Blog  /  Stiprinimo keitiklis– kaip veikia stiprinimo keitiklis?

Stiprinimo keitiklis– kaip veikia stiprinimo keitiklis?

Paprastai komutacinius maitinimo šaltinius naudojame daugelyje elektroninių procesų, pavyzdžiui, nuolatinės srovės keitikliuose. Tačiau pasitaiko atvejų, kai turimos nuolatinės srovės maitinimo šaltinio akumuliatoriaus įtampos gali nepakakti sistemai veikti. Ir net jei naudosite daugiau akumuliatorių baterijų, galiausiai tik padidinsite jų tūrį ir užimsite daugiau vietos. Greitas šio iššūkio sprendimas - padidinti turimą nuolatinės srovės įtampą ir taip naudoti mažiau akumuliatorių. Štai kaip praverčia įtampos didinimo keitikliai. 

komutacinio maitinimo šaltinio interjeras

 (komutacinio maitinimo šaltinio interjeras) 

1. Kas yra stiprinimo keitiklis?

Stiprinimo keitiklis - tai komutacinio režimo keitiklio, kuris didina arba stiprina įėjimo įtampą, tipas ir (arba) forma. Dažnai jį sudaro tokie komponentai kaip diodas, kondensatoriai, MOSFET arba puslaidininkinis jungiklis ir induktorius. Todėl, palyginti su vieninteliais induktoriais arba kintamosios srovės transformatoriais, stiprinimo keitiklis yra mažiau talpus. 

Stiprinimo keitiklio schema 

Stiprinimo keitiklio schema 

Stiprinimo keitikliui veikti gali prireikti periodinės kvadratinės bangos šaltinio, kuriuo gali būti SMPS IC arba 555 laikmatis. Be to, jo veikimo efektyvumas kartais siekia 99 %. 

555 laikmačio integrinis grandynas

(555 laikmačio integrinis grandynas)

Tuomet privalu atskirti buck-boost keitiklį, buck keitiklį ir boost keitiklį. 

Buck-boost keitiklis;Čia kompensacijos ir padidinimo dalis veikia koordinuotai, kad būtų galima reguliuoti įtampą tokiose programose kaip maitinimo šaltiniai, galios stiprintuvai ir plataus vartojimo elektronika.

Praktiškai stiprinančioji dalis priverčia įėjimo įtampą generuoti didesnę išėjimo įtampą, kad įkrautų įrenginį.

Tada buck dalis atpažins beveik visiškai įkrautą sistemą ir palaipsniui mažins įtampą, kad išvengtų perkaitimo. Pasiekus didžiausią įkrovą, sistemos įtampa nukris iki nulio. 

Buck keitiklis;Jis sumažina įtampą nuo įvesties iki išėjimo, tuo pačiu padidindamas įvesties srovę. Padidinimo keitiklis veikia priešingai. Tai reiškia; jis padidina įėjimo įtampą, tada sumažina įvesties srovę.

Buck keitiklio grandinė 

Buck keitiklio grandinė 

2. Kaip veikia stiprinimo keitiklis?

Prieš sutelkdami dėmesį į tai, kaip veikia stiprinimo keitiklis, turėtumėte dar kartą pakartoti diodų, induktyviųjų varžų, kondensatorių ir MOSFET veikimo principus. Diodai ir tranzistoriai yra aktyvūs puslaidininkiai, o kondensatorius arba induktorius gali būti pasyvus komponentas.

Taigi, kaip veikia stiprinimo keitiklis?

1 žingsnio grandinės schema, kaip veikia stiprinamasis keitiklis.

1 žingsnio grandinės schema, kaip veikia stiprinamasis keitiklis.

 Iš karto po perjungimo signalo šaltinis tampa aukštas, tada įjungiamas MOSFET. Vadinasi, per induktorių į MOSFET nukreipiama srovė. 

2 žingsnis 

Pastaba; Kadangi yra atgalinio poslinkio diodas, turėtumėte užtikrinti, kad išėjimo srovė liktų įkrauta. Taip pat galite gauti keitiklio nuolatinės srovės įvestį iš įvairių šaltinių ir baterijų, pvz., DC iš saulės kolektorių, nuolatinės srovės generatorių, ištaisytos kintamosios srovės iš maitinimo šaltinio ir kuro elementų.

Maitinimo šaltinis negauna iš karto trumpojo jungimo, nes induktorius laipsniškai padidina srovę. Vėlgi, aplink induktorių susidaro magnetinis laukas.

Trečiame ir paskutiniame žingsnyje MOSFET išjungimas taip pat sustabdo srovę į induktorių. Induktoriai mėgsta išlaikyti sklandų srovės srautą. Tačiau šiuo atveju staigus elektros srovės pokytis sukelia didelę įtampą. Įtampa turi priešingą poliškumą nei pradinė įtampa. Tada jis palaiko didelį srovės srautą naudodamas aplinkinį magnetinį lauką.

apie stiprintuvo veikimą. 

3 žingsnis apie stiprintuvo veikimą. 

Galų gale, kai mes akylai stebime poliškumo simbolius, matome, kad induktorius elgiasi kaip įtampos šaltinis. Ir, jis yra nuosekliai sujungtas su maitinimo įtampa. Kitaip tariant, diodo anodas turi didesnę įtampą, palyginti su katodu. Be to, jis yra į priekį šališkas. 

Be to, išėjimo kondensatoriaus krūvis yra didesnės įtampos nei anksčiau, o tai simbolizuoja pakilimą nuo žemos nuolatinės įtampos.  

3. Stiprinimo keitiklio veikimo režimai 

Stiprinimo keitiklį galima naudoti dviem skirtingomis veikimo režimų sistemomis. 

Nepertraukiamas režimas

Šiuo atveju režimu, kai tranzistorius išjungtas, induktoriaus srovė iškraunant nepasieks nulio. Dažnai taip atsitinka, kai matmenų tranzistorius turi induktorių, kuris per įjungtą tranzistorių visada greitai jungiasi atgal su įėjimo maitinimu. Sujungimas įvyksta prieš srovės iškrovą per kondensatorių C ir apkrovą. Dėl to induktorius turi pastovų ir veiksmingą įtampos didinimo greitį. 

Nepertraukiamas režimas

Priešingai, tranzistorius čia gali turėti platų įjungimo laiką. Taigi, induktorius gali visiškai išsikrauti ir išlaikyti neveikimą per tranzistoriaus mygtuko įjungimo periodus. Tokiu būdu per kondensatorių C ir apkrovą atsiranda didelės srovės įtampos pulsacijos, todėl atsiranda svyravimai ir mažiau efektyvus išėjimas.

Apskritai galime apskaičiuoti geriausią didžiausią stabilią įjungimo ir išjungimo laikų įtampą, užtikrindami optimalų induktoriaus perjungimą. Tokiu būdu nei vėlyvas įjungimas gali neefektyviai iškrauti įtampą, nei per greitas įjungimas, kuris gali optimaliai iškrauti srovę. 

4. Kaip suprojektuoti stiprinimo keitiklį

Norėdami suprojektuoti išskirtinį stiprinimo keitiklį, naudokitės toliau nurodytais veiksmais;

1 žingsnis 

Pradėkite atskirai nustatydami išėjimo srovę ir išėjimo įtampą. Tai padeda mums užtikrinti, kad turime tinkamą, srovės apkrovą, taip pat sukuria didelę išėjimo galią. 

2 žingsnis

Antra, išėjimo galią padalysime iš įėjimo įtampos, kad gautume rekomenduojamą vidutinę įėjimo srovę. Norėdami atsižvelgti į tokias situacijas kaip pulsacijos, padidinkite įėjimo srovės normą 40 %. Tada gautą reikšmę po to žymėkite kaip didžiausią įėjimo srovę. 

Bet kokiomis aplinkybėmis mažiausia įėjimo srovė visada yra 0,8 karto didesnė už nustatytą vidutinę įėjimo srovę. Todėl gautą vidutinę įėjimo srovę turėtumėte padauginti iš 0,8. 

Galiausiai turime dvi vertes - mažiausią ir didžiausią srovę. Jei norite gauti bendrą srovės pokytį, iš didžiausiosios srovės atimkite mažiausiąją. 

3 veiksmas 

Trečiajame etape apskaičiuojamas keitiklio darbo ciklas. Darbo ciklas reiškia generatoriaus išjungimo ir įjungimo laiką. 

Tam naudokite toliau pateiktą formulę; 

D.C. = (Vout - Vin) / (Vout)

Gauta dešimtainė vertė turi būti mažesnė už 0,999 ir didesnė už 0. 

4 veiksmas

Kitas žingsnis - osciliatoriaus dažnio vertės nustatymas. Kadangi signalo šaltinis yra skirtingas, t. y. gali būti iš fiksuoto dažnio PWM valdiklio arba 555 laikmačio, tai atliksime atskiru žingsniu. Tuo atveju, kai naudosite 555 laikmatį, visiškai kontroliuosite darbo ciklą ir dažnį. 

Gavę dažnį, imsime jo atvirkštinę reikšmę kaip bendrąjį periodą. Tada padauginsime darbo ciklą ir periodą, kad gautume įjungimo laiko reikšmę. 

5 veiksmas 

Galiausiai, dabar turime srovės pokyčio, įjungimo laiko ir įėjimo įtampos vertes. Įvedus šias tris reikšmes į induktoriaus formulę, ji turėtų būti tokia;

L = (V*dt) / dI

Pagal kurį; 

V = įėjimo įtampa, 

dt = įjungimo laikas, ir

dI = srovės pokytis. 

Jei jūsų gaunama induktoriaus vertė nėra paprastai prieinama, galite pereiti prie artimiausios prieinamos vertės. Tereikia ją šiek tiek pakoreguoti, ir sistema bus tinkama naudoti. 

Stiprintuvo dalių sąrašas 

Priklausomai nuo to, kokio tipo keitiklio norite, turėtumėte apsistoti ties vertingu išėjimo diodu. Pavyzdžiui, žemos įtampos keitikliui (nuo 3,3 V iki 5 V) sukurti galite naudoti Šotkio diodą, pavyzdžiui, 1N5822. 

Kalbant apie perjungimo tranzistorių, idealiai tinka toks, kurio pramušimo įtampa yra didesnė už didžiausią keitiklio išėjimo įtampą. Dažnai tai galima pasiekti peržiūrėjus MOSFET duomenų lapą ir įsitikinus, kad jūsų pasirinkto įrenginio įėjimo talpa ir vartų talpa yra mažos. Bendros vertės prilygsta lengvesniems tvarkyklės reikalavimams.

Be to, labai rekomenduojama naudoti MOSFET užtūros tvarkyklę, nes taip sutaupoma laiko ir patiriama mažiau nuostolių. 

Išvada 

Apibendrinant galima teigti, kad stiprinimo keitiklio technologija vis dar padeda užtikrinti reguliuojamą žemos įtampos nuolatinės arba nuolatinės srovės maitinimą šiuolaikinėje elektronikoje, pavyzdžiui, mobiliuosiuose telefonuose. Dabar, kai jau išskleidėme šiek tiek žinių apie tai, kaip galite sukurti savo stiprinimo keitiklį ir jo veikimo principą, galite eiti į priekį ir nustebinti savo techniniais įgūdžiais. 

O jei šiame procese užstrigsite, nedvejodami kreipkitės į mus. Mūsų elektrotechnikos specialistai visada pasirengę jums padėti.