Подемници и редуктори на напрежение - Работилница
В днешно време най-важните електронни устройства, с които си взаимодействаме всеки ден, като мобилни телефони, таблети и лаптопи, се захранват от батерии, които изискват голяма доза автономност. Те имат много електронни схеми, които работят с различни нива на напрежение, което създаде необходимостта да има вериги, способни да управляват и разпределят напреженията, необходими за правилната работа на електронните устройства. нови електронни устройства, нараства необходимостта от подобряване на общата ефективност на системата чрез разработване на тези блокове за управление и разпределение на енергия, за да се минимизират загубите.
Принцип на работа на трансформатор:
Трансформатор с променлив ток
Принципът, зад който работи трансформаторът, е Законът на Фарадей за електромагнитната индукция или реципрочната индукция между две намотки. Трансформаторът се състои от две отделни намотки, поставени върху валцуваната стоманена сърцевина.
Намотката, към която е свързано захранването с променлив ток, се нарича първична намотка, а вторичната намотка е тази, която е свързана към товара. Работи на променлив ток само защото се изисква променлив поток за взаимна индукция между двете намотки.
Когато захранването с променлив ток се дава на първичната намотка с напрежение V1, в сърцевината на трансформатора се монтира променлив ток ϕ, който е свързан с вторичната намотка и в резултат на това се индуцира електромагнитно поле в него. Посоката на това индуцирано електромагнитно поле е противоположна на приложеното напрежение V1, поради закона на Ленц, показан на фигурата по-долу:
Когато захранването с променлив ток се дава на първичната намотка с напрежение V1, в сърцевината на трансформатора е монтиран променлив ток, който е свързан към вторичната намотка и в резултат на това в нея се индуцира електромагнитно поле, наречено реципрочно индуцирано електромагнитно поле. . Посоката на това индуцирано електромагнитно поле е противоположна на приложеното напрежение V1, поради закона на Ленц, показан на фигурата по-долу:
Физически няма електрическа връзка между двете намотки, но те са магнитно свързани. Следователно електричеството се прехвърля от първичната верига към вторичната верига чрез взаимна индуктивност.
Електромагнитното поле, индуцирано в първичната и вторичната намотки, зависи от скоростта на промяна на поточната връзка .
Трансформатор с постоянен ток:
Както беше обсъдено по-горе, трансформаторът работи с променливотоково захранване и не може да работи с постоянен ток. Ако номиналното постояннотоково напрежение се приложи към първичната намотка, в сърцевината на трансформатора ще бъде конфигуриран поток с постоянна величина и следователно няма да има самоиндуцирано генериране на електромагнитно поле, по отношение на поточната връзка с вторичната намотка или необходим променлив поток, а не постоянен поток.
Съпротивлението на първичната намотка е много ниско, а първичният ток е висок. Така че този ток е много по-висок от тока на първичната намотка с номинално пълно натоварване. Следователно количеството произведена топлина ще бъде по-голямо и текущите загуби (I2R) ще бъдат по-големи.
Поради това изолацията на първичните намотки ще бъде изгорена и трансформаторът ще бъде повреден.
Повдигач на напрежение
Всички ние се сблъскваме с неприятни ситуации, в които се нуждаем от малко повече напрежение, отколкото нашите захранвания могат да осигурят. Трябват ни 12 волта, но имаме само 9 волта батерия. Или може би имаме захранване 3.3 V, когато интегрираният ни се нуждае от 5V.
Накрая се питаме, възможно ли е да преобразуваме непрекъснато напрежение в друго? Отговорът е да. Възможно е едно DC напрежение да се превърне в друго, но методите се измислят по-умно.
Те се наричат "превключващ режим", тъй като има полупроводников превключвател, който се включва и изключва много бързо.
Какво е усилвател на напрежението ?
Импулсният преобразувател е един от най-простите видове преобразуватели в режим на превключване. Както подсказва името, изисква входно напрежение и увеличаване на напрежението. Всичко, от което се състои, е индуктор, полупроводников превключвател (в наши дни това е MOSFET), диод и кондензатор. Освен това се нуждае от DC захранване.
Как работи Boost Converter?
Време е наистина да дишаме, предстои ни да потънем в електронните дълбини на мощността. От самото начало можем да кажем, че това е много приятно поле.
За да разберете как работи импулсният преобразувател, трябва да знаете как работят индукторите, MOSFET, диодите и кондензаторите.
С тези знания можем да преминем през работата на импулсния преобразувател стъпка по стъпка.
Тук нищо не се случва. Изходният кондензатор се зарежда към входното напрежение минус диоден спад.
Сега е време да включите превключвателя. Нашият източник на сигнал се повишава, стартирайки MOSFET. Целият ток се пренасочва към MOSFET чрез индуктора. Имайте предвид, че този изходен кондензатор остава зареден, тъй като не може да се разрежда през сега пристрастен диод.
Захранването не е веднага на късо съединение, тъй като индукторът повишава тока относително бавно. Магнитно поле също е изградено около индуктора. Обърнете внимание на полярността на напрежението, приложено към индуктора.
Boost Converter Стъпка 2 работи
MOSFET се изключва и токът на индуктора внезапно се изключва.
Самата природа на индуктора е да поддържа плавен поток на тока; той не обича резки промени в тока. Така че той не обича силата да спира внезапно. Той реагира на това, като генерира високо напрежение с противоположна полярност на напрежението, първоначално доставено от енергията, съхранявана в магнитното поле, за да поддържа текущия поток.
Ако забравим останалите елементи на веригата и наблюдаваме само символите за полярност, забелязваме, че индукторът сега действа като източник на напрежение последователно с захранващото напрежение. Това означава, че анодът на диода вече е с по-високо напрежение от катода (не забравяйте, че капакът вече е бил зареден към захранващото напрежение в началото) и е обърнат напред.
Сега изходният кондензатор се зарежда с по-високо напрежение от преди, което означава, че успешно сме повишили ниско постояннотоково напрежение до по-високо.!
Препоръчвам ви да преминете стъпките отново много бавно и да ги разберете интуитивно.
Тези стъпки се случват хиляди пъти (в зависимост от честотата на осцилатора), за да поддържат изходното напрежение под товар.
Редуктор на напрежение
Много пъти в електронния свят откриваме необходимостта да намалим постояннотоковото напрежение до по-ниско. Например, може да се наложи да захранваме микроконтролер 3.3 V от захранване 12 V. Решението е просто, просто добавете 3.3 V IC линеен регулатор като LD1117 с 12 V захранване и регулира напрежението до 3.3 V.
Въведение в редукторите на напрежение
Това устройство се нарича редуктор на напрежение. Това е тип DC-DC преобразувател, така че изпълнява задачата за намаляване на напрежението с помощта на няколко транзистора и намотка. Изображението по-горе показва типична схема за преобразуватели на вериги.
Той е доста подобен на импулсен преобразувател, но разположението на индуктора и транзистора са превключени. Превключвателят, показан в горната схема, обикновено е електронен превключвател на захранването като MOSFET, IGBT или BJT. Превключвателят ще бъде включен (включен и изключен) с използване на ШИМ сигнал.
Работата на капкомера за напрежение е малко подобна на тази при ШИМ „затъмняване“. Всички сме чували за светлини, които могат да намалят интензивността си от ШИМ сигнал.
Работа на редуктора на напрежението
Превключвателят е включен и позволява на текущия поток да премине към изходния кондензатор, зареждайки го. Тъй като напрежението в кондензатора не може да се увеличи незабавно и тъй като намотката ограничава тока на зареждане, напрежението по веригата по време на превключващия цикъл не е пълното напрежение на захранването.
Превключвателят се изключва. Тъй като токът в бобината не може да се промени внезапно, бобината създава напрежение върху нея. Това напрежение позволява кондензаторът да се зарежда и подава товар през диода, когато превключвателят е изключен, поддържайки изходния ток през целия цикъл на превключване.
Тези две стъпки продължават да се повтарят много хиляди пъти в секунда, което води до непрекъснато извеждане.
Редуктори на напрежение:
| Име | хранене | изход |
| USB режим на изключване | 4.5V-40V | 5V |
| 150W AC-DC режим на спадане на напрежението | AC: 100V-240V | 24V |
| AMS1117 Модул за понижаване на напрежението | 4V-12V | 3.3V |
| AMS1117 Модул за понижаване на напрежението | 6.5V-12V | 5V |
| 9V модул за регулиране на напрежението | 0V - 15V | 9V |
| Модул за регулиране на напрежението при 3.3V S09 | 0-15V | 3.3V |
| Модул за управление на напрежението | 0-15V | 12V |
| Режим на понижаване на напрежението | 6V-24V | 5V |
Регулируеми редуктори на напрежението
Принципът на действие е чрез регулируем регулатор на напрежението, който може да излъчва регулируеми напрежения от всяко място в диапазона, който регулаторът на напрежението е проектиран да излъчва. Наличието на тази възможност е много по-гъвкаво от конвенционалните щрангове за напрежение и редуктори на напрежение, които имат фиксирано напрежение, до което водят вашето напрежение.
Повишаване на напрежението:
| Име | хранене | изход |
| Мини 5V, 8V, 9V, 12V модул за повишаване на напрежението | 2.5V-5V | 5V/8V/9V/12V |
| Модул за конвертор на стъпка нагоре | 1V-5V | 5V |
| DC-DC модул за захранване | 5V | 1200V |
Очакваме ви с въпроси и притеснения в раздела за коментари.