Функцията за преобразуване на електричество в параметъра на напрежението може да се изпълнява от различни устройства като генератори, зарядни устройства и трансформаторни устройства. В една или друга степен всички те са способни да променят характеристиките на енергията, но не винаги използването им се оправдава от гледна точка на технически и ергономични качества. Това отчасти се дължи на факта, че задачата за трансформиране на тока за повечето регулатори не е ключова - във всеки случай, ако говорим както за постоянен, така и за променлив ток. Именно тези ограничения мотивират производителите на електрическо оборудване да разработят превключвател, който се сравнява благоприятно с неговия компактен размер и точност на стабилизиране на напрежението.
Откриване на устройство
Множество радиотехнически устройства, средства за автоматизация и комуникация рядко се справят без еднофазни и трифазни захранващи устройства за трансформация на тока в диапазоните от единици до стотици волт-ампера. Импулсните устройства се използват за по-тесни задачи. Електрически преобразувател от импулсен тип е устройство, коетотрансформира напрежението на малки интервали от време с продължителност от порядъка на 1-2 микрона / сек. Импулсите на напрежението са с правоъгълна форма и се повтарят с честота 500-20 000 Hz.
Традиционните преобразуватели с регулируемо напрежение обикновено контролират рейтинга на съпротивлението на устройството. Може да бъде тиристор или транзистор, през който непрекъснато протича ток. Именно неговата енергия кара контролното устройство да се нагрява, поради което част от мощността се губи. На този фон импулсният преобразувател на напрежение изглежда по-привлекателен по отношение на своите технически и експлоатационни свойства, тъй като неговият дизайн предвижда минимум части, което води до намаляване на електрическите смущения. Регулиращият елемент на преобразувателя е ключ, който работи в различни режими - например в отворено и затворено състояние. И в двата случая по време на работа се отделя минимално количество топлинна енергия, което също повишава производителността на оборудването.
Задаване на инвертор
Когато се изисква промяна в параметрите на електричеството, импулсните трансформатори се използват в една или друга оперативна конфигурация. На първия етап от широкото им разпространение те са били използвани предимно в импулсната техника - например в триодните генератори, газовите лазери, магнетроните и диференциалната радиоапаратура. Освен това, с подобряването на устройството, те започнаха да се използват в повечето типични представители на електрическото оборудване. И не беше непременноспециализирано оборудване. Отново, в различни версии, импулсен преобразувател може да присъства в компютрите и телевизорите, по-специално.
Друга, но по-малко известна функция на трансформаторите от този тип е защитната. Само по себе си, импулсното регулиране може да се разглежда като защитна мярка, но целите за регулиране на параметрите на напрежението първоначално са различни. Независимо от това, специалните модификации осигуряват защита на оборудването срещу късо съединение при натоварване. Това важи особено за оборудване, работещо в режим на празен ход. Има и импулсни устройства, които предотвратяват прегряване и прекомерно повишаване на напрежението.
Дизайн на устройството
Преобразувателят се състои от няколко намотки (поне две). Първият и основен е свързан към мрежата, а вторият се изпраща към целевото устройство. Намотките могат да бъдат направени от алуминий или медни сплави, но и в двата случая, като правило, се използва допълнителна лакова изолация. Проводниците са навити върху изолационна основа, която е фиксирана върху сърцевината - магнитната верига. При нискочестотните преобразуватели сърцевините са направени от трансформаторна стомана или мека магнитна сплав, а при високочестотните преобразуватели са на базата на ферит.
Самата нискочестотна магнитна верига се формира от набори от пластини W, G или U-образни. Феритните сърцевини обикновено се правят от едно парче - такива части присъстват в заваръчни инвертори и трансформатори за галванична изолация. Високочестотни трансформатори с ниска мощност инапълно да се откаже от сърцевината, тъй като нейната функция се изпълнява от въздушната среда. За интегриране в електрически устройства, дизайнът на магнитната верига е осигурен от рамка. Това е така нареченият импулсен преобразувател, който е затворен със защитен капак с маркировка и предупредителни етикети. Ако по време на ремонтния процес е необходимо да включите устройството с отстранен капак, тази операция се извършва чрез RCD или изолационен трансформатор.
Ако говорим за преобразуватели, които се използват в съвременната радио и електротехника, тогава ще има значителна разлика между тях и класическите трансформатори на напрежение. Най-забележимо намаляване на размера и теглото. Импулсните устройства могат да тежат няколко грама и да работят същото.
Характеристики на оперативните процеси
Както вече беше отбелязано, клавишите се използват за регулиране на тока в импулсните трансформатори, които сами по себе си могат да станат източници на високочестотни смущения. Това е типично за стабилизиращи модели, които работят в текущ режим на превключване.
В моментите на превключване могат да възникнат чувствителни спадове на тока и напрежението, които създават условия за противофазови и синфазни смущения на входа и изхода. Поради тази причина превключвателят на мощност с функция на стабилизатор предвижда използването на филтри, които елиминират смущенията. За да се сведат до минимум нежеланите електромагнитни фактори, превключвателят се превключва в моменти, когато превключвателят не провежда ток.(когато е отворен). Този метод за справяне със смущенията се използва и в резонансните преобразуватели.
Друга особеност на работния процес на разглежданите устройства е отрицателното диференциално съпротивление на входа, когато напрежението се стабилизира под натоварване. Тоест с увеличаване на входното напрежение токът намалява. Този фактор трябва да се вземе предвид, за да се гарантира стабилността на преобразувателя, който е свързан към източници с високо вътрешно съпротивление.
Сравнение с линеен преобразувател
За разлика от линейните устройства, импулсните адаптери се отличават благоприятно с по-висока производителност, компактен размер и възможност за галванична изолация на веригите на входа и изхода. За да се осигури допълнителна функционалност с обвързването на устройства на трети страни, не се изисква използването на сложни схеми за свързване. Но има и слабости в импулсния преобразувател в сравнение с линейните трансформатори. Те включват следните недостатъци:
- При условие на промяна на входния ток или напрежение под товар, изходният сигнал е нестабилен.
- Наличието на вече споменатия импулсен шум по изходните и входните вериги.
- След внезапни промени в параметрите на напрежението и тока, на системата отнема повече време, за да се възстанови от преходни процеси.
- Риск от собствени трептения, които могат да повлияят на работата на оборудването. Освен това, флуктуациите от този вид са свързани не с мрежовата нестабилност на източника, а сконфликти в рамките на схемата за стабилизиране.
DC/DC конвертор
Всички разновидности на импулсни устройства на системата DC / DC се характеризират с факта, че клавишите се активират по време на транслацията на специални импулси в посоката на транзистора. В бъдеще, поради нарастващото напрежение, възниква логично заключване на транзисторите, освен това на фона на презареждане на кондензатора. Именно тази характеристика отличава DC-DC превключващото устройство от подобни устройства в независимо инверторно оборудване.
Обикновено тези устройства извършват мониторинг на DC напрежение при натоварване в процеса на подаване на постоянен ток към мрежата. Този вид контрол се постига чрез регулиране на напрежението на публичния ключ. Малките стойности на тока позволяват да се фиксира високо ниво на производителност, при което ефективността може да достигне 95%. Задаването на върхова производителност на системата е значителен плюс на импулсните токови преобразуватели, но изпълнението на DC-DC веригата не е възможно във всеки дизайн. В устройството контактната мрежа трябва първоначално да действа като източник - по-специално този принцип се използва в батериите и батериите.
Boost конвертор
С помощта на този трансформатор напрежението се повишава от 12 на 220 V. Използва се в ситуации, когато няма източник с подходящи параметри на мощността, но е необходимо да се осигури захранване на устройството от стандарт мрежа. С други думи,адаптер трябва да бъде въведен от източник с определени характеристики към потребител с различни изисквания за мощност. Схематичните конструкции на импулсни преобразуватели на напрежение 12-220 V позволяват свързването на устройства, които работят с честота от 50 Hz. Освен това мощността на оборудването не трябва да надвишава максималната мощност на трансформатора. И дори ако параметрите на напрежението съвпадат, потребителското устройство трябва да има защита срещу претоварване на мрежата. Този метод за корекция на напрежението има няколко предимства:
- Възможност за дълга работна сесия при максимално натоварване без прекъсване.
- Автоматично регулиране на мощността.
- Повишената ефективност гарантира както стабилността на работния режим на устройството, така и високата надеждност на функционирането на електрическата верига.
Преобразувател надолу-надолу
При използване на нискочестотно или нискомощно оборудване е съвсем естествено, че може да има нужда от понижаване на индикатора за напрежение. Например, тази задача често се среща при свързване на осветителни устройства - например LED подсветка. За понижаване на преобразувателя се затваря регулиращият ключ за превключване, след което се натрупва "допълнителна" енергия. Специален диод във веригата не пропуска ток от източника на захранване към консуматора. В същото време в системите за самоиндукция изправителните диоди могат да пропускат импулси с отрицателно напрежение. При работата на импулсни преобразуватели 24-12 V функцията за стабилизиране на изхода е особено важна. Както линейни, така идиректно импулсни стабилизатори. По-изгодно е да се използват устройства от втория тип с модулация на ширина или честота. В първия случай ще се коригира продължителността на управляващите импулси, а във втория - честотата на тяхното възникване. Има и стабилизатори със смесено управление, при които операторът може при необходимост да промени конфигурацията за регулиране на импулсите по честота и продължителност.
Преобразувател на импулсна ширина
В процеса на работа се използва устройство, което акумулира енергия в резултат на трансформация. Той може да бъде включен в основната структура или директно свързан към входното напрежение без препратка към преобразувателя. По един или друг начин изходът ще бъде индикатор за средно напрежение, определен от стойността на входното напрежение и работния цикъл на импулсите от превключващия ключ. Операционният усилвател има специален калкулатор, който оценява параметрите на входния и изходния сигнал, регистрирайки разликата между тях. Ако изходното напрежение е по-малко от референтното напрежение, тогава към регулирането е свързан модулатор, което увеличава продължителността на отвореното състояние на превключващия ключ спрямо времето на тактовия генератор. Тъй като входното напрежение се променя, превключващият преобразувател настройва веригата за управление на ключа, така че разликата между изходното и еталонното напрежение да е сведена до минимум.
Заключение
В чист вид без свързване на помощни устройстваподобно на токоизправителите и стабилизаторите, функциите на преобразувателя са значително намалени, въпреки че ефективността остава на високо ниво. Трансформационните устройства, които рядко се справят без допълнително оборудване, включват регулатори в мрежите за променлив ток. Поне в този случай ще трябва да инсталирате изглаждащ филтър и токоизправител на входа. Обратно, импулсните преобразуватели на постоянни електрически токове както на входа, така и на изхода могат автономно да поддържат основната си функция. Но дори и в такива системи е важно устройството да може да изпълнява задачата за стабилизиране на напрежението. Също така не забравяйте за възможни смущения при активното използване на превключватели в системата на стабилизатора. В такива незаземени приложения се препоръчва да свържете филтър за шум към преобразувателния блок.
