Бити прекидачки регулатор , ово коло је веома ефикасно и неће трошити или расипати енергију, за разлику од линеарних регулатора као што су ИЦ 7812, или ИЦ ЛМ317 или ИЦ ЛМ338.
Зашто су линеарни регулатори попут 7812, ЛМ317 и ЛМ338 лоши конвертори?
Линеарни регулатори као што су 7812 и ЛМ317 се сматрају неефикасним опадајућим претварачима због својих оперативних карактеристика.
У линеарном регулатору, вишак улазног напона подлеже дисипацији у облику топлоте. Ово имплицира да се пад напона између улазног и излазног терминала једноставно 'сагорева' као изгубљена енергија. Линеарни регулатор функционише тако што делује као променљиви отпорник, прилагођавајући свој отпор да би расипао вишак енергије и регулисао излазни напон.
Овај процес дисипације доводи до значајног губитка снаге и ниске ефикасности. Ефикасност линеарног регулатора одређена је односом излазне и улазне снаге. Како се разлика улазно-излазног напона повећава, расте и снага која се расипа као топлота, што је разлика напона помножена са излазном струјом. Сходно томе, ефикасност се смањује како расте разлика напона између улаза и излаза.
На пример, када користите линеарни регулатор за регулацију улаза од 24 В на 12 В, вишак од 12 В се расипа као топлота. Ово може довести до значајног губитка енергије и захтева додатне механизме за хлађење у апликацијама које укључују велику снагу.
Насупрот томе, прекидачки регулатори (нпр буцк цонвертерс ) су ефикаснији за конверзију на ниже нивое. Они користе комбинацију индуктора, кондензатора и прекидача за ефикасно претварање напона.
Преклопни регулатори складиште енергију током једне фазе циклуса пребацивања и испоручују је током друге, чиме се минимизира расипање енергије као топлоте. У зависности од специфичног дизајна, прекидачки регулатори могу постићи ефикасност у распону од 80-95% или чак и више.
Укратко, док су линеарни регулатори као што су 7812 и ЛМ317 једноставни и исплативи, они нису најефикаснији избор за постепену конверзију када је енергетска ефикасност значајна брига.
Опис кола
На слици испод приказан је основни дијаграм претварача 24 В на 12 В.
Коришћени прекидачки регулатор је уобичајен модел компаније Моторола: µА78С40.
На следећој слици је приказана унутрашња структура овог интегрисаног кола, која укључује различите неопходне компоненте за прекидачки регулатор: осцилатор, флип-флоп, компаратор, референтни извор напона, драјвер и прекидачки транзистори.
Поред тога, постоји и операциони појачавач који није потребан за ову апликацију. Филтрирање и уједначавање напајања обављају кондензатори Ц3 до Ц7.
Кондензатор Ц1 одређује фреквенцију осцилатора, док отпорници Р1, Р5 и Р6 помажу у ограничавању излазне струје претварача.
Напон на отпорнику Р1 је пропорционалан струји коју даје претварач.
Постављањем разлике напона од око 0,3 В између пинова 13 и 14 µА78С40, отпорници Р6 и Р7 стварају делилац напона, омогућавајући ограничење струје на око 5А.
Извор референтног напона, одвојен кондензатором Ц2, доступан је на пину 8 ИЦ1.
Овај референтни напон се примењује на неинвертујући улаз унутрашњег компаратора ИЦ1. Инвертујући улаз је подешен на потенцијал пропорционалан излазном напону претварача.
Да би се одржао константан излазни напон, компаратор контролише излазни степен ИЦ1.
Оба улаза компаратора се одржавају на истом потенцијалу, а излазни напон је дат следећом формулом:
Вс = 1,25 * [1 + (Р4 + Ај1) / Р5].
Подесиви отпорник Ај1 омогућава подешавање излазног напона претварача у опсегу од +10В до +15В.
Два излазна транзистора чине Дарлингтонов пар, а њихово узастопно пребацивање контролише флип-флоп у синхронизацији са осцилацијама кондензатора Ц1.
У комбинацији са АНД гејтом, овај флип-флоп контролише компаратор да би се подесило време проводљивости излазног степена µА78С40 и одржао константан излазни напон.
Засићено или блокирано стање транзистора Т1 прати стање Дарлингтон пара ИЦ1. Када је излазни степен ИЦ1 засићен, транзистор Т1 је пристрасан, а његова базна струја је ограничена отпорником Р2.
Отпорник Р3, заједно са отпорником Р9, чини делилац напона, ограничавајући ВБЕ напон транзистора Т1 на почетку процеса пребацивања.
Транзистор Т1, који делује као Дарлингтонов модел, понаша се као отворени или затворени прекидач на фреквенцији осцилатора µА78С40.
Индуктор Л1 омогућава пад напона од 24В до 12В користећи својства индуктивности. У стабилном стању, када је транзистор Т1 засићен, на индуктор Л1 се примењује напон од +12В.
Током ове фазе, индуктивност складишти енергију, коју ослобађа када примењени напон нестане. Дакле, када је транзистор Т1 блокиран, индуктор Л1 тежи да одржи струју која тече кроз њега.
Диода Д1 постаје проводљива, а контра-електромоторна сила од -12В појављује се преко индуктора Л1.
