Funkciju pretvaranja električne energije u parametar napona mogu obavljati različiti uređaji kao što su generatori, punjači i transformatorski uređaji. U ovom ili onom stupnju, svi su sposobni mijenjati karakteristike energije, ali njihova upotreba nije uvijek opravdana u smislu tehničkih i ergonomskih kvaliteta. To je dijelom zbog činjenice da zadatak transformacije struje za većinu regulatora nije ključan - u svakom slučaju, ako govorimo i o istosmjernoj i o izmjeničnoj struji. Upravo su ta ograničenja motivirala proizvođače električne opreme da razviju sklopni pretvarač, koji je u usporedbi s njegovom kompaktnom veličinom i preciznošću stabilizacije napona.
Otkrivanje uređaja
Brojni radiotehnički uređaji, sredstva automatizacije i komunikacije rijetko prolaze bez jednofaznih i trofaznih energetskih uređaja za transformaciju struje u rasponima od jedinica do stotina volt-ampera. Za uže poslove koriste se pulsni uređaji. Električni pretvarač impulsnog tipa je uređaj kojitransformira napon u malim vremenskim intervalima s trajanjem reda 1-2 mikrona / sec. Naponski impulsi su pravokutnog oblika i ponavljaju se na frekvenciji od 500-20.000 Hz.
Tradicionalni pretvarači s podesivim naponom obično kontroliraju ocjenu otpora uređaja. To može biti tiristor ili tranzistor kroz koji neprekidno teče struja. Upravo njegova energija uzrokuje zagrijavanje upravljačkog uređaja, zbog čega se gubi dio snage. S obzirom na to, impulsni pretvarač napona izgleda atraktivnije u pogledu svojih tehničkih i operativnih svojstava, budući da njegov dizajn predviđa minimum dijelova, što dovodi do smanjenja električnih smetnji. Element za podešavanje pretvarača je ključ koji radi u različitim načinima - na primjer, u otvorenom i zatvorenom stanju. I u oba slučaja se tijekom rada oslobađa minimalna količina toplinske energije, što također povećava performanse opreme.
Zadatak pretvarača
Gdje god je potrebna promjena parametara električne energije, impulsni transformatori se koriste u jednoj ili drugoj konfiguraciji rada. U prvoj fazi njihove široke distribucije koristili su se uglavnom u pulsnoj tehnologiji - na primjer, u triodnim generatorima, plinskim laserima, magnetronima i diferencirajućoj radio opremi. Nadalje, kako se uređaj poboljšavao, počeli su se koristiti u većini tipičnih predstavnika električne opreme. I nije bilo nužnospecijaliziranu opremu. Opet, u različitim verzijama, impulsni pretvarač može biti prisutan u računalima i televizorima, posebice.
Još jedna, ali manje poznata funkcija transformatora ovog tipa je zaštitna. Sama po sebi, regulacija impulsa može se smatrati zaštitnom mjerom, ali su ciljevi podešavanja naponskih parametara u početku različiti. Ipak, posebne izmjene osiguravaju zaštitu opreme od kratkih spojeva pod opterećenjem. To se posebno odnosi na opremu koja radi u načinu rada u praznom hodu. Postoje i pulsni uređaji koji sprječavaju pregrijavanje i prekomjerno povećanje napona.
Dizajn uređaja
Pretvarač se sastoji od nekoliko namota (najmanje dva). Prvi i glavni spojen je na mrežu, a drugi se šalje na ciljni uređaj. Namoti mogu biti izrađeni od aluminija ili bakrenih legura, ali se u oba slučaja u pravilu koristi dodatna izolacija lakom. Žice su namotane na izolacijsku podlogu, koja je pričvršćena na jezgru - magnetski krug. U niskofrekventnim pretvaračima jezgre su izrađene od transformatorskog čelika ili meke magnetske legure, a kod visokofrekventnih pretvarača temelje se na feritu.
Sam niskofrekventni magnetski krug se sastoji od skupova ploča u obliku slova W, G ili U. Feritne jezgre se obično izrađuju u jednom komadu - takvi dijelovi su prisutni u pretvaračima za zavarivanje i transformatorima za galvansku izolaciju. Visokofrekventni transformatori male snage ipotpuno izostaviti jezgru, budući da njegovu funkciju obavlja zračni okoliš. Za integraciju u električne uređaje, dizajn magnetskog kruga osigurava okvir. Ovo je takozvana jedinica impulsnog pretvarača koja je zatvorena zaštitnim poklopcem s oznakama i naljepnicama upozorenja. Ako je tijekom postupka popravka potrebno uključiti uređaj sa uklonjenim poklopcem, ova se operacija izvodi preko RCD-a ili izolacijskog transformatora.
Ako govorimo o pretvaračima koji se koriste u modernoj radio i elektrotehnici, tada će biti značajne razlike između njih i klasičnih naponskih transformatora. Najuočljivije smanjenje veličine i težine. Pulsni uređaji mogu težiti nekoliko grama i još uvijek rade isto.
Obilježja operativnih procesa
Kao što je već napomenuto, tipke se koriste za regulaciju struje u impulsnim transformatorima, koji sami mogu postati izvori visokofrekventnih smetnji. To je tipično za stabilizirajuće modele koji rade u trenutnom načinu rada.
U trenucima preklapanja mogu nastati osjetljivi padovi struje i napona, koji stvaraju uvjete za protufazne i uobičajene smetnje na ulazu i izlazu. Iz tog razloga, sklopni pretvarač snage sa funkcijom stabilizatora omogućuje korištenje filtara koji eliminiraju smetnje. Kako bi se minimizirali neželjeni elektromagnetski čimbenici, prekidač se uključuje u vrijeme kada prekidač ne provodi struju.(kada je otvoren). Ova metoda rješavanja smetnji također se koristi u rezonantnim pretvaračima.
Još jedna značajka procesa rada uređaja koji se razmatraju je negativan diferencijalni otpor na ulazu kada se napon stabilizira pod opterećenjem. To jest, kako se ulazni napon povećava, struja se smanjuje. Ovaj faktor se mora uzeti u obzir kako bi se osigurala stabilnost pretvarača, koji je spojen na izvore s visokim unutarnjim otporom.
Usporedba s linearnim pretvaračem
Za razliku od linearnih uređaja, impulsni adapteri povoljno imaju veće performanse, kompaktnu veličinu i mogućnost galvanske izolacije krugova na ulazu i izlazu. Za pružanje dodatne funkcionalnosti vezanjem uređaja trećih strana nije potrebna uporaba složenih shema povezivanja. Ali postoje i slabosti u impulsnom pretvaraču u usporedbi s linearnim transformatorima. To uključuje sljedeće nedostatke:
- Pod uvjetom promjene ulazne struje ili napona pod opterećenjem, izlazni signal je nestabilan.
- Prisutnost već spomenutog impulsnog šuma na izlaznim i ulaznim krugovima.
- Nakon naglih promjena parametara napona i struje, sustavu je potrebno više vremena da se oporavi od prijelaznih pojava.
- Rizik od vlastitih oscilacija koje mogu utjecati na performanse opreme. Štoviše, fluktuacije ove vrste nisu povezane s mrežnom nestabilnošću izvora, već ssukobi unutar stabilizacijske sheme.
DC/DC pretvarač
Sve varijante impulsnih uređaja DC/DC sustava karakterizira činjenica da se tipke aktiviraju tijekom prevođenja posebnih impulsa u smjeru tranzistora. U budućnosti, zbog rastućeg napona, dolazi do logičnog zaključavanja tranzistora, štoviše, u pozadini ponovnog punjenja kondenzatora. Upravo ta značajka razlikuje DC-DC sklopni uređaj od sličnih uređaja u neovisnoj inverterskoj opremi.
Tipično, ovi uređaji obavljaju praćenje istosmjernog napona pod opterećenjem u procesu opskrbe istosmjernom strujom u mrežu. Ovakva kontrola postiže se podešavanjem napona na javnom ključu. Male vrijednosti struje omogućuju fiksiranje visoke razine performansi, pri kojoj učinkovitost može doseći 95%. Postavljanje vršne izvedbe sustava značajan je plus pretvarača impulsne struje, međutim, implementacija DC-DC kruga nije moguća u svakom dizajnu. U uređaju bi kontaktna mreža u početku trebala djelovati kao izvor - posebno, ovaj princip se koristi u baterijama i baterijama.
Boost Converter
Uz pomoć ovog transformatora napon se povećava sa 12 na 220 V. Koristi se u situacijama kada ne postoji izvor s odgovarajućim parametrima snage, ali je potrebno napajanje uređaja iz standarda mreža. Drugim riječima,adapter mora biti uveden od izvora s nekim karakteristikama do potrošača s različitim zahtjevima za napajanjem. Shematski nacrti impulsnih pretvarača napona 12-220 V omogućuju spajanje uređaja koji rade na frekvenciji od 50 Hz. Štoviše, snaga opreme ne smije prelaziti maksimalnu snagu transformatora. Čak i ako se parametri napona podudaraju, potrošački uređaj mora imati zaštitu od preopterećenja mreže. Ova metoda korekcije napona ima nekoliko prednosti:
- Mogućnost duge radne sesije uz maksimalno opterećenje bez prekida.
- Automatsko podešavanje izlazne snage.
- Povećana učinkovitost osigurava i stabilnost načina rada uređaja i visoku pouzdanost rada električnog kruga.
Preklopni pretvarač dolje-dolje
Kada koristite opremu niske frekvencije ili opreme male snage, sasvim je prirodno da može postojati potreba za smanjenjem indikatora napona. Na primjer, ovaj zadatak se često susreće pri povezivanju rasvjetnih uređaja - na primjer, LED pozadinsko osvjetljenje. Za spuštanje pretvarača zatvara se regulacijski prekidač, nakon čega se akumulira "dodatna" energija. Posebna dioda u krugu ne dopušta struju od izvora napajanja do potrošača. Istodobno, u samoindukcijskim sustavima, ispravljačke diode mogu propuštati impulse negativnog napona. U radu 24-12 V impulsnih pretvarača posebno je važna funkcija stabilizacije izlaza. I linearni iizravno impulsni stabilizatori. Isplativije je koristiti uređaje druge vrste s modulacijom širine ili frekvencije. U prvom slučaju će se korigirati trajanje kontrolnih impulsa, au drugom učestalost njihovog pojavljivanja. Postoje i stabilizatori s mješovitim upravljanjem, u kojima operater može po potrebi promijeniti konfiguraciju za podešavanje frekvencije i trajanja impulsa.
Pretvarač širine impulsa
U procesu rada koristi se uređaj koji akumulira energiju kao rezultat transformacije. Može se uključiti u osnovnu strukturu ili spojiti izravno na ulazni napon bez pozivanja na pretvarač. Na ovaj ili onaj način, izlaz će biti pokazatelj prosječnog napona, određen vrijednošću ulaznog napona i radnim ciklusom impulsa iz prekidača. Operativno pojačalo ima poseban kalkulator koji procjenjuje parametre ulaznih i izlaznih signala, registrirajući njihovu razliku. Ako je izlazni napon manji od referentnog napona, tada je na regulaciju spojen modulator, koji povećava trajanje otvorenog stanja prekidača u odnosu na vrijeme generatora takta. Kako se mijenja ulazni napon, preklopni pretvarač prilagođava upravljački krug ključa tako da je razlika između izlaznog i referentnog napona minimalizirana.
Zaključak
U svom čistom obliku bez povezivanja pomoćnih uređajapoput ispravljača i stabilizatora, funkcije pretvarača su značajno smanjene, iako učinkovitost ostaje na visokoj razini. Transformacijski uređaji koji rijetko rade bez dodatne opreme uključuju regulatore u AC mrežama. Barem u ovom slučaju morat ćete na ulaz ugraditi filter za izravnavanje i ispravljač. Suprotno tome, impulsni pretvarači istosmjernih električnih struja i na ulazu i na izlazu mogu autonomno podržavati svoju glavnu funkciju. Ali čak iu takvim sustavima važno je da uređaj može obavljati zadatak stabilizacije napona. Također, ne zaboravite na moguće smetnje s aktivnom uporabom prekidača u sustavu stabilizatora. U takvim neuzemljenim aplikacijama, preporuča se spojiti filtar za buku na blok pretvarača.
