Funkciju pretvaranja električne energije u parametar napona mogu obavljati različiti uređaji kao što su generatori, punjači i transformatorski uređaji. U jednom ili drugom stepenu, svi su sposobni da menjaju karakteristike energije, ali nije uvek njihova upotreba 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 o istosmjernoj i naizmjeničnoj struji. Upravo su ova ograničenja motivisala proizvođače električne opreme da razviju sklopni pretvarač, koji je u prednosti u poređenju sa svojom kompaktnom veličinom i preciznošću stabilizacije napona.
Detekcija 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. Pulsni uređaji se koriste za uže zadatke. Električni pretvarač impulsnog tipa je uređaj kojitransformiše napon u malim vremenskim intervalima u trajanju od 1-2 mikrona / sek. Impulsi napona su pravokutnog oblika i ponavljaju se na frekvenciji od 500-20.000 Hz.
Tradicionalni pretvarači sa podesivim naponom obično kontrolišu otpornost uređaja. To može biti tiristor ili tranzistor kroz koji struja teče neprekidno. Njegova energija je ta koja uzrokuje zagrijavanje upravljačkog uređaja, zbog čega se gubi dio energije. Na ovoj pozadini, 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, minimalna količina toplotne energije se oslobađa tokom rada, što takođe povećava performanse opreme.
Zadatak pretvarača
Gdje god je potrebna promjena parametara električne energije, impulsni transformatori se koriste u jednoj ili drugoj radnoj konfiguraciji. 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 nužnospecijalizovanu opremu. Opet, u različitim verzijama, impulsni pretvarač može biti prisutan u računarima i televizorima, posebno.
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 modifikacije pružaju zaštitu opreme od kratkih spojeva pod opterećenjem. Ovo se posebno odnosi na opremu koja radi u režimima praznog hoda. Postoje i pulsni uređaji koji sprječavaju pregrijavanje i prekomjerno povećanje napona.
Dizajn uređaja
Pretvarač se sastoji od nekoliko namotaja (najmanje dva). Prvi i glavni je povezan na mrežu, a drugi se šalje na ciljni uređaj. Namoti mogu biti izrađeni od aluminijuma ili legura bakra, ali se u oba slučaja, u pravilu, koristi dodatna izolacija lakom. Žice su namotane na izolacijsku podlogu, koja je pričvršćena na jezgro - magnetsko kolo. U niskofrekventnim pretvaračima jezgra su izrađena od transformatorskog čelika ili meke magnetne legure, a kod visokofrekventnih pretvarača su na bazi ferita.
Samo niskofrekventno magnetno kolo je formirano od skupova ploča u obliku slova W, G ili U. Feritna jezgra se obično izrađuju u jednom komadu - takvi dijelovi su prisutni u invertorima za zavarivanje i transformatorima za galvansku izolaciju. Visokofrekventni transformatori male snage ipotpuno izostaviti jezgro, jer njegovu funkciju obavlja zračno okruženje. Za integraciju u električne uređaje, dizajn magnetnog kruga je predviđen okvirom. Ovo je takozvana jedinica impulsnog pretvarača koja je zatvorena zaštitnim poklopcem sa oznakama i naljepnicama upozorenja. Ako je tokom procesa popravke potrebno uključiti uređaj sa uklonjenim poklopcem, ova operacija se izvodi preko RCD ili izolacionog transformatora.
Ako govorimo o pretvaračima koji se koriste u modernoj radio i elektrotehnici, onda će postojati značajna razlika između njih i klasičnih naponskih transformatora. Najuočljivije smanjenje veličine i težine. Pulsni uređaji mogu težiti nekoliko grama i još uvijek rade isto.
Karakteristike operativnih procesa
Kao što je već napomenuto, ključevi se koriste za regulaciju struje u impulsnim transformatorima, koji sami mogu postati izvor visokofrekventnih smetnji. Ovo je tipično za stabilizirajuće modele koji rade u trenutnom režimu prebacivanja.
U trenucima preklapanja mogu nastati osjetljivi padovi struje i napona, koji stvaraju uslove za antifazne i common-mode smetnje na ulazu i izlazu. Iz tog razloga, sklopni pretvarač snage sa funkcijom stabilizatora omogućava korištenje filtera koji eliminišu smetnje. Da bi se minimizirali neželjeni elektromagnetni faktori, prekidač se uključuje u vrijeme kada prekidač ne provodi struju.(kada je otvoren). Ova metoda rješavanja interferencije se također koristi u rezonantnim pretvaračima.
Još jedna karakteristika procesa rada uređaja koji se razmatraju je negativan diferencijalni otpor na ulazu kada se napon stabilizuje 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 povezan na izvore sa visokim unutrašnjim otporom.
Poređenje sa linearnim pretvaračem
Za razliku od linearnih uređaja, impulsni adapteri imaju bolje performanse, kompaktnu veličinu i mogućnost galvanske izolacije kola na ulazu i izlazu. Za pružanje dodatne funkcionalnosti uz povezivanje uređaja trećih strana nije potrebna upotreba složenih shema povezivanja. Ali postoje i slabosti u impulsnom pretvaraču u poređenju sa linearnim transformatorima. Ovo uključuje sljedeće nedostatke:
- Pod uslovom promjene ulazne struje ili napona pod opterećenjem, izlazni signal je nestabilan.
- Prisustvo već pomenutog impulsnog šuma na izlaznim i ulaznim kolima.
- Nakon iznenadnih promjena parametara napona i struje, sistemu je potrebno više vremena da se oporavi od prijelaznih pojava.
- Rizik od samooscilacija koje mogu uticati na performanse opreme. Štaviše, fluktuacije ove vrste nisu povezane sa mrežnom nestabilnošću izvora, već sasukobi unutar stabilizacijske šeme.
DC/DC pretvarač
Sve varijante impulsnih uređaja DC/DC sistema karakteriše činjenica da se tasteri aktiviraju tokom translacije specijalnih impulsa u pravcu tranzistora. U budućnosti, zbog rastućeg napona, dolazi do logičnog zaključavanja tranzistora, štoviše, u pozadini punjenja kondenzatora. Upravo ova karakteristika razlikuje DC-DC sklopni uređaj od sličnih uređaja u nezavisnoj inverterskoj opremi.
Tipično, ovi uređaji obavljaju praćenje jednosmernog napona pod opterećenjem u procesu snabdevanja DC strujom u mrežu. Ovakva kontrola se postiže podešavanjem napona na javnom ključu. Male vrijednosti struje omogućavaju fiksiranje visokog nivoa performansi, pri čemu efikasnost može doseći 95%. Podešavanje vršnih performansi sistema je značajan plus za pretvarače impulsne struje, međutim, implementacija DC-DC kola 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 sa odgovarajućim parametrima snage, ali je potrebno napajanje uređaja iz standarda mreže. Drugim riječima,adapter mora biti uveden od izvora sa nekim karakteristikama do potrošača sa različitim zahtjevima za napajanjem. Šematski dizajn impulsnih pretvarača napona 12-220 V omogućava povezivanje uređaja koji rade na frekvenciji od 50 Hz. Štaviše, snaga opreme ne bi trebala 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 efikasnost osigurava i stabilnost načina rada uređaja i visoku pouzdanost funkcije električnog kola.
Preklopni pretvarač dolje-dolje
Kada koristite opremu niske frekvencije ili male snage, sasvim je prirodno da može postojati potreba za smanjenjem indikatora napona. Na primjer, ovaj zadatak se često susreće prilikom povezivanja rasvjetnih uređaja - na primjer, LED pozadinskog osvjetljenja. 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. Istovremeno, u samoindukcijskim sistemima, ispravljačke diode mogu propuštati impulse negativnog napona. U radu impulsnih pretvarača 24-12 V, funkcija stabilizacije izlaza je posebno važna. I linearni idirektno impulsni stabilizatori. Isplativije je koristiti uređaje drugog tipa s modulacijom širine ili frekvencije. U prvom slučaju će se korigirati trajanje kontrolnih impulsa, au drugom frekvencija njihovog pojavljivanja. Postoje i stabilizatori sa mješovitim upravljanjem, u kojima operater može po potrebi promijeniti konfiguraciju za podešavanje frekvencije i trajanja impulsa.
Pulse Width Converter
U procesu rada koristi se uređaj koji akumulira energiju kao rezultat transformacije. Može se uključiti u osnovnu strukturu ili spojiti direktno na ulazni napon bez pozivanja na pretvarač. Na ovaj ili onaj način, izlaz će biti indikator prosječnog napona, određen vrijednošću ulaznog napona i radnim ciklusom impulsa iz prekidača. Operativno pojačalo ima poseban kalkulator koji procjenjuje parametre ulaznog i izlaznog signala, registrujući razliku između njih. Ako je izlazni napon manji od referentnog napona, tada je na regulaciju priključen modulator, koji produžava trajanje otvorenog stanja prekidača u odnosu na vrijeme generatora takta. Kako se ulazni napon mijenja, preklopni pretvarač prilagođava upravljački krug ključa tako da je razlika između izlaznog i referentnog napona minimizirana.
Zaključak
U svom čistom obliku bez povezivanja pomoćnih uređajakao ispravljači i stabilizatori, funkcije pretvarača su značajno smanjene, iako efikasnost ostaje na visokom nivou. 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 jednosmjernih električnih struja i na ulazu i na izlazu mogu autonomno podržavati svoju glavnu funkciju. Ali čak iu takvim sistemima važno je da uređaj može obaviti zadatak stabilizacije napona. Također, ne zaboravite na moguće smetnje u aktivnoj upotrebi prekidača u sistemu stabilizatora. U takvim neuzemljenim aplikacijama, preporuča se spojiti filter za buku na blok pretvarača.
