บ้าน อื่น

ระบบปรับแรงดันไฟฟ้าแบบพัลส์ การสลับตัวปรับแรงดันไฟฟ้า - หลักการทำงานของโคลง การสลับแรงดันไฟฟ้าและตัวปรับกระแส

เกือบทุกงาน. วงจรอิเล็กทรอนิกส์ต้องใช้แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าคงที่ตั้งแต่หนึ่งแหล่งขึ้นไป โดยมีการใช้แรงดันไฟฟ้าที่เสถียรในกรณีส่วนใหญ่ แหล่งจ่ายไฟที่มีความเสถียรใช้ตัวปรับเสถียรภาพเชิงเส้นหรือแบบสวิตชิ่ง ตัวแปลงแต่ละประเภทมีข้อดีของตัวเองและดังนั้นจึงมีช่องทางเฉพาะในวงจรจ่ายไฟด้วย ข้อได้เปรียบที่ไม่อาจปฏิเสธได้ของตัวปรับความคงตัวแบบสวิตช์ ได้แก่ ค่าประสิทธิภาพที่สูงขึ้นความสามารถในการรับค่ากระแสไฟขาออกที่สูงและประสิทธิภาพสูงโดยมีความแตกต่างอย่างมากระหว่างแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออก

หลักการทำงานของเครื่องควบคุมพัลส์แบบบั๊ก

รูปที่ 1 แสดงแผนภาพอย่างง่ายของส่วนกำลังของ IPSN

ข้าว. 1.

ทรานซิสเตอร์สนามผล VT ทำการสลับกระแสความถี่สูง ในตัวปรับความเสถียรของพัลส์ ทรานซิสเตอร์ทำงานในโหมดสวิตชิ่ง นั่นคือสามารถอยู่ในสถานะเสถียรหนึ่งในสองสถานะ: การนำเต็มรูปแบบและการตัดออก ดังนั้นการทำงานของ IPSN จึงประกอบด้วยสองเฟสสลับกัน - เฟสการสูบพลังงาน (เมื่อทรานซิสเตอร์ VT เปิด) และเฟสการปล่อย (เมื่อปิดทรานซิสเตอร์) การทำงานของ IPSN ดังแสดงในรูปที่ 2

ข้าว. 2. หลักการทำงานของ IPSN: ก) ขั้นตอนการสูบน้ำ; b) ขั้นตอนการจำหน่าย; c) ไดอะแกรมเวลา

ขั้นตอนการสูบพลังงานจะดำเนินต่อไปตลอดช่วงเวลา T I ในช่วงเวลานี้สวิตช์จะปิดและดำเนินการกระแสไฟฟ้า I VT ถัดไป กระแสจะไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ L ไปยังโหลด R ซึ่งถูกปัดโดยตัวเก็บประจุเอาต์พุต C OUT ในส่วนแรกของเฟส ตัวเก็บประจุจะจ่ายกระแส I C ให้กับโหลด และในช่วงครึ่งหลัง ตัวเก็บประจุจะจ่ายกระแส I L ส่วนหนึ่งจากโหลด ขนาดของกระแส I L เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและพลังงานสะสมอยู่ในตัวเหนี่ยวนำ L และในส่วนที่สองของเฟส - บนตัวเก็บประจุ C OUT แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไดโอด V D เท่ากับ U IN (ลบแรงดันตกคร่อมทรานซิสเตอร์แบบเปิด) และไดโอดจะปิดในระหว่างเฟสนี้ - ไม่มีกระแสไหลผ่าน กระแส I R ที่ไหลผ่านโหลด R นั้นคงที่ (ส่วนต่าง I L - I C) ดังนั้นแรงดันไฟฟ้า U OUT ที่เอาต์พุตก็คงที่เช่นกัน

เฟสการคายประจุเกิดขึ้นในช่วงเวลา T P: สวิตช์เปิดอยู่และไม่มีกระแสไหลผ่าน เป็นที่รู้กันว่ากระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันที IL ในปัจจุบันลดลงอย่างต่อเนื่องไหลผ่านโหลดและปิดผ่านไดโอด V D ในส่วนแรกของเฟสนี้ ตัวเก็บประจุ C OUT ยังคงสะสมพลังงาน โดยรับส่วนหนึ่งของกระแส I L จากโหลด ในช่วงครึ่งหลังของระยะการคายประจุ ตัวเก็บประจุจะเริ่มจ่ายกระแสให้กับโหลดด้วย ในระหว่างเฟสนี้ กระแส I R ที่ไหลผ่านโหลดก็คงที่เช่นกัน ดังนั้นแรงดันไฟขาออกจึงมีเสถียรภาพเช่นกัน

พารามิเตอร์พื้นฐาน

ก่อนอื่น เราทราบว่าตามการออกแบบการใช้งาน พวกเขาแยกความแตกต่างระหว่าง IPSN ที่มีแรงดันเอาต์พุตแบบปรับได้และแบบคงที่ วงจรทั่วไปสำหรับการสลับบน IPSN ทั้งสองประเภทแสดงในรูปที่ 3 ความแตกต่างระหว่างวงจรเหล่านี้คือในกรณีแรกตัวแบ่งตัวต้านทานซึ่งกำหนดค่าของแรงดันไฟขาออกจะตั้งอยู่นอกวงจรรวมและในส่วนที่สอง , ข้างใน. ดังนั้นในกรณีแรกผู้ใช้จะตั้งค่าแรงดันไฟขาออกและในกรณีที่สองจะถูกตั้งค่าระหว่างการผลิตไมโครวงจร

ข้าว. 3. วงจรสวิตชิ่งทั่วไปสำหรับ IPSN: a) แบบปรับได้และ b) พร้อมแรงดันเอาต์พุตคงที่

พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดของ IPSN ได้แก่:

ช่วงของค่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่อนุญาต U IN_MIN…U IN_MAX
ค่าสูงสุดของกระแสเอาต์พุต (กระแสโหลด) I OUT_MAX
ค่าที่กำหนดของแรงดันเอาต์พุต U OUT (สำหรับ IPSN ที่มีค่าแรงดันเอาต์พุตคงที่) หรือช่วงของค่าแรงดันเอาต์พุต U OUT_MIN ...U OUT_MAX (สำหรับ IPSN พร้อมค่าแรงดันเอาต์พุตที่ปรับได้) วัสดุอ้างอิงมักระบุว่าค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าขาออก U OUT_MAX เท่ากับค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า U IN_MAX ในความเป็นจริงนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด ไม่ว่าในกรณีใด แรงดันเอาต์พุตจะน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุต อย่างน้อยก็เท่ากับปริมาณแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมทรานซิสเตอร์หลัก U DROP ด้วยค่ากระแสเอาท์พุตเท่ากับ เช่น 3A ค่าของ U DROP จะเป็น 0.1...1.0V (ขึ้นอยู่กับไมโครวงจร IPSN ที่เลือก) ความเท่าเทียมกันโดยประมาณของ U OUT_MAX และ U IN_MAX สามารถทำได้ที่ค่ากระแสโหลดต่ำมากเท่านั้น โปรดทราบด้วยว่ากระบวนการรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าขาออกนั้นเกี่ยวข้องกับการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าขาเข้าหลายเปอร์เซ็นต์ ควรเข้าใจความเท่าเทียมกันที่ประกาศของ U OUT_MAX และ U IN_MAX เฉพาะในแง่ที่ว่าไม่มีเหตุผลอื่นในการลด U OUT_MAX นอกเหนือจากที่ระบุไว้ข้างต้นในผลิตภัณฑ์เฉพาะ (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไม่มีข้อจำกัดที่ชัดเจนเกี่ยวกับค่าสูงสุดของ เติมปัจจัย D) ค่าของแรงดันป้อนกลับ U FB มักจะระบุเป็น U OUT_MIN ในความเป็นจริง U OUT_MIN ควรสูงกว่านี้หลายเปอร์เซ็นต์เสมอ (ด้วยเหตุผลในการรักษาเสถียรภาพเดียวกัน)
ความแม่นยำของการตั้งค่าแรงดันเอาต์พุต ตั้งเป็นเปอร์เซ็นต์ มันสมเหตุสมผลเฉพาะในกรณีของ IPSN ที่มีค่าแรงดันเอาต์พุตคงที่เนื่องจากในกรณีนี้ตัวต้านทานตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าจะอยู่ภายในไมโครวงจรและความแม่นยำของพวกมันคือพารามิเตอร์ที่ควบคุมระหว่างการผลิต ในกรณีของ IPSN ที่มีค่าแรงดันเอาต์พุตที่ปรับได้ พารามิเตอร์จะสูญเสียความหมาย เนื่องจากผู้ใช้เลือกความแม่นยำของตัวต้านทานตัวแบ่ง ในกรณีนี้เราสามารถพูดถึงขนาดของความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าขาออกที่สัมพันธ์กับค่าเฉลี่ยที่แน่นอนเท่านั้น (ความแม่นยำของสัญญาณป้อนกลับ) ขอให้เราระลึกว่าไม่ว่าในกรณีใด พารามิเตอร์นี้สำหรับการสลับตัวปรับแรงดันไฟฟ้าจะแย่กว่า 3...5 เท่าเมื่อเทียบกับตัวปรับเสถียรภาพเชิงเส้น
แรงดันตกคร่อมทรานซิสเตอร์เปิด R DS_ON ตามที่ระบุไว้แล้วพารามิเตอร์นี้เกี่ยวข้องกับการลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ของแรงดันไฟฟ้าขาออกเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า แต่มีอย่างอื่นที่สำคัญกว่า - ยิ่งค่าแนวต้านยิ่งสูง เปิดช่องพลังงานก็จะกระจายออกไปตามความร้อนมากขึ้น สำหรับไมโครวงจร IPSN สมัยใหม่ ค่าสูงถึง 300 mOhm ถือว่าคุ้มค่า ค่าที่สูงกว่าเป็นเรื่องปกติสำหรับชิปที่พัฒนาเมื่ออย่างน้อยห้าปีที่แล้ว โปรดทราบว่าค่าของ R DS_ON ไม่ใช่ค่าคงที่ แต่ขึ้นอยู่กับค่าของกระแสเอาต์พุต I OUT
ระยะเวลารอบการทำงาน T และความถี่การสลับ F SW ระยะเวลาของรอบการทำงาน T ถูกกำหนดเป็นผลรวมของช่วงเวลา T I (ระยะเวลาพัลส์) และ T P (ระยะเวลาหยุดชั่วคราว) ดังนั้น ความถี่ F SW คือส่วนกลับของระยะเวลารอบการทำงาน สำหรับบางส่วนของ IPSN ความถี่สวิตชิ่งจะเป็นค่าคงที่ที่กำหนดโดยองค์ประกอบภายในของวงจรรวม สำหรับส่วนอื่นของ IPSN ความถี่ในการสลับจะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบภายนอก (โดยปกติคือวงจร RC ภายนอก) ในกรณีนี้จะกำหนดช่วงความถี่ที่อนุญาต F SW_MIN ... F SW_MAX ความถี่ในการสวิตชิ่งที่สูงขึ้นทำให้สามารถใช้โช้คที่มีค่าความเหนี่ยวนำต่ำกว่าได้ ซึ่งส่งผลเชิงบวกต่อทั้งขนาดของผลิตภัณฑ์และราคา ระบบจ่ายไฟส่วนใหญ่ใช้การควบคุม PWM นั่นคือค่า T จะเป็นค่าคงที่ และในระหว่างกระบวนการทำให้เสถียร ค่า T I จะถูกปรับ ในกรณีนี้ค่าของ T I จะเป็นค่าคงที่และการรักษาเสถียรภาพจะดำเนินการโดยการเปลี่ยนระยะเวลาของการหยุดชั่วคราว T P ดังนั้นค่าของ T และดังนั้น F SW จึงกลายเป็นตัวแปร ในวัสดุอ้างอิงในกรณีนี้ ตามกฎแล้ว ความถี่จะถูกตั้งค่าให้สอดคล้องกับรอบการทำงานเท่ากับ 2 โปรดทราบว่าช่วงความถี่ F SW_MIN ...F SW_MAX ของความถี่ที่ปรับได้ควรแยกจากเกตพิกัดความเผื่อสำหรับค่าคงที่ ความถี่ เนื่องจากค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้มักระบุไว้ในผู้ผลิตวัสดุอ้างอิง
ปัจจัยหน้าที่ D ซึ่งเท่ากับเปอร์เซ็นต์
อัตราส่วนของ T I ต่อ T วัสดุอ้างอิงมักระบุว่า “สูงถึง 100%” เห็นได้ชัดว่านี่เป็นการพูดเกินจริง เนื่องจากหากทรานซิสเตอร์สำคัญเปิดอยู่ตลอดเวลา ก็ไม่มีกระบวนการทำให้เสถียร ในโมเดลส่วนใหญ่ที่ออกสู่ตลาดก่อนประมาณปี 2548 เนื่องจากข้อจำกัดทางเทคโนโลยีหลายประการ ค่าสัมประสิทธิ์นี้จึงถูกจำกัดไว้ที่สูงกว่า 90% ใน โมเดลที่ทันสมัย IPSN ได้เอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ส่วนใหญ่แล้ว แต่วลี "สูงถึง 100%" ไม่ควรถือตามตัวอักษร
ปัจจัยด้านประสิทธิภาพ (หรือประสิทธิภาพ) ดังที่ทราบกันดีอยู่แล้วสำหรับตัวปรับความคงตัวเชิงเส้น (โดยพื้นฐานแล้วการลดขั้นตอน) นี่คืออัตราส่วนเปอร์เซ็นต์ของแรงดันไฟฟ้าขาออกต่ออินพุตเนื่องจากค่าของกระแสอินพุตและเอาต์พุตเกือบจะเท่ากัน สำหรับการสลับความคงตัว กระแสอินพุตและเอาต์พุตอาจแตกต่างกันอย่างมาก ดังนั้นอัตราส่วนเปอร์เซ็นต์ของกำลังเอาต์พุตต่อกำลังอินพุตจึงถือเป็นประสิทธิภาพ พูดอย่างเคร่งครัดสำหรับไมโครวงจร IPSN เดียวกันค่าของสัมประสิทธิ์นี้อาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าอินพุตและเอาต์พุตปริมาณกระแสในโหลดและความถี่ในการสลับ สำหรับ IPSN ส่วนใหญ่ ประสิทธิภาพสูงสุดจะเกิดขึ้นที่ค่ากระแสโหลดในลำดับที่ 20...30% ของค่าสูงสุด ค่าที่อนุญาตดังนั้นค่าตัวเลขจึงไม่ค่อยให้ข้อมูลมากนัก ขอแนะนำให้ใช้กราฟการพึ่งพาที่ให้ไว้ในเอกสารอ้างอิงของผู้ผลิต รูปที่ 4 แสดงกราฟประสิทธิภาพของโคลงเป็นตัวอย่าง . เห็นได้ชัดว่าการใช้ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าสูงที่ค่าแรงดันอินพุตจริงต่ำไม่ได้เป็นเช่นนั้น การตัดสินใจที่ดีเนื่องจากค่าประสิทธิภาพลดลงอย่างมากเมื่อกระแสโหลดเข้าใกล้ค่าสูงสุด กราฟกลุ่มที่สองแสดงให้เห็นถึงโหมดที่ต้องการมากกว่า เนื่องจากค่าประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับความผันผวนของกระแสไฟขาออกเล็กน้อย เกณฑ์ในการเลือกตัวแปลงที่ถูกต้องนั้นไม่ได้เป็นค่าตัวเลขของประสิทธิภาพมากนัก แต่เป็นความเรียบของกราฟของฟังก์ชันของกระแสในโหลด (การไม่มี "การอุดตัน" ในบริเวณที่มีกระแสสูง ).

ข้าว. 4.

รายการที่ระบุไม่ทำให้รายการพารามิเตอร์ IPSN ทั้งหมดหมด พารามิเตอร์ที่มีนัยสำคัญน้อยกว่าสามารถพบได้ในวรรณคดี

คุณสมบัติพิเศษ
ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าพัลส์

ในกรณีส่วนใหญ่ IPSN มีหลายรายการ ฟังก์ชั่นเพิ่มเติมขยายขีดความสามารถของพวกเขา การประยุกต์ใช้จริง- ที่พบบ่อยที่สุดมีดังต่อไปนี้:

อินพุตการปิดโหลด "เปิด/ปิด" หรือ "ปิดเครื่อง" ช่วยให้คุณสามารถเปิดทรานซิสเตอร์หลักได้ และจึงตัดการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าจากโหลด โดยทั่วไปใช้สำหรับ การควบคุมระยะไกลกลุ่มของตัวปรับความเสถียรซึ่งใช้อัลกอริธึมเฉพาะสำหรับการจ่ายและปิดแรงดันไฟฟ้าแต่ละตัวในระบบจ่ายไฟ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นอินพุตสำหรับปิดเครื่องฉุกเฉินในกรณีฉุกเฉินได้
เอาต์พุตสถานะปกติ “กำลังดี” เป็นสัญญาณเอาต์พุตทั่วไปที่ยืนยันว่า IPSN อยู่ในสภาวะการทำงานปกติ ระดับสัญญาณที่ใช้งานอยู่จะเกิดขึ้นหลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการชั่วคราวจากการจ่ายแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและตามกฎแล้วจะใช้เป็นสัญญาณของความสามารถในการให้บริการของ ISPN หรือเพื่อทริกเกอร์ ISPN ถัดไปใน ระบบอนุกรมแหล่งจ่ายไฟ สาเหตุที่สามารถรีเซ็ตสัญญาณนี้ได้: แรงดันไฟฟ้าอินพุตลดลงต่ำกว่าระดับหนึ่ง แรงดันเอาต์พุตเกินช่วงที่กำหนด โหลดถูกปิดโดยสัญญาณการปิดเครื่อง เกินค่ากระแสสูงสุดในโหลด (โดยเฉพาะ ความจริงของการลัดวงจร) การปิดอุณหภูมิของโหลดและอื่น ๆ ปัจจัยที่นำมาพิจารณาในการสร้างสัญญาณนี้ขึ้นอยู่กับรุ่น IPSN เฉพาะ
พินการซิงโครไนซ์ภายนอก "ซิงค์" ให้ความสามารถในการซิงโครไนซ์ออสซิลเลเตอร์ภายในกับสัญญาณนาฬิกาภายนอก ใช้เพื่อจัดระเบียบการซิงโครไนซ์ข้อต่อของตัวปรับความเสถียรหลายตัวในระบบจ่ายไฟที่ซับซ้อน โปรดทราบว่าความถี่ของสัญญาณนาฬิกาภายนอกไม่จำเป็นต้องตรงกับความถี่ธรรมชาติของ FSW อย่างไรก็ตาม ต้องอยู่ภายในขีดจำกัดที่อนุญาตซึ่งระบุไว้ในวัสดุของผู้ผลิต
ฟังก์ชัน Soft Start ให้แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตเพิ่มขึ้นค่อนข้างช้า เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายไปที่อินพุตของ IPSN หรือเมื่อเปิดสัญญาณการปิดเครื่องที่ขอบล้ม ฟังก์ชั่นนี้ช่วยให้คุณลดกระแสไฟกระชากในโหลดเมื่อเปิดไมโครวงจร พารามิเตอร์การทำงานของวงจรซอฟต์สตาร์ทมักได้รับการแก้ไขและกำหนดไว้ ส่วนประกอบภายในโคลง IPSN บางรุ่นมีเอาต์พุต Soft Start พิเศษ ในกรณีนี้ พารามิเตอร์การเปิดตัวจะถูกกำหนดโดยค่าที่ระบุ องค์ประกอบภายนอก(ตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุ, วงจร RC) ต่อเข้ากับพินนี้
การป้องกันอุณหภูมิได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันความล้มเหลวของชิปหากคริสตัลร้อนเกินไป การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของคริสตัล (โดยไม่คำนึงถึงสาเหตุ) เหนือระดับหนึ่งจะทำให้เกิดกลไกการป้องกัน - กระแสในโหลดลดลงหรือการปิดเครื่องโดยสมบูรณ์ ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้อุณหภูมิแม่พิมพ์เพิ่มขึ้นอีกและความเสียหายต่อชิป การคืนวงจรกลับสู่โหมดรักษาแรงดันไฟฟ้าสามารถทำได้หลังจากที่ไมโครวงจรเย็นลงเท่านั้น โปรดทราบว่าการป้องกันอุณหภูมินั้นถูกนำมาใช้ในวงจรไมโคร IPSN สมัยใหม่ส่วนใหญ่ แต่ไม่มีข้อบ่งชี้แยกต่างหากสำหรับเงื่อนไขเฉพาะนี้ วิศวกรจะต้องเดาด้วยตัวเองว่าสาเหตุของการปิดโหลดนั้นเกิดจากการทำงานของการป้องกันอุณหภูมิอย่างแม่นยำ
การป้องกันกระแสประกอบด้วยการจำกัดปริมาณกระแสที่ไหลผ่านโหลดหรือการตัดการเชื่อมต่อโหลด การป้องกันจะเกิดขึ้นหากความต้านทานโหลดต่ำเกินไป (เช่น ไฟฟ้าลัดวงจร) และกระแสไฟฟ้าเกินค่าเกณฑ์ที่กำหนด ซึ่งอาจทำให้วงจรไมโครเสียหายได้ เช่นเดียวกับในกรณีก่อนหน้านี้ การวินิจฉัยภาวะนี้เป็นเรื่องที่วิศวกรกังวล

หมายเหตุสุดท้ายเกี่ยวกับพารามิเตอร์และฟังก์ชันของ IPSN ในรูปที่ 1 และ 2 มีไดโอดคายประจุ V D ในสารเพิ่มความคงตัวที่ค่อนข้างเก่า ไดโอดนี้ถูกนำมาใช้อย่างแม่นยำเหมือนไดโอดซิลิคอนภายนอก ข้อเสียของการแก้ปัญหาวงจรนี้คือแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมสูง (ประมาณ 0.6 V) คร่อมไดโอดในสถานะเปิด การออกแบบในภายหลังใช้ไดโอด Schottky ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าตกประมาณ 0.3 V ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา การออกแบบได้ใช้โซลูชันเหล่านี้สำหรับตัวแปลงไฟฟ้าแรงสูงเท่านั้น ในผลิตภัณฑ์ที่ทันสมัยที่สุด ไดโอดคายประจุถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของทรานซิสเตอร์สนามผลภายในที่ทำงานในแอนติเฟสกับทรานซิสเตอร์หลัก ในกรณีนี้แรงดันตกคร่อมจะถูกกำหนดโดยความต้านทานของช่องเปิดและที่กระแสโหลดต่ำจะให้กำไรเพิ่มเติม ตัวคงตัวที่ใช้การออกแบบวงจรนี้เรียกว่าซิงโครนัส โปรดทราบว่าความสามารถในการทำงานจากสัญญาณนาฬิกาภายนอกและคำว่า "ซิงโครนัส" นั้นไม่เกี่ยวข้องกันแต่อย่างใด

ด้วยแรงดันไฟฟ้าอินพุตต่ำ

เมื่อพิจารณาข้อเท็จจริงที่ว่ากลุ่มผลิตภัณฑ์ของ STMicroelectronics มี IPSN ประมาณ 70 ประเภทพร้อมทรานซิสเตอร์หลักในตัว จึงสมเหตุสมผลที่จะจัดระบบความหลากหลายทั้งหมด หากเราใช้พารามิเตอร์เช่นค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าอินพุตเป็นเกณฑ์ก็สามารถแยกแยะกลุ่มได้สี่กลุ่ม:

1. IPSN ที่มีแรงดันไฟฟ้าอินพุตต่ำ (6 V หรือน้อยกว่า)

2. IPSN พร้อมแรงดันไฟฟ้าอินพุต 10...28 V;

3. IPSN พร้อมแรงดันไฟฟ้าอินพุต 36…38 V;

4. IPSN ที่มีแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูง (46 V ขึ้นไป)

พารามิเตอร์ของสารเพิ่มความคงตัวของกลุ่มแรกแสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1. IPSN ที่มีแรงดันไฟฟ้าอินพุตต่ำ

ชื่อ	ออก ปัจจุบัน, ก	ป้อนข้อมูล แรงดันไฟฟ้า, วี		วันหยุด แรงดันไฟฟ้า, วี		ประสิทธิภาพ, %	ความถี่การสลับ, kHz		ฟังก์ชั่นและแฟล็ก
	ฉันออก	วี อิน		วี ออก		ชม.	FSW	อาร์ ดีสัน	เปิด/ปิด	ซิงค์ เข็มหมุด	อ่อนนุ่ม เริ่ม	เปา ดี
	สูงสุด	นาที	สูงสุด	นาที	สูงสุด	สูงสุด	พิมพ์	อาร์ ดีสัน	เปิด/ปิด	ซิงค์ เข็มหมุด	อ่อนนุ่ม เริ่ม	เปา ดี
L6925D	0,8	2,7	5,5	0,6	5,5	95	600	240	+	+	+	+
L6926	0,8	2,0	5,5	0,6	5,5	95	600	240	+	+	+	+
L6928	0,8	2,0	5,5	0,6	5,5	95	1450	240	+	+	+	+
PM8903A	3,0	2,8	6,0	0,6	6,0	96	1100	35	+	+	+	+
ST1S06A	1,5	2,7	6,0	0,8	5,0	92	1500	150	+	–	+	–
ST1S09	2,0	4,5	5,5	0,8	5,0	95	1500	100	*	–	+	+
ST1S12	0,7	2,5	5,5	0,6	5,0	92	1700	250	+		+	–
ST1S15	0,5	2,3	5,5	แก้ไข. 1.82 และ 2.8 โวลต์		90	6000	350	+	–	+	–
ST1S30	3,0	2,7	6,0	0,8	5,0	85	1500	100	*	–	+	+
ST1S31	3,0	2,8	5,5	0,8	5,5	95	1500	60	+	–	+	–
ST1S32	4,0	2,8	5,5	0,8	5,5	95	1500	60	+	–	+	–
* – ฟังก์ชั่นนี้ใช้ไม่ได้กับทุกเวอร์ชัน

ย้อนกลับไปในปี 2548 สายความคงตัวประเภทนี้ไม่สมบูรณ์ มันถูกจำกัดไว้แค่ไมโครวงจร ไมโครวงจรเหล่านี้มี ลักษณะที่ดี: มีความแม่นยำและประสิทธิภาพสูง ไม่มีข้อจำกัดด้านค่า Duty Cycle สามารถปรับความถี่เมื่อทำงานจากสัญญาณนาฬิกาภายนอก ค่า RDSON ที่ยอมรับได้ ทั้งหมดนี้ทำให้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้เป็นที่ต้องการในปัจจุบัน ข้อเสียเปรียบที่สำคัญคือกระแสไฟขาออกสูงสุดต่ำ ไม่มีความคงตัวสำหรับกระแสโหลด 1 A และสูงกว่าในสาย IPSN แรงดันต่ำจาก STMicroelectronics ต่อจากนั้นช่องว่างนี้ถูกกำจัด: ประการแรกความคงตัวสำหรับ 1.5 และ 2 A (และ) ปรากฏขึ้นและใน ปีที่ผ่านมา- ที่ 3 และ 4 A ( , และ ). นอกจากการเพิ่มกระแสไฟขาออกแล้ว ความถี่ในการสวิตชิ่งยังเพิ่มขึ้น ค่าความต้านทานของช่องเปิดก็ลดลง ซึ่งส่งผลเชิงบวกต่อคุณสมบัติของผู้บริโภคของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย นอกจากนี้เรายังสังเกตการเกิดขึ้นของไมโครวงจร IPSN ที่มีแรงดันเอาต์พุตคงที่ ( และ ) - มีผลิตภัณฑ์ดังกล่าวไม่มากนักในสาย STMicroelectronics นวัตกรรมล่าสุดด้วยค่า RDSON 35 mOhm ถือเป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรมซึ่งเมื่อรวมกับความกว้าง ฟังก์ชั่นสัญญาว่าจะมีโอกาสที่ดีสำหรับผลิตภัณฑ์นี้

พื้นที่หลักของการใช้ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้คือ อุปกรณ์เคลื่อนที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่กว้างช่วยให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ทำงานได้อย่างเสถียรในระดับการชาร์จที่แตกต่างกัน แบตเตอรี่และประสิทธิภาพสูงช่วยลดการแปลงพลังงานอินพุตเป็นความร้อน กรณีหลังนี้กำหนดข้อดีของการสลับตัวกันโคลงเหนือตัวเชิงเส้นในแอปพลิเคชันผู้ใช้นี้

โดยทั่วไปกลุ่ม STMicroelectronics นี้กำลังพัฒนาค่อนข้างแบบไดนามิก - ประมาณครึ่งหนึ่งของสายการผลิตทั้งหมดปรากฏตัวในตลาดในช่วง 3-4 ปีที่ผ่านมา

การเปลี่ยนความคงตัวของบั๊ก
ด้วยแรงดันไฟเข้า 10…28 V

พารามิเตอร์ของตัวแปลงของกลุ่มนี้แสดงไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2. IPSN พร้อมแรงดันไฟฟ้าอินพุต 10…28 V

ชื่อ	ออก ปัจจุบัน, ก	ป้อนข้อมูล แรงดันไฟฟ้า, วี		วันหยุด แรงดันไฟฟ้า, วี		ประสิทธิภาพ, %	ความถี่การสลับ, kHz	ความต้านทานของช่องเปิด, mOhm	ฟังก์ชั่นและแฟล็ก
	ฉันออก	วี อิน		วี ออก		ชม.	FSW	อาร์ ดีสัน	เปิด/ปิด	ซิงค์ เข็มหมุด	อ่อนนุ่ม เริ่ม	เปา ดี
	สูงสุด	นาที	สูงสุด	นาที	สูงสุด	สูงสุด	พิมพ์	อาร์ ดีสัน	เปิด/ปิด	ซิงค์ เข็มหมุด	อ่อนนุ่ม เริ่ม	เปา ดี
L5980	0,7	2,9	18,0	0,6	18,0	93	250…1000	140	+	+	+	–
L5981	1,0	2,9	18,0	0,6	18,0	93	250…1000	140	+	+	+	–
L5983	1,5	2,9	18,0	0,6	18,0	93	250…1000	140	+	+	+	–
L5985	2,0	2,9	18,0	0,6	18,0	93	250…1000	140	+	+	+	–
L5986	2,5	2,9	18,0	0,6	18,0	93	250…1000	140	+	+	+	–
L5987	3,0	2,9	18,0	0,6	18,0	93	250…1000	140	+	+	+	–
L5988D	4,0	2,9	18,0	0,6	18,0	95	400…1000	120	+	+	+	–
L5989D	4,0	2,9	18,0	0,6	18,0	95	400…1000	120	+	–	+	+
L7980	2,0	4,5	28,0	0,6	28,0	93	250…1000	160	+	+	+	–
L7981	3,0	4,5	28,0	0,6	28,0	93	250…1000	160	+	+	+	–
ST1CC40	2,0	3,0	18,0	0,1	18,0	ไม่มี	850	95	+	–	+	–
ST1S03	1,5	2,7	16,0	0,8	12,0	79	1500	280	–	–	+	–
ST1S10	3,0	2,7	18,0	0,8	16,0	95	900	120	+	+	+	–
ST1S40	3,0	4,0	18,0	0,8	18,0	95	850	95	+	–	+	–
ST1S41	4,0	4,0	18,0	0,8	18,0	95	850	95	+	–	+	–
ST763AC	0,5	3,3	11,0	แก้ไข. 3.3		90	200	1000	+	–	+	–

แปดปีที่แล้วกลุ่มนี้แสดงโดยไมโครวงจรเท่านั้น , และมีแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงถึง 11 V ช่วงตั้งแต่ 16 ถึง 28 V ยังคงว่างเปล่า จากการแก้ไขทั้งหมดที่ระบุไว้เท่านั้น , แต่พารามิเตอร์ของ IPSN นี้ไม่สอดคล้องกับข้อกำหนดสมัยใหม่ เราสามารถสรุปได้ว่าในช่วงเวลานี้ระบบการตั้งชื่อของกลุ่มที่อยู่ระหว่างการพิจารณาได้รับการอัปเดตอย่างสมบูรณ์

ปัจจุบันฐานของกลุ่มนี้คือไมโครวงจร . สายนี้ออกแบบมาสำหรับช่วงกระแสโหลดทั้งหมดตั้งแต่ 0.7 ถึง 4 A มีฟังก์ชั่นพิเศษครบชุด ความถี่สวิตชิ่งสามารถปรับได้ในช่วงกว้างพอสมควร ไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับค่ารอบการทำงาน ประสิทธิภาพ และการเปิด -ค่าความต้านทานของช่องสัญญาณตรงตามข้อกำหนดที่ทันสมัย มีข้อเสียที่สำคัญสองประการในชุดนี้ ประการแรกไม่มีไดโอดคายประจุในตัว (ยกเว้นวงจรไมโครที่มีส่วนต่อท้าย D) ความถูกต้องของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออกค่อนข้างสูง (2%) แต่การมีองค์ประกอบภายนอกตั้งแต่สามองค์ประกอบขึ้นไปในวงจรชดเชยผลป้อนกลับนั้นไม่ถือเป็นข้อได้เปรียบ วงจรไมโครแตกต่างจากซีรีส์ L598x ในช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่การออกแบบวงจร ส่งผลให้ข้อดีและข้อเสียคล้ายกับตระกูล L598x ดังตัวอย่างรูปที่ 5 แสดงให้เห็น แผนภาพทั่วไปเปิดไมโครวงจรสามแอมป์ นอกจากนี้ยังมีไดโอดคายประจุ D และองค์ประกอบวงจรชดเชย R4, C4 และ C5 อินพุต F SW และ SYNCH ยังคงว่าง ดังนั้นคอนเวอร์เตอร์จึงทำงานจากออสซิลเลเตอร์ภายในที่มีความถี่เริ่มต้น F SW

เมื่อเร็ว ๆ นี้ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่งได้รับความนิยมค่อนข้างมากเนื่องจากมีขนาดกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพค่อนข้างสูงและในอนาคตอันใกล้พวกเขาจะเข้ามาแทนที่วงจรแอนะล็อกเก่าที่ดีอย่างสมบูรณ์
ตอนนี้สองสามดอลลาร์ในประเทศจีนคุณสามารถซื้อโมดูลตัวแปลง DC-DC สำเร็จรูปที่ให้การควบคุมแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตมีความสามารถในการ จำกัด กระแสและทำงานในแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่หลากหลาย

ชิปยอดนิยมที่สร้างตัวกันโคลงคือ LM2596 แรงดันไฟสูงสุด 35 โวลต์ กระแสสูงสุด 3 แอมแปร์ ไมโครเซอร์กิตทำงานในโหมดพัลส์ความร้อนบนนั้นไม่แข็งแกร่งมากภายใต้โหลดที่ค่อนข้างน่าประทับใจ แต่ก็มีขนาดกะทัดรัดและมีค่าใช้จ่ายเพียงเล็กน้อย

ด้วยการเพิ่ม op-amp คุณสามารถจำกัดกระแสเอาต์พุตได้ ฉันจะพูดเพิ่มเติม - ความเสถียรของกระแสหรืออีกนัยหนึ่ง - กระแสจะถูกเก็บไว้ที่ระดับที่ตั้งไว้โดยไม่คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้า
โมดูลดังกล่าวมีขนาดค่อนข้างเล็กและสามารถติดตั้งเข้ากับแหล่งจ่ายไฟและเครื่องชาร์จแบบโฮมเมดได้ เมื่อเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์แบบดิจิทัลเข้ากับเอาต์พุต เราจะรู้ว่าแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตอยู่ที่เท่าใด -

ตัวบอร์ดมีตัวต้านทานแบบทริมเมอร์เพื่อจำกัดกระแสไฟเอาท์พุตและควบคุมแรงดันไฟฟ้า ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตจะอนุญาตให้ติดตั้งโมดูลดังกล่าวในรถยนต์โดยเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายออนบอร์ด 12 โวลต์ สิ่งนี้จะให้อะไรเราบ้าง?

1) เครื่องชาร์จอเนกประสงค์ที่มีกระแสไฟสูง คุณสามารถชาร์จสมาร์ทโฟน แท็บเล็ต เครื่องเล่นและเครื่องเล่นอื่นๆ เครื่องนำทาง และระบบรักษาความปลอดภัยแบบพกพาได้ และคุณสามารถเชื่อมต่อสมาร์ทโฟน 2-3 เครื่องเข้ากับอุปกรณ์ได้ในเวลาเดียวกัน และทั้งหมดจะชาร์จได้ดีเท่ากัน
2) เชื่อมต่ออุปกรณ์กับอะแดปเตอร์แล็ปท็อปตั้งค่าเอาต์พุตเป็น 14-15 โวลต์และชาร์จแบตเตอรี่ได้ตามใจชอบ! 3 แอมแปร์เป็นกระแสที่ค่อนข้างมากสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์แม้ว่าจะต้องติดตั้งบอร์ดคอนเวอร์เตอร์บนหม้อน้ำขนาดเล็กก็ตาม

คุณไม่สามารถโต้เถียงกับประโยชน์ของบอร์ดได้อย่างแน่นอนและมีค่าใช้จ่ายเพนนี (ไม่เกิน 2-3 ดอลลาร์สหรัฐ) คุณสามารถสร้างบอร์ดเดียวกันที่บ้านได้หากมีส่วนประกอบบางอย่างแม้ว่าโมดูลสำเร็จรูปจะมีราคาน้อยกว่าส่วนประกอบแต่ละชิ้นมากก็ตาม

แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการคู่ หน่วยจำกัดกระแสถูกสร้างขึ้นบนองค์ประกอบ oh ตัวแรก และตัวแสดงถูกสร้างขึ้นบนองค์ประกอบที่สอง ตัวไมโครเซอร์กิตนั้นมีสายรัด พาวเวอร์โช้คที่สามารถพันได้อย่างอิสระ และตัวควบคุมคู่หนึ่ง วงจรแทบจะไม่ร้อนมากเกินไปที่กระแสต่ำ - แต่แผงระบายความร้อนขนาดเล็กจะไม่เจ็บ

ในบทความนี้คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับ:

เราแต่ละคนใช้ปริมาณมาก เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ- จำนวนมากต้องการพลังงานไฟฟ้าแรงดันต่ำ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือใช้ไฟฟ้าซึ่งไม่ได้มีแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์ แต่ควรมีตั้งแต่ 1 ถึง 25 โวลต์

แน่นอนว่ามีการใช้อุปกรณ์พิเศษเพื่อจ่ายไฟฟ้าด้วยจำนวนโวลต์ดังกล่าว อย่างไรก็ตามปัญหาไม่ได้เกิดขึ้นในการลดแรงดันไฟฟ้า แต่ในการรักษาระดับให้คงที่

ในการทำเช่นนี้คุณสามารถใช้อุปกรณ์รักษาเสถียรภาพเชิงเส้นได้ อย่างไรก็ตามการแก้ปัญหาดังกล่าวจะเป็นความสุขที่ยุ่งยากมาก งานนี้จะดำเนินการในอุดมคติโดยตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่ง

โคลงชีพจรแบบถอดประกอบ

หากเราเปรียบเทียบอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพของพัลส์และเชิงเส้น ความแตกต่างหลักอยู่ที่การทำงานขององค์ประกอบควบคุม ในอุปกรณ์ประเภทแรก องค์ประกอบนี้ทำงานเหมือนกุญแจ กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คืออยู่ในสถานะปิดหรือเปิด

องค์ประกอบหลักของอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพพัลส์คือการควบคุมและบูรณาการองค์ประกอบต่างๆ ประการแรกช่วยให้มั่นใจได้ถึงการจ่ายและการหยุดชะงักของกระแสไฟฟ้า ภารกิจที่สองคือการสะสมกระแสไฟฟ้าและค่อยๆปล่อยลงสู่โหลด

หลักการทำงานของตัวแปลงพัลส์

หลักการทำงานของเครื่องควบคุมชีพจร

หลักการสำคัญของการทำงานคือเมื่อปิดองค์ประกอบควบคุม พลังงานไฟฟ้าจะถูกสะสมในองค์ประกอบที่รวมเข้าด้วยกัน การสะสมนี้สังเกตได้จากการเพิ่มแรงดันไฟฟ้า หลังจากปิดองค์ประกอบควบคุมแล้ว เช่น เปิดสายจ่ายไฟฟ้า ส่วนประกอบที่รวมเข้าด้วยกันจะปล่อยกระแสไฟฟ้า และค่อยๆ ลดแรงดันไฟฟ้าลง ด้วยวิธีการทำงานนี้อุปกรณ์รักษาเสถียรภาพพัลส์จึงไม่ใช้พลังงานจำนวนมากและสามารถมีขนาดเล็กได้

องค์ประกอบควบคุมอาจเป็นไทริสเตอร์ ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ หรือทรานซิสเตอร์แบบสนามแม่เหล็ก โช้ค แบตเตอรี่ หรือตัวเก็บประจุสามารถใช้เป็นองค์ประกอบในการบูรณาการได้

โปรดทราบว่าอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพพัลส์สามารถทำงานได้ในสองส่วน ในรูปแบบต่างๆ- ประการแรกเกี่ยวข้องกับการใช้การปรับความกว้างพัลส์ (PWM) อย่างที่สองคือทริกเกอร์ Schmitt ทั้งทริกเกอร์ PWM และ Schmitt ใช้เพื่อควบคุมสวิตช์ของอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพ

โคลงโดยใช้ PWM

เครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบสวิตชิ่งซึ่งทำงานบนพื้นฐานของ PWM นอกเหนือจากสวิตช์และตัวรวมประกอบด้วย:

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า;
เครื่องขยายเสียงปฏิบัติการ
โมดูเลเตอร์

การทำงานของสวิตช์โดยตรงขึ้นอยู่กับระดับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและรอบการทำงานของพัลส์ ลักษณะสุดท้ายได้รับอิทธิพลจากความถี่ของเครื่องกำเนิดและความจุของตัวรวมระบบ เมื่อสวิตช์เปิดขึ้น กระบวนการถ่ายโอนไฟฟ้าจากผู้ประกอบไปยังโหลดจะเริ่มขึ้น

แผนผังของโคลง PWM

ในกรณีนี้ แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานจะเปรียบเทียบระดับของแรงดันเอาต์พุตและแรงดันอ้างอิง กำหนดความแตกต่าง และส่งเกนที่ต้องการไปยังโมดูเลเตอร์ โมดูเลเตอร์นี้จะแปลงพัลส์ที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้เป็นพัลส์สี่เหลี่ยม

พัลส์สุดท้ายมีลักษณะเฉพาะด้วยการเบี่ยงเบนรอบหน้าที่เดียวกัน ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างระหว่างแรงดันเอาต์พุตและแรงดันอ้างอิง แรงกระตุ้นเหล่านี้เองที่กำหนดพฤติกรรมของคีย์

นั่นคือเมื่อถึงรอบการทำงานที่แน่นอน สวิตช์สามารถปิดหรือเปิดได้ ปรากฎว่าแรงกระตุ้นมีบทบาทสำคัญในตัวปรับความเสถียรเหล่านี้ นี่คือที่มาของชื่ออุปกรณ์เหล่านี้

ตัวแปลงทริกเกอร์ Schmitt

อุปกรณ์รักษาเสถียรภาพพัลส์ที่ใช้ทริกเกอร์ Schmitt จะไม่มีส่วนประกอบจำนวนมากเหมือนในอุปกรณ์ประเภทก่อนหน้าอีกต่อไป ที่นี่องค์ประกอบหลักคือทริกเกอร์ Schmitt ซึ่งรวมถึงตัวเปรียบเทียบ งานของผู้เปรียบเทียบคือการเปรียบเทียบระดับแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตกับระดับสูงสุดที่อนุญาต

โคลงพร้อมทริกเกอร์ Schmitt

เมื่อแรงดันเอาต์พุตเกินระดับสูงสุด ทริกเกอร์จะสลับไปที่ตำแหน่งศูนย์และเปิดสวิตช์ ในเวลานี้ตัวเหนี่ยวนำหรือตัวเก็บประจุถูกปล่อยออกมา แน่นอนว่าลักษณะของกระแสไฟฟ้านั้นได้รับการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องโดยตัวเปรียบเทียบดังกล่าว

จากนั้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่าระดับที่ต้องการ เฟส "0" จะเปลี่ยนเป็นเฟส "1" ถัดไปกุญแจถูกปิดและ กระแสไฟฟ้าไปที่ผู้รวมระบบ

ข้อดีของตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบพัลส์คือวงจรและการออกแบบค่อนข้างง่าย อย่างไรก็ตามไม่สามารถใช้ได้ในทุกกรณี

เป็นที่น่าสังเกตว่าอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพพัลส์สามารถทำงานได้ในบางทิศทางเท่านั้น สิ่งที่เราหมายถึงในที่นี้ก็คือ พวกมันสามารถเป็นได้ทั้งขาลงหรือขาขึ้นล้วนๆ นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ดังกล่าวอีกสองประเภท ได้แก่ การกลับด้านและอุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าโดยพลการ

แผนผังของอุปกรณ์ลดการสั่นไหวของพัลส์

ในอนาคตเราจะพิจารณาวงจรของอุปกรณ์ลดเสถียรภาพพัลส์ ประกอบด้วย:

ควบคุมทรานซิสเตอร์หรือสวิตช์ประเภทอื่น
ตัวเหนี่ยวนำ
ตัวเก็บประจุ
ไดโอด
โหลด
อุปกรณ์ควบคุม

หน่วยที่จะสะสมแหล่งจ่ายไฟฟ้าประกอบด้วยตัวขดลวด (ตัวเหนี่ยวนำ) และตัวเก็บประจุ

ในขณะที่เชื่อมต่อสวิตช์ (ในกรณีของเราคือทรานซิสเตอร์) กระแสจะไหลไปที่คอยล์และตัวเก็บประจุ ไดโอดอยู่ในสถานะปิด นั่นคือมันไม่สามารถผ่านกระแสได้

พลังงานเริ่มต้นจะถูกตรวจสอบโดยอุปกรณ์ควบคุมซึ่งในเวลาที่เหมาะสมจะปิดกุญแจนั่นคือทำให้กุญแจอยู่ในสถานะตัดไฟ เมื่อสวิตช์อยู่ในสถานะนี้จะมีกระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำลดลง

บั๊กโคลงชีพจร

ในกรณีนี้ทิศทางของแรงดันไฟฟ้าในตัวเหนี่ยวนำเปลี่ยนแปลงและเป็นผลให้กระแสได้รับแรงดันไฟฟ้าค่าซึ่งเป็นความแตกต่างระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำตัวเองของขดลวดและจำนวนโวลต์ที่ อินพุต ในเวลานี้ไดโอดจะเปิดขึ้นและตัวเหนี่ยวนำจะจ่ายกระแสให้กับโหลดที่ผ่านเข้าไป

เมื่อการจ่ายไฟฟ้าหมด กุญแจจะถูกเชื่อมต่อ ไดโอดจะถูกปิด และตัวเหนี่ยวนำจะถูกชาร์จ นั่นคือทุกอย่างเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า
ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่งแบบสเต็ปอัพทำงานในลักษณะเดียวกับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์ อุปกรณ์ป้องกันการสั่นไหวแบบกลับด้านมีลักษณะเป็นอัลกอริธึมการทำงานที่คล้ายกัน แน่นอนว่างานของเขามีความแตกต่างกัน

ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างอุปกรณ์เพิ่มพัลส์คือแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและแรงดันไฟฟ้าของขดลวดมีทิศทางเดียวกัน ด้วยเหตุนี้จึงสรุปผลได้ ตัวกันโคลงของสวิตช์จะวางโช้คก่อน จากนั้นจึงใส่ทรานซิสเตอร์และไดโอด

ในอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพแบบกลับด้าน ทิศทางของ EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองของคอยล์จะเหมือนกับในอุปกรณ์แบบสเต็ปดาวน์ ขณะที่สวิตช์เชื่อมต่ออยู่และไดโอดปิด ตัวเก็บประจุจะจ่ายไฟ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถประกอบได้ด้วยมือของคุณเอง

คำแนะนำที่เป็นประโยชน์: แทนที่จะใช้ไดโอด คุณสามารถใช้สวิตช์ (ไทริสเตอร์หรือทรานซิสเตอร์) อย่างไรก็ตาม พวกเขาจะต้องดำเนินการที่ตรงกันข้ามกับคีย์หลัก กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อคีย์หลักปิด คีย์ควรเปิดแทนไดโอด และในทางกลับกัน

จากโครงสร้างที่กำหนดไว้ข้างต้นของตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่มีการควบคุมแบบพัลส์ จึงสามารถกำหนดคุณสมบัติที่ถือว่าเป็นข้อดีและข้อเสียได้

ข้อดี

ข้อดีของอุปกรณ์เหล่านี้คือ:

มันค่อนข้างง่ายที่จะบรรลุถึงความเสถียรซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์ที่สูงมาก
ประสิทธิภาพระดับสูง เนื่องจากทรานซิสเตอร์ทำงานในอัลกอริธึมสวิตช์ จึงเกิดการกระจายพลังงานต่ำ การกระจายนี้น้อยกว่าในอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพเชิงเส้นอย่างมาก
ความสามารถในการปรับแรงดันไฟฟ้าให้เท่ากันซึ่งที่อินพุตสามารถผันผวนได้ในช่วงกว้างมาก หากกระแสคงที่ ช่วงนี้อาจอยู่ระหว่าง 1 ถึง 75 โวลต์ หากกระแสสลับกัน ช่วงนี้อาจผันผวนได้ระหว่าง 90-260 โวลต์
ขาดความไวต่อความถี่แรงดันไฟฟ้าอินพุตและคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟ
พารามิเตอร์เอาต์พุตสุดท้ายค่อนข้างเสถียรแม้ว่าจะเกิดการเปลี่ยนแปลงกระแสขนาดใหญ่มากก็ตาม
แรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมที่ออกมาจากอุปกรณ์พัลส์จะอยู่ในช่วงมิลลิโวลต์เสมอและไม่ขึ้นอยู่กับกำลังของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อหรือส่วนประกอบต่างๆ
ระบบกันโคลงจะเปิดอย่างนุ่มนวลเสมอ ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟขาออกไม่ได้มีลักษณะเฉพาะด้วยการกระโดด แม้ว่าควรสังเกตด้วยว่าเมื่อเปิดเครื่องครั้งแรกกระแสไฟกระชากจะสูง อย่างไรก็ตาม เพื่อขจัดปรากฏการณ์นี้ เทอร์มิสเตอร์จึงถูกนำมาใช้ซึ่งมี TCR เป็นลบ
ค่ามวลและขนาดน้อย

ข้อบกพร่อง

หากเราพูดถึงข้อเสียของอุปกรณ์ป้องกันการสั่นไหวเหล่านี้ มันอยู่ที่ความซับซ้อนของอุปกรณ์ เนื่องจากมีส่วนประกอบต่าง ๆ จำนวนมากที่สามารถล้มเหลวได้อย่างรวดเร็วและวิธีการทำงานเฉพาะอุปกรณ์จึงไม่สามารถมีความน่าเชื่อถือในระดับสูงได้
เขาเผชิญหน้าอยู่ตลอดเวลา ไฟฟ้าแรงสูง- ในระหว่างการทำงาน การสลับเกิดขึ้นบ่อยครั้งและสังเกตสภาวะอุณหภูมิที่ยากลำบากสำหรับคริสตัลไดโอด ซึ่งส่งผลกระทบอย่างชัดเจนต่อความเหมาะสมในการแก้ไขในปัจจุบัน
การสลับสวิตช์บ่อยครั้งทำให้เกิดการรบกวนความถี่ จำนวนของพวกเขามีขนาดใหญ่มากและนี่เป็นปัจจัยลบ

คำแนะนำที่เป็นประโยชน์: เพื่อขจัดข้อบกพร่องนี้คุณต้องใช้ตัวกรองพิเศษ

มีการติดตั้งทั้งที่ทางเข้าและทางออก ในกรณีที่จำเป็นต้องซ่อมแซมก็มีปัญหาเช่นกัน เป็นที่น่าสังเกตว่าผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญจะไม่สามารถแก้ไขรายละเอียดได้
งานซ่อมแซมสามารถทำได้โดยผู้ที่มีความเชี่ยวชาญในตัวแปลงปัจจุบันและมี ปริมาณที่ต้องการทักษะ กล่าวอีกนัยหนึ่งหากอุปกรณ์ดังกล่าวไหม้และผู้ใช้ไม่มีความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของอุปกรณ์ก็ควรนำไปซ่อมที่ บริษัท ที่เชี่ยวชาญจะดีกว่า
นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องยากสำหรับผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญในการกำหนดค่าตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่งซึ่งอาจรวมถึง 12 โวลต์หรือจำนวนโวลต์อื่น
หากไทริสเตอร์หรือสวิตช์อื่นๆ ล้มเหลว อาจเกิดผลที่ตามมาที่ซับซ้อนมากที่เอาท์พุตได้
ข้อเสียรวมถึงความจำเป็นในการใช้อุปกรณ์ที่จะชดเชยตัวประกอบกำลัง ผู้เชี่ยวชาญบางคนทราบด้วยว่าอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพดังกล่าวมีราคาแพงและไม่สามารถอวดอ้างได้ จำนวนมากโมเดล

พื้นที่ใช้งาน

แต่ถึงกระนั้นก็สามารถใช้สารเพิ่มความคงตัวดังกล่าวได้ในหลายพื้นที่ อย่างไรก็ตามมีการใช้กันมากที่สุดในอุปกรณ์นำทางด้วยวิทยุและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

นอกจากนี้ มักใช้กับโทรทัศน์ LCD และจอภาพ LCD อุปกรณ์จ่ายไฟสำหรับระบบดิจิทัล รวมถึงอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าแรงดันต่ำ

คำแนะนำที่เป็นประโยชน์: อุปกรณ์ป้องกันเสถียรภาพพัลส์มักใช้ในเครือข่าย AC อุปกรณ์เหล่านี้แปลงกระแสดังกล่าวเป็นกระแสตรงแม้ว่าจะจำเป็นต้องเชื่อมต่อผู้ใช้ที่ต้องการก็ตาม กระแสสลับจากนั้นคุณจะต้องเชื่อมต่อตัวกรอง anti-aliasing และวงจรเรียงกระแสที่อินพุต

เป็นที่น่าสังเกตว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงต่ำใด ๆ จำเป็นต้องใช้ตัวปรับความเสถียรดังกล่าว นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ต่างๆ และจ่ายไฟให้กับ LED กำลังสูงได้โดยตรง

รูปร่าง

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น ตัวแปลงกระแสแบบพัลส์มีลักษณะเป็นขนาดเล็ก ขนาดและรูปลักษณ์ขึ้นอยู่กับช่วงของโวลต์อินพุตที่ได้รับการออกแบบ

หากได้รับการออกแบบมาให้ทำงานโดยใช้แรงดันไฟฟ้าอินพุตต่ำมาก อาจประกอบด้วยกล่องพลาสติกขนาดเล็กสำหรับต่อสายไฟจำนวนหนึ่ง

ตัวปรับเสถียรซึ่งออกแบบมาสำหรับโวลต์อินพุตจำนวนมากนั้นเป็นวงจรขนาดเล็กที่มีสายไฟทั้งหมดอยู่และส่วนประกอบทั้งหมดเชื่อมต่ออยู่ คุณได้เรียนรู้เกี่ยวกับพวกเขาแล้ว

ลักษณะที่ปรากฏของอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพเหล่านี้ยังขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การใช้งานด้วย หากมีเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าที่มีการควบคุม (สลับ) ตัวแบ่งตัวต้านทานจะถูกวางไว้นอกวงจรรวม ในกรณีที่อุปกรณ์มีจำนวนโวลต์คงที่ตัวแบ่งนี้จะอยู่ในวงจรไมโครอยู่แล้ว

คุณสมบัติที่สำคัญ

เมื่อเลือกตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่งที่สามารถสร้างโวลต์คงที่ 5V หรือจำนวนโวลต์อื่นได้ ให้คำนึงถึงคุณสมบัติหลายประการ

ครั้งแรกและมากที่สุด ลักษณะสำคัญคือค่าของแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดและสูงสุดที่จะเข้าสู่โคลงนั่นเอง ขีดจำกัดบนและล่างของคุณลักษณะนี้ได้ถูกบันทึกไว้แล้ว

พารามิเตอร์ที่สำคัญอันดับสองคือค่ามากที่สุด ระดับสูงกระแสไฟขาออก

ลักษณะสำคัญประการที่สามคือระดับแรงดันไฟขาออกที่ระบุ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือสเปกตรัมของปริมาณที่สามารถพบได้ เป็นที่น่าสังเกตว่าผู้เชี่ยวชาญหลายคนอ้างว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออกสูงสุดเท่ากัน

อย่างไรก็ตามในความเป็นจริงไม่เป็นเช่นนั้น เหตุผลก็คือโวลต์อินพุตลดลงที่สวิตช์ทรานซิสเตอร์ ผลลัพธ์ที่ได้คือจำนวนโวลต์ที่เอาต์พุตน้อยลงเล็กน้อย ความเท่าเทียมกันสามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อกระแสโหลดมีขนาดเล็กมากเท่านั้น เช่นเดียวกับค่าต่ำสุด

ลักษณะสำคัญของตัวแปลงพัลส์คือความแม่นยำของแรงดันไฟขาออก

คำแนะนำที่เป็นประโยชน์: คุณควรใส่ใจกับตัวบ่งชี้นี้เมื่ออุปกรณ์รักษาเสถียรภาพให้เอาต์พุตเป็นจำนวนโวลต์คงที่

เหตุผลก็คือตัวต้านทานตั้งอยู่ตรงกลางของคอนเวอร์เตอร์และมีการกำหนดการทำงานที่แน่นอนในการผลิต เมื่อผู้ใช้ปรับจำนวนโวลต์เอาท์พุต ความแม่นยำก็จะถูกปรับด้วย

เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่งแบบปรับได้ได้รับการออกแบบทั้งสำหรับการติดตั้งในอุปกรณ์วิทยุสมัครเล่นที่มีแรงดันเอาต์พุตคงที่ และสำหรับแหล่งจ่ายไฟในห้องปฏิบัติการที่มีแรงดันเอาต์พุตแบบปรับได้ เนื่องจากโคลงทำงานในโหมดพัลส์ จึงมีประสิทธิภาพสูง และไม่ต้องใช้แผงระบายความร้อนขนาดใหญ่ ต่างจากลิเนียร์สเตบิไลเซอร์ โมดูลนี้สร้างบนบอร์ดที่มีพื้นผิวอลูมิเนียมซึ่งช่วยให้คุณสามารถลบกระแสไฟขาออกได้สูงถึง 2 A เป็นเวลานานโดยไม่ต้องติดตั้งแผงระบายความร้อนเพิ่มเติม สำหรับกระแสที่มากกว่า 2 A จะต้องติดหม้อน้ำที่มีพื้นที่อย่างน้อย 145 ตร.ซม. ที่ด้านหลังของโมดูล สามารถติดตั้งหม้อน้ำได้ด้วยสกรู เพื่อจุดประสงค์นี้ จึงมีรูสองรูในโมดูล เพื่อการถ่ายเทความร้อนสูงสุด ให้ใช้เพสต์ KPT-8 หากไม่สามารถใช้สกรูยึดได้ สามารถติดโมดูลเข้ากับหม้อน้ำ/ชิ้นส่วนโลหะของอุปกรณ์ได้โดยใช้น้ำยาซีลอัตโนมัติ ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องทาน้ำยาซีลที่กึ่งกลางด้านหลังของโมดูล ถูพื้นผิวเพื่อให้ช่องว่างระหว่างพื้นผิวมีน้อยที่สุดแล้วกดเป็นเวลา 24 ชั่วโมง .85° C ไม่มีการป้องกันขั้วย้อนกลับ ขนาดโมดูล 43 x 40 x 12 มม. น้ำหนักโมดูล 15 กรัม วงจรเชื่อมต่อกับโวลต์มิเตอร์ SVH0043 วงจรเชื่อมต่อกับตัวปรับกระแสไฟ 1.6 A ขนาดโดยรวม

ข้อเสียทั่วไปของการชดเชยตัวปรับแรงดันไฟฟ้าคือประสิทธิภาพต่ำเนื่องจากการสูญเสียในทรานซิสเตอร์ขององค์ประกอบควบคุมซึ่งนอกจากนี้ต้องใช้ตัวระบายความร้อนที่ทรงพลังซึ่งมีขนาดและน้ำหนักใหญ่กว่าตัวปรับความเสถียรอย่างมาก มีความก้าวหน้ามากขึ้น โซลูชันทางเทคนิคเป็นตัวปรับแรงดันไฟฟ้าพัลส์ (VST) ซึ่งทรานซิสเตอร์ขององค์ประกอบควบคุมทำงานในโหมดคีย์ เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์ความถี่สูงปัญหาด้านประสิทธิภาพและลักษณะมิติน้ำหนักในตัวปรับความเสถียรดังกล่าวจะได้รับการแก้ไขอย่างรุนแรง

มีวงจร ISN หลักสามวงจร: ISN แบบอนุกรมของประเภทสเต็ปดาวน์ (รูปที่ 12.15), ISN แบบขนานของประเภทบูสต์ (รูปที่ 12.16) และประเภทการกลับด้านแบบขนาน (รูปที่ 12.17)

ทั้งสามวงจรประกอบด้วยโช้คเก็บข้อมูล L, องค์ประกอบควบคุม 1, ไดโอดบล็อก VD, องค์ประกอบควบคุม 2, 3 และตัวเก็บประจุตัวกรอง C ตัวควบคุมซีรีย์การสลับแบบ step-down ถูกสร้างขึ้นตามแผนภาพบล็อกที่แสดงในรูปที่ 1 12.15 ซึ่งเชื่อมต่อองค์ประกอบควบคุม 1 และตัวเหนี่ยวนำ L อนุกรมกับโหลด Rn ทรานซิสเตอร์ที่ทำงานในโหมดสวิตชิ่งถูกใช้เป็น RE เมื่อทรานซิสเตอร์เปิดอยู่ครู่หนึ่ง T″ ซึ่งเป็นพลังงานจากแหล่งอินพุตดี.ซี

Ui (หรือวงจรเรียงกระแสที่มีแรงดันเอาต์พุต Uo) จะถูกส่งไปยังโหลดผ่านตัวเหนี่ยวนำ L ซึ่งพลังงานจะถูกเก็บไว้ เมื่อทรานซิสเตอร์ปิดอยู่ครู่หนึ่ง Tp พลังงานที่สะสมในตัวเหนี่ยวนำจะถูกถ่ายโอนไปยังโหลดผ่านไดโอด VD ระยะเวลาการสลับ (การแปลง) เท่ากับ T=Ti+Tn ความถี่การสลับ (การแปลง) F=1/T อัตราส่วนของระยะเวลาของสถานะเปิดของทรานซิสเตอร์ซึ่งมีการสร้างพัลส์แรงดันไฟฟ้าของระยะเวลา Ti ต่อระยะเวลาการสลับ T เรียกว่ารอบการทำงาน K3=Ti/T ดังนั้นในตัวควบคุมพัลส์องค์ประกอบควบคุม 1 จะแปลง (ปรับ) แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงอินพุต Ui เป็นชุดของพัลส์ที่ต่อเนื่องกันในช่วงเวลาและความถี่ที่แน่นอนและตัวกรองการปรับให้เรียบประกอบด้วยไดโอด VD ตัวเหนี่ยวนำ L และตัวเก็บประจุ C ดีมอดูเลตพวกมันให้เป็นแรงดันไฟฟ้าคงที่

อู๋ เมื่อแรงดันเอาต์พุต Uo หรือกระแสโหลด Rn เปลี่ยนแปลงในตัวควบคุมพัลส์โดยใช้วงจรป้อนกลับซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบการวัด 3 และวงจรควบคุม 2 ระยะเวลาพัลส์จะเปลี่ยนไปเพื่อให้แรงดันเอาต์พุต Uo ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง (ด้วยความแม่นยำระดับหนึ่ง)

พัลส์ขนานโคลง (ชนิดเพิ่ม) ถูกสร้างขึ้นตามแผนภาพบล็อกในรูปที่ 1 12.16 ซึ่งเชื่อมต่อองค์ประกอบควบคุม 1 ขนานกับโหลด Rn เมื่อทรานซิสเตอร์ควบคุมเปิดอยู่ กระแสจากแหล่งพลังงาน Ui จะไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ L โดยกักเก็บพลังงานไว้ ไดโอด VD อยู่ในสถานะปิด ดังนั้นจึงไม่อนุญาตให้ตัวเก็บประจุ C คายประจุผ่านทรานซิสเตอร์ควบคุมแบบเปิด

กระแสไฟฟ้าเข้าสู่โหลดในช่วงเวลานี้มาจากตัวเก็บประจุ C เท่านั้น ในขณะที่ทรานซิสเตอร์ควบคุมปิดลง แรงเคลื่อนไฟฟ้าการเหนี่ยวนำตัวเองของตัวเหนี่ยวนำ L จะถูกรวมเข้ากับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและพลังงานของตัวเหนี่ยวนำจะถูกถ่ายโอนไปยัง โหลดและแรงดันเอาต์พุตจะมากกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุต Ui ต่างจากแผนภาพในรูป 12.15 ในที่นี้ตัวเหนี่ยวนำไม่ใช่องค์ประกอบตัวกรอง และแรงดันไฟขาออกจะมากกว่าแรงดันไฟเข้าตามจำนวนที่กำหนดโดยการเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำ L และเวลาเปิดของทรานซิสเตอร์ควบคุม (หรือรอบการทำงานของพัลส์ควบคุม)

วงจรควบคุมโคลงในรูป 12.16 ถูกสร้างในลักษณะที่ ตัวอย่างเช่น เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้า Ui เพิ่มขึ้น ระยะเวลาของสถานะเปิดของทรานซิสเตอร์ควบคุมจะลดลงตามจำนวนที่แรงดันเอาต์พุต Uo ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

โคลงแบบกลับด้านแบบขนานของพัลส์ถูกสร้างขึ้นตามแผนภาพบล็อกที่แสดงในรูปที่ 1 12.17. ต่างจากแผนภาพในรูป 12.16 ที่นี่ตัวเหนี่ยวนำ L เชื่อมต่อขนานกับโหลด Rn และองค์ประกอบควบคุม 1 เชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วย ไดโอดบล็อกจะแยกตัวเก็บประจุตัวกรอง C และโหลด Rn ออกจากส่วนควบคุม DC โคลงมีคุณสมบัติในการเปลี่ยนแปลง (กลับด้าน) ขั้วของแรงดันเอาต์พุต Uo สัมพันธ์กับขั้วของแรงดันไฟฟ้าอินพุต

วิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทางปฏิบัติคือ ISN ตามลำดับ (รูปที่ 12.15) ซึ่งโช้คการจัดเก็บจะเป็นองค์ประกอบของตัวกรอง LC ที่ปรับให้เรียบพร้อมกัน ในสารเพิ่มความคงตัวในรูป ตามข้อ 12.16 และข้อ 12.17 ตัวเหนี่ยวนำ L ไม่มีส่วนร่วมในการทำให้ระลอกแรงดันไฟฟ้าด้านออกเรียบขึ้น ในรูปแบบเหล่านี้การปรับให้เรียบระลอกคลื่นทำได้โดยการเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุ C เท่านั้น ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มมวลและขนาดของตัวกรองและอุปกรณ์โดยรวม

คุณลักษณะการควบคุมแบบคงที่ที่กำหนดสำหรับตัวกันโคลงในรูป 12.15 ตามสูตร Uo/Ui=Kз (1 - Kg) เป็นเส้นตรง ความชันซึ่งขึ้นอยู่กับ (โดยไม่คำนึงถึงการสูญเสียในทรานซิสเตอร์ควบคุมและไดโอด) กับอัตราส่วนของความต้านทานแบบแอกทีฟของตัวเหนี่ยวนำและ โหลด Kg=Rd/Rn แรงดันไฟฟ้าโหลด Uo ถูกกำหนดโดยระยะเวลาสัมพัทธ์ของพัลส์ควบคุม (ที่ Ui คงที่) และต้องไม่มากกว่าแรงดันไฟฟ้าแหล่งจ่ายไฟ และความเป็นเส้นตรงของคุณลักษณะนี้สอดคล้องกับเงื่อนไขสำหรับการทำงานที่เสถียรของ ISN

พิจารณาองค์ประกอบหลักของ ISN ในรูป 12.15. เริ่มจากบล็อกหลักกันก่อน ซึ่งมีแผนภาพแสดงในรูปที่ 1

12.18.

บล็อกประกอบด้วยส่วนกำลังและองค์ประกอบควบคุมบนทรานซิสเตอร์ VT1 ซึ่งควบคุมโดยสวิตช์บนทรานซิสเตอร์ VT2 (ไดโอด VD2 ทำหน้าที่ปกป้องทางแยกฐาน VT2 ด้วยสัญญาณควบคุมอินพุตเชิงลบขนาดใหญ่) ความต้านทานของตัวต้านทาน R1 ถูกเลือกจากเงื่อนไขการตรวจสอบสถานะปิดของทรานซิสเตอร์ VT1 (100...900 โอห์ม) และ R2 - โดยประมาณจากเงื่อนไข kbUi=R2 Ikmax โดยที่ k=l,5...2 คือ ปัจจัยด้านความปลอดภัยของความอิ่มตัว b, Ikmax - ปัจจัยการขยายกระแสและกระแสสะสมพัลส์สูงสุดของทรานซิสเตอร์ VT1 ความต้านทานของตัวต้านทาน R3 ถูกเลือกในลักษณะที่คล้ายกัน แต่ในการคำนวณ Ui จะถูกแทนที่ด้วยแอมพลิจูดของพัลส์ควบคุมของเครื่องกำเนิดฟังก์ชัน โปรดทราบว่าเมื่อเลือกจำนวนทรานซิสเตอร์ RE คุณสามารถทำตามคำแนะนำที่ให้ไว้สำหรับวงจรในรูปที่ 1 12.12.

ข้อมูลเบื้องต้นสำหรับการเลือกพารามิเตอร์วงจรในรูป 12.18 คือ:

1. เลือกความถี่การแปลง F (สูงสุด 100 kHz สำหรับรุ่น - หน่วยกิโลเฮิรตซ์) และใช้ประสิทธิภาพโดยประมาณ = 0.85...0.95

2. กำหนดค่าต่ำสุดและสูงสุดของระยะเวลาสัมพัทธ์ (ปัจจัยหน้าที่) ของพัลส์แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตตัวกรอง:

3. จากเงื่อนไขของการรักษาโหมดความต่อเนื่องของกระแสเหนี่ยวนำเรากำหนดไว้

ความเหนี่ยวนำขั้นต่ำ

4. คำนวณผลิตภัณฑ์ LC จากค่าที่กำหนดของแรงดันไฟฟ้าระลอก U″

จากจุดที่เราค้นหาความจุของตัวเก็บประจุ C

ผลิตภัณฑ์ LC ไม่เพียงแต่กำหนดระดับระลอกคลื่นเท่านั้น แต่ยังกำหนดลักษณะของแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตชั่วคราวหลังจากเปิดโคลงแล้ว

ในรูป รูปที่ 12.19 แสดงผลการจำลองวงจรในรูป. 12.18 โดยมีข้อมูลต่อไปนี้: F=1 kHz, K=0.5, Rn=100 Ohm, L=200 mH, C=100 µF (สำหรับรูปที่ 12.19, a) และ C=1 µF (สำหรับรูปที่ 12.19, b) . ดังที่เห็นได้จากตัวเลข ด้วยค่า LC ของผลิตภัณฑ์ที่ค่อนข้างสูง การตอบสนองชั่วคราวของวงจรที่กำลังศึกษาจึงมีลักษณะการสั่น ซึ่งนำไปสู่การกระชากของแรงดันเอาต์พุต ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อผู้บริโภค (โหลด) .

มาดูหน่วยการทำงานถัดไปของ ISN กันดีกว่า - วงจรควบคุมและองค์ประกอบการวัด

ในกรณีนี้ ขอแนะนำให้พิจารณาคุณลักษณะของโมดูเลเตอร์ที่ใช้ใน ISN

การสลับสเตบิไลเซอร์ด้วย PWM มีข้อดีดังต่อไปนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับสเตบิไลเซอร์อีกสองประเภท:

รับประกันประสิทธิภาพสูงและความถี่การแปลงที่เหมาะสมโดยไม่คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานหลักและกระแสโหลด ความถี่ระลอกคลื่นที่โหลดคงที่ซึ่งมีความสำคัญต่อผู้ใช้ไฟฟ้าจำนวนหนึ่ง

มีความเป็นไปได้ของการซิงโครไนซ์ความถี่การแปลงของ ISN จำนวนไม่จำกัดพร้อมกัน ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการเต้นของความถี่เมื่อ ISN หลายตัวได้รับพลังงานจากแหล่งกระแสตรงหลักทั่วไป นอกจากนี้ เมื่อ ISN ทำงานบนตัวแปลงที่ไม่ได้รับการควบคุม (เช่น เพาเวอร์แอมป์) ก็เป็นไปได้ที่จะซิงโครไนซ์ความถี่ของอุปกรณ์ทั้งสอง

ข้อเสียของ ISN ที่มี PWM เมื่อเปรียบเทียบกับโคลงแบบรีเลย์คือวงจรควบคุมที่ซับซ้อนกว่า ซึ่งโดยปกติจะมีออสซิลเลเตอร์หลักเพิ่มเติม

เครื่องปรับความคงตัวของพัลส์ที่มี PFM แม้ว่าจะไม่มีข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือ ISN ประเภทอื่น แต่ก็มีข้อเสียดังต่อไปนี้:

ไม่มีความเป็นไปได้ที่จะตระหนักถึงข้อดีที่กล่าวมาข้างต้นของระบบควบคุมที่มี PWM

ข้อเสียเปรียบสุดท้ายยังใช้กับ ISN ของรีเลย์ (หรือสองตำแหน่ง) ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยการกระเพื่อมแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างใหญ่ที่โหลด (ในความคงตัวที่มี PWM หรือ PWM โดยหลักการแล้วระลอกแรงดันเอาต์พุตสามารถลดลงเหลือศูนย์ซึ่งก็คือ เป็นไปไม่ได้เลยที่จะบรรลุผลในตัวปรับความคงตัวของรีเลย์)

ในกรณีทั่วไป บล็อก 3 (รูปที่ 12.20) ประกอบด้วยตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า แหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิง ION องค์ประกอบเปรียบเทียบ และแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่ตรงกัน องค์ประกอบเหล่านี้ทำหน้าที่เหมือนกับการชดเชยความคงตัว สำหรับ ISN ที่มี PWM แรงดันซิงโครไนซ์อดีต (ออสซิลเลเตอร์หลัก) และอุปกรณ์ขีดจำกัดจะถูกเพิ่มลงในอุปกรณ์เหล่านี้ โดยช่วยสร้างพัลส์มอดูเลตตามระยะเวลา ระยะเวลาของพัลส์ควบคุมจะเปลี่ยนโดยการปรับขอบนำหน้าหรือต่อท้าย

เมื่อขอบนำถูกมอดูเลต แรงดันไฟฟ้าซิงโครไนซ์ที่แปรผันเชิงเส้นจะเพิ่มขึ้นในแต่ละช่วงเวลา และเมื่อขอบต่อท้ายมอดูเลต แรงดันไฟฟ้าควบคุมจะลดลงในแต่ละช่วงเวลา

เมื่อปรับขอบ แรงดันไฟฟ้าในการซิงโครไนซ์จะเพิ่มขึ้นและลดลงในแต่ละช่วงเวลา การมอดูเลตประเภทนี้เมื่อเปรียบเทียบกับการมอดูเลตแบบทางเดียว ทำให้สามารถใช้ ISN ที่เร็วขึ้นได้ เนื่องจากในกรณีนี้ ค่าแรงดันไฟฟ้าควบคุมทันทีจะส่งผลต่อการก่อตัวของขอบ

ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของวงจรควบคุมซึ่งสร้างความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงในระยะเวลาสัมพัทธ์ของพัลส์ที่อินพุตของตัวกรองการปรับให้เรียบและแรงดันโหลด (สำหรับ PWM) เท่ากับ

วงจรที่สมบูรณ์ของ ISN พร้อมองค์ประกอบ PWM จะแสดงในรูป. 12.20. ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าทำบนตัวต้านทาน R3, R4 แหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิงอยู่ที่ตัวต้านทาน R5 และซีเนอร์ไดโอด VD2 เครื่องขยายสัญญาณข้อผิดพลาดอยู่ที่ OU1 อุปกรณ์เกณฑ์อยู่ที่ OU2 เนื่องจากออปแอมป์ทั้งสองใช้พลังงานจากแหล่งเดียว เพื่อให้ตรงกับระดับในช่วงสำคัญของ VT2 จึงมีการรวมพาราเมตริกโคลง (VD3, R8) ไว้ในวงจรตัวส่งสัญญาณ เครื่องกำเนิดการทำงานในโหมดพัลส์สามเหลี่ยมถูกใช้เป็นเครื่องหลัก เมื่อทำการมอดูเลตบนขอบนำ รอบการทำงานจะถูกเลือกให้เป็นสูงสุด (99%) เมื่อทำการมอดูเลตบนขอบที่ตกลงมา - ต่ำสุด (0.1%) เมื่อทำการมอดูเลตบนขอบทั้งสอง - 50% ในรูป รูปที่ 12.21 แสดงผลการสร้างแบบจำลองกระบวนการสร้างพัลส์ควบคุมระหว่างการมอดูเลตตามขอบนำ

แสดงในรูปที่. 12.21 ผลลัพธ์ที่ได้คือ Rn = 100 Ohm และ Ui = 20 V ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 1 12.21 ทันทีหลังจากเปิดแหล่งจ่ายไฟ พัลส์ควบคุมที่มีระยะเวลาสูงสุดจะเกิดขึ้น จากนั้นเกิดการหยุดชั่วคราวเป็นเวลานานเนื่องจากการกระโดดที่เป็นบวกในแรงดันเอาต์พุต Uo จากนั้นโหมดบังคับจะเริ่มต้นอีกครั้งเนื่องจากการกระโดดเชิงลบใน Uo โหมดสภาวะคงตัวของการสร้างพัลส์ควบคุมเกิดขึ้นหลังจากสัญญาณควบคุมออสซิลเลเตอร์หลักผ่านไปหลายช่วง

งานทดสอบ

1. สำหรับวงจรในรูป 12.18 รับการพึ่งพา Uo=f(K,) ที่ F=1 kHz, Uy=3 V (ขั้วเดียวของการควบคุม พัลส์สี่เหลี่ยมมั่นใจได้โดยการตั้งค่าออฟเซ็ตส่วนประกอบ DC=3 V บนตัวสร้างฟังก์ชัน รอบการทำงาน K ถูกตั้งค่าโดยการเลือกพารามิเตอร์รอบการทำงาน), Ui=30 V, Rn=100 Ohm, L=100 mH, C=100 µF

2. สำหรับวงจรในรูป ในตารางที่ 12.18 ศึกษาการขึ้นต่อกันของรูปร่างของกระบวนการชั่วคราวบนความต้านทานการสูญเสียแบบแอคทีฟ Rd รวมถึงความต้านทาน 0.1... 10 โอห์มอนุกรมกับตัวเหนี่ยวนำ

3. ตรวจสอบ ISN ตามแผนภาพในรูป 12.20 เมื่อปรับขอบท้ายพร้อมกันตามขอบนำและท้าย และเปรียบเทียบผลลัพธ์กับเวลาที่อุปกรณ์ใช้เพื่อเข้าสู่สภาวะคงที่

4. สำหรับแต่ละวิธีในการสร้างสัญญาณควบคุมในสภาวะคงตัว ให้ได้รับการขึ้นอยู่กับระยะเวลาของการสร้างสัญญาณควบคุมบนความต้านทานโหลด Rn ในช่วง 10... 1,000 โอห์ม และแรงดันไฟฟ้าขาเข้า Ui ในช่วง 15.. .40 โวลต์