Топологија пуног моста
Пуно коло претварача моста састоји се од четири транзистора или МОСФЕТ-а распоређених у конфигурацији налик слову „Х“.
Сва четири уређаја могу бити Н канала или са два Н канала и два П канала, у зависности од степена спољног осцилатора драјвера који се користи.
Баш као и полу мост, и пуни мост захтева одвојене, изоловане наизменично осцилирајуће излазе за активирање уређаја.
Резултат је исти, прикључени примарни трансформатор је подвргнут обрнутом напријед пребацивању струје батерије кроз њега. Ово генерише потребни индуковани појачани напон на излазном секундарном намотају трансформатора. Ефикасност је највећа код овог дизајна.
Детаљи логике транзистора Х-моста
Следећи дијаграм приказује типичну конфигурацију Х-моста, пребацивање се врши према доле:
- ВИСОКО, Д ВИСОКО - гурање напред
- Б ХИГХ, Ц ХИГХ - повлачење уназад
- ВИСОКО, ВИСОКО - опасно (забрањено)
- Ц ХИГХ, Д ХИГХ - опасно (забрањено)
Горње објашњење даје основне информације о томе како се пројектује претварач и може се укључити само за пројектовање обичних кругова претварача, обично типова квадратних таласа.
Међутим, постоје многи даљи концепти који могу бити повезани са дизајном претварача, попут израде претварача са синусним таласом, претварача заснованог на ПВМ-у, претварача са излазним управљањем, то су само додатне фазе које се могу додати у претходно објашњене основне дизајне за примену поменутих функција.
О њима ћемо разговарати неки други пут или ћемо можда проћи кроз ваше драгоцене коментаре.
Претходно: Како претворити 12В ДЦ у 220В АЦ Следеће: 3 занимљива ДРЛ (дневна светла) кола за ваш аутомобил
