Схемы повышающих импульсных преобразователей напряжения DC-DC.
Бестрансформаторные преобразователи с диодно-конденсаторными умножителями,
импульсные повышающие преобразователи с индуктивными накопителями энергии.
Казалось бы, всё просто как бублик: слепили из простых и доступных ингредиентов генератор, присовокупили к нему повышающий трансформатор, мостик, всякие там дела. Вот, собственно, и всё — дело сделано, сказка сказана, можно закрывать тему.
— Но мы же не можем прямо тут. У нас же есть какие-то морально-этические принципы.
— Так сегодня ж понедельник!
— Понедельник, конечно, но не до такой же степени. Поэтому говорить будем много, нудно и обстоя- тельно.
А обсудим мы на этой странице повышающие преобразователи напряжения, не омрачённые такими редко любимыми в радиолюбительских кругах моточными изделиями, как силовые (или импульсные) трансформаторы.
Начнём с устройств, выполненных на цепях диодно-конденсаторных умножителей напряжения.
Для увеличения мощности повышающих преобразователей между генератором и умножителем вводятся дополнительные биполярные или полевые транзисторы с максимальным допустимым током, превышающим ток нагрузки.
Для получения больших выходных напряжений применяются схемы преобразователей напряжения с многокаскадными умножителями.
В последнее время для преобразования напряжения всё чаще применяют импульсные преобразователи с использованием индуктивных накопителей энергии. Такие преобразователи отличаются высоким КПД и обладают возможностью получения повышенного, пониженного или инвертированного выходного напряжения.
Как это работает?
Рис.4
На рисунке Рис.4 (слева) изображён импульсный повышающий преобразователь напряжения, способный повышать выходное напряжение от напряжения источника питания до величины в десятки раз превышающей его.
При замыкании ключа, выполненного на транзисторе Т, через цепь: источник питания — индуктивность — замкнутый ключ начинает протекать ток. При этом, в связи с явлением самоиндукции, ток через индуктивность не может измениться моментально, так как в это время идёт постепенный запас энергии (ЭДС) в магнитном поле катушки.
При размыкании ключа — ток начинает течь по другому контуру: источник питания-индуктивность-диод-нагрузка. Поскольку источник питания и катушка в этой цепи соединены последовательно, то их ЭДС складываются. Таким образом происходит повышение напряжения.
Величина выходного напряжения подобных преобразователей малопредсказуема и зависит от нескольких факторов: сопротивления нагрузки, добротности катушки, и энергии, которая успела запастись в ней за время замыкания ключа. Именно поэтому напряжение в цепи без нагрузки может достигать значительных величин, порой приводящих к пробою ключевого транзистора.
Так как же регулировать напряжение на выходе таких преобразователей?
Очень просто — запасать в дросселе ровно столько энергии, сколько необходимо для того, чтобы создать необходимое напряжение на нагрузке. Производится это посредством регулировки длительности импульсов открывающих транзистор (временем в течении которого открыт транзистор).
О проблеме запуска светодиодных модулей при работе с DC-DC преобразователем
Принцип Работы Понижающего dc dc Преобразователя
Разработка системы питания светодиодным освещением
Потенциальные проблемы между источником постоянного напряжения и DC—DC преобразователем
При недостаточной информации системный интегратор может не заметить потенциальную проблему совместимости, которая может привести к таким сбоям как мигание, более темный световой поток или просто отсутствие света вообще. Эта проблема связана с переходными процессами при включении питания и поведением первого источника AC-DC. Более детально эти аспекты описаны ниже.
Ситуация 1:
Источник питания со стабилизацией по напряжению, имеющий недостаточный ток при низком выходном напряжении
Типичное подключение проиллюстрировано на Рисунке 3. Каждый LDD-1000H подключен к светодиодам и представляющим собой одну светодиодную трубку. Предположим, что каждый канал светодиодов потребляет 9В 1А, 30 таких светодиодных трубок потребляют 270 Вт. Если на трубках указан вход 24В, то в этом случае мы могли бы выбрать, например, драйвер HLG-320H-24 от Mean well
Рисунок 3. Схема подключения 30 светодиодных трубок к источнику питания со стабилизацией по напряжению
*Не учитывая потери преобразования, DC-DC преобразователь потребляет в два раза больший ток, в случае если входное напряжение снижено вдвое (см. Рисунок 4).
Рисунок 4. Сравнение входного напряжения и тока DC-DC преобразователя при передаче одной и той же мощности
Ситуация 2:
Источник стабилизированного напряжение не работает в рабочем режиме
Рисунок 6. Если DC-DC начнет потреблять полную мощность до достижения 9 В, то HLG-320H войдет в режим hiccup (икоты) из-за низкого выходного напряжения.
Подборка схем импульсных преобразователей напряжения DC-DC — MBS Electronics
Где можно применять модуль
- Лабораторный блок питания
- Зарядное устройство
- Драйвер мощного светодиода или ленты
- Регулируемый источник напряжения для лабораторного генератора
- Можно питать ноутбук в автомобиле
- Для преобразования 12- 24 вольт
- Мощность для вашего электронного оборудования
- Солнечное зарядное устройство для электромобилей
- Для подзарядки автомобильного аккумулятора от БП на 12V и т.п
При использовании модуля в качестве зарядного устройства красный светодиод означает зарядку, зеленый окончание зарядки. При использовании модуля для зарядки аккумулятора установите ток, равный 0.1 емкости батареи. Можно использовать в качестве светодиодного драйвера.
Так же посмотрите видео на моем youtube канале про повышающий преобразователь напряжения.
Повышающие импульсные преобразователи напряжения DC-DC
Принцип работы повышающего преобразователя
По умолчанию транзистор находится в закрытом положении и электрический ток не имеет возможности протекать по цепи.
Когда транзистор открывается, то электрический ток от источника питания направляется в сторону дросселя, но не проходит через него — вместо этого вся энергия расходуется на создание магнитного поля вокруг дросселя.
После того, как дроссель насытил свое магнитное поле, транзистор автоматически переходит в закрытое положение.
В результате напряжение в цепи начинает нарастать, и мы можем его использовать для наших нужд. Но для этого необходимо добавить в цепь еще два важных элемента: диод и конденсатор подходящей емкости.
Высокое напряжение, которое образовалось после создания магнитного поля дросселя и закрытия транзистора, через диод устремляется на конденсатор.
Обратите внимание: диод также предотвращает потерю заряда конденсатором в момент открытого транзистора, потому что он проводит электрический ток только в одном направлении.
Благодаря наличию ШИМ-контроллера и быстродействию транзистора, данный цикл повторяется тысячи раз в секунду. В результате у нас получится импульсное высокое напряжение, которое сглаживается добавленным в цепь конденсатором. Или несколькими конденсаторами.
В современной радиоэлектронике повышающие DC/DC преобразователи с дросселем применяются в самых разных устройствах: от игрушечных машин на пульте управления до сложной вычислительной техники.
