Funktionen att omvandla el i spänningsparametern kan utföras av olika enheter såsom generatorer, laddare och transformatorenheter. I en eller annan grad kan de alla förändra energins egenskaper, men inte alltid deras användning motiverar sig i termer av tekniska och ergonomiska egenskaper. Detta beror delvis på att uppgiften att transformera strömmen för de flesta regulatorer inte är en nyckel - i alla fall om vi talar om både lik- och växelström. Det är dessa begränsningar som motiverade tillverkare av elektrisk utrustning att utveckla en switching-omvandlare, som kan jämföras med dess kompakta storlek och spänningsstabiliseringsnoggrannhet.
Enhetsdetektering
Många radiotekniska enheter, automatiseringsmedel och kommunikation klarar sig sällan utan enfasiga och trefasiga kraftenheter för strömomvandling i intervallet från enheter till hundratals volt-ampere. Pulsapparater används för smalare uppgifter. En elektrisk omvandlare av pulstyp är en anordning somomvandlar spänningen i små tidsintervall med en varaktighet av storleksordningen 1-2 mikron/sek. Spänningspulserna är rektangulära till formen och upprepas med en frekvens på 500-20 000 Hz.
Traditionella spänningsjusterbara omvandlare styr vanligtvis enhetens resistansklassificering. Det kan vara en tyristor eller en transistor genom vilken ström flyter kontinuerligt. Det är hans energi som gör att styrenheten värms upp, på grund av vilken del av strömmen går förlorad. Mot denna bakgrund ser en pulsspänningsomvandlare mer attraktiv ut när det gäller dess tekniska och operativa egenskaper, eftersom dess design ger ett minimum av delar, vilket leder till en minskning av elektrisk störning. Omvandlarens justeringselement är en nyckel som fungerar i olika lägen - till exempel i öppet och stängt tillstånd. Och i båda fallen frigörs den minsta mängden termisk energi under drift, vilket också ökar utrustningens prestanda.
Inverter assignment
Varhelst en förändring av parametrarna för el krävs, används pulstransformatorer i en eller annan driftskonfiguration. I det första skedet av sin breda distribution användes de främst inom pulsteknik - till exempel i triodgeneratorer, gaslasrar, magnetroner och differentierande radioutrustning. När enheten förbättrades började de användas i de flesta typiska representanter för elektrisk utrustning. Och det var det inte nödvändigtvisspecialiserad utrustning. Återigen, i olika versioner kan en pulsomvandlare finnas i datorer och TV-apparater, i synnerhet.
En annan men mindre känd funktion hos transformatorer av denna typ är skyddande. I sig kan impulsreglering betraktas som en skyddsåtgärd, men målen med att justera spänningsparametrar är initi alt olika. Ändå ger speciella modifieringar utrustningsskydd mot kortslutning under belastning. Detta gäller särskilt för utrustning som arbetar i tomgångsläge. Det finns också pulsanordningar som förhindrar överhettning och för stora spänningsökningar.
Design av enheten
Omvandlaren består av flera lindningar (minst två). Den första och huvudenheten är ansluten till nätverket och den andra skickas till målenheten. Lindningar kan vara gjorda av aluminium eller kopparlegeringar, men i båda fallen används som regel ytterligare lackisolering. Ledningarna är lindade på en isolerande bas, som är fixerad på kärnan - den magnetiska kretsen. I lågfrekvensomvandlare är kärnorna gjorda av transformatorstål eller en mjuk magnetisk legering, och i högfrekvensomriktare är de baserade på ferrit.
Den lågfrekventa magnetiska kretsen i sig bildas av uppsättningar av plattor W, G eller U-formade. Ferritkärnor tillverkas vanligtvis i ett stycke - sådana delar finns i svetsväxelriktare och galvaniska isoleringstransformatorer. Lågeffekt högfrekventa transformatorer ochhelt avstå från kärnan, eftersom dess funktion utförs av luftmiljön. För integrering i elektriska enheter tillhandahålls utformningen av den magnetiska kretsen av en ram. Detta är den så kallade pulsomvandlarenheten, som stängs med ett skyddande lock med markeringar och varningsskyltar. Om det under reparationsprocessen är nödvändigt att slå på enheten med locket borttaget, utförs denna operation via en jordfelsbrytare eller en isoleringstransformator.
Om vi pratar om omvandlare som används i modern radio- och elektroteknik, då blir det en betydande skillnad mellan dem och klassiska spänningstransformatorer. Den mest märkbara minskningen i storlek och vikt. Pulsenheter kan väga flera gram och fortfarande prestera likadant.
Funktioner i operativa processer
Som redan nämnts används nycklar för att reglera strömmen i pulstransformatorer, som i sig kan bli källor till högfrekventa störningar. Detta är typiskt för stabiliseringsmodeller som arbetar i nuvarande växlingsläge.
I växlingsögonblicken kan känsliga ström- och spänningsfall inträffa, vilket skapar förutsättningar för antifas- och common-mode-störningar vid in- och utgång. Av denna anledning tillhandahåller en strömomvandlare med en stabilisatorfunktion användning av filter som eliminerar störningar. För att minimera oönskade elektromagnetiska faktorer, växlas strömbrytaren vid tillfällen då strömbrytaren inte leder ström.(när den är öppen). Denna metod för att hantera störningar används också i resonantomvandlare.
Ett annat kännetecken för de aktuella enheternas arbetsprocess är den negativa differentialresistansen vid ingången när spänningen stabiliseras under belastning. Det vill säga, när inspänningen ökar, minskar strömmen. Denna faktor måste beaktas för att säkerställa stabiliteten hos omvandlaren, som är ansluten till källor med högt internt motstånd.
Jämförelse med linjär omvandlare
Till skillnad från linjära enheter har pulsadaptrar fördelaktigt högre prestanda, kompakt storlek och möjlighet till galvanisk isolering av kretsar vid ingång och utgång. För att tillhandahålla ytterligare funktionalitet med bindning av tredjepartsenheter krävs inte användning av komplexa anslutningsscheman. Men det finns också svagheter i pulsomvandlaren i jämförelse med linjära transformatorer. Dessa inkluderar följande nackdelar:
- Under villkoren att ingångsströmmen eller spänningen ändras under belastning är utsignalen instabil.
- Närvaron av det redan nämnda impulsbruset på utgångs- och ingångskretsarna.
- Efter plötsliga förändringar i spännings- och strömparametrar tar systemet längre tid att återhämta sig från transienter.
- Risk för självsvängningar som kan påverka utrustningens prestanda. Dessutom är fluktuationer av detta slag inte förknippade med källans nätverksinstabilitet, utan medkonflikter inom stabiliseringssystemet.
DC/DC Converter
Alla varianter av impulsenheter i DC / DC-systemet kännetecknas av det faktum att nycklarna aktiveras under översättningen av speciella impulser i transistorns riktning. I framtiden, på grund av den växande spänningen, sker en logisk låsning av transistorerna, dessutom mot bakgrund av att kondensatorn laddas. Det är denna funktion som skiljer DC-DC-omkopplingsenheten från liknande enheter i oberoende växelriktarutrustning.
De här enheterna utför vanligtvis likspänningsövervakning under belastning i processen att leverera likström till nätet. Denna typ av kontroll uppnås genom att justera spänningen på den publika nyckeln. Små strömvärden gör det möjligt att fixera en hög prestandanivå, vid vilken effektiviteten kan nå 95%. Att ställa in systemets toppprestanda är ett betydande plus för pulsströmsomvandlare, men implementeringen av DC-DC-kretsen är inte möjlig i alla design. I enheten bör kontaktnätverket initi alt fungera som en källa - i synnerhet används denna princip i batterier och batterier.
Boost Converter
Med hjälp av denna transformator höjs spänningen från 12 till 220 V. Den används i situationer där det inte finns någon källa med lämpliga effektparametrar, men det är nödvändigt att ge ström till enheten från en standard nätverk. Med andra ord,en adapter måste införas från en källa med vissa egenskaper till en konsument med olika strömkrav. Schematisk design av pulsspänningsomvandlare 12-220 V tillåter anslutning av enheter som arbetar med en frekvens på 50 Hz. Dessutom bör utrustningens effekt inte överstiga transformatorns maximala effekt. Och även om spänningsparametrarna stämmer överens måste konsumentenheten ha skydd mot nätverksöverbelastningar. Denna spänningskorrigeringsmetod har flera fördelar:
- Möjlighet till ett långt arbetspass med maximal belastning utan avbrott.
- Automatisk effektjustering.
- Ökad effektivitet säkerställer både stabiliteten i enhetens driftläge och den höga tillförlitligheten i den elektriska kretsens funktion.
Down-down switching converter
När du använder utrustning med låg frekvens eller låg effekt är det ganska naturligt att det kan finnas ett behov av att sänka spänningsindikatorn. Till exempel stöter man ofta på denna uppgift när man ansluter belysningsenheter - till exempel LED-bakgrundsbelysning. För att sänka omvandlaren stänger den reglerande omkopplingsnyckeln, varefter den ackumulerar "extra" energi. En speciell diod i kretsen tillåter inte ström från matningskällan till konsumenten. Samtidigt, i självinduktionssystem, kan likriktardioder passera negativa spänningspulser. Vid drift av 24-12 V pulsomvandlare är utgångsstabiliseringsfunktionen särskilt viktig. Både linjär ochdirekt impulsstabilisatorer. Det är mer lönsamt att använda enheter av den andra typen med bredd- eller frekvensmodulering. I det första fallet kommer varaktigheten av kontrollpulserna att korrigeras och i det andra frekvensen av deras förekomst. Det finns även stabilisatorer med blandad styrning, där operatören vid behov kan ändra konfigurationen för att justera pulser i frekvens och varaktighet.
Pulse Width Converter
I arbetets gång används en enhet som ackumulerar energi som ett resultat av transformation. Den kan ingå i grundstrukturen eller kopplas direkt till inspänningen utan hänvisning till omvandlaren. På ett eller annat sätt kommer utgången att vara en medelspänningsindikator, som bestäms av värdet på inspänningen och arbetscykeln för pulserna från omkopplingsnyckeln. Operationsförstärkaren har en speciell kalkylator som utvärderar parametrarna för ingångs- och utsignalerna och registrerar skillnaden mellan dem. Om utspänningen är mindre än referensspänningen, är en modulator ansluten till regleringen, vilket ökar varaktigheten av det öppna tillståndet för omkopplingsnyckeln i förhållande till tiden för klockgeneratorn. När inspänningen ändras, justerar omvandlaren nyckelstyrkretsen så att skillnaden mellan utgångs- och referensspänningen minimeras.
Slutsats
I sin rena form utan att ansluta extra enheterliksom likriktare och stabilisatorer reduceras omvandlarens funktioner avsevärt, även om effektiviteten förblir på en hög nivå. Transformationsenheter som sällan klarar sig utan extra utrustning inkluderar regulatorer i AC-nätverk. Åtminstone i det här fallet måste du installera ett utjämningsfilter och en likriktare vid ingången. Omvänt kan pulsomvandlare av likströmmar både vid ingången och vid utgången autonomt stödja deras huvudfunktion. Men även i sådana system är det viktigt att enheten kan utföra uppgiften att stabilisera spänningen. Glöm inte heller eventuell störning av den aktiva användningen av omkopplare i stabilisatorsystemet. I sådana icke-jordade applikationer rekommenderas det att ansluta ett brusfilter till omvandlarblocket.
