डीसी/डीसी कन्व्हर्टर विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांना उर्जा देण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. ते संगणक उपकरणे, संप्रेषण साधने, विविध नियंत्रण आणि ऑटोमेशन सर्किट्स इत्यादींमध्ये वापरले जातात.
ट्रान्सफॉर्मर वीज पुरवठा
पारंपारिक ट्रान्सफॉर्मर पॉवर सप्लायमध्ये, पुरवठा नेटवर्कचा व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर वापरून इच्छित मूल्यामध्ये बदलला जातो, बहुतेकदा कमी केला जातो. कमी व्होल्टेज कॅपेसिटर फिल्टरद्वारे गुळगुळीत केले जाते. आवश्यक असल्यास, रेक्टिफायर नंतर सेमीकंडक्टर स्टॅबिलायझर स्थापित केले आहे.
ट्रान्सफॉर्मर पॉवर सप्लाय सहसा रेखीय स्टॅबिलायझर्ससह सुसज्ज असतात. अशा स्टॅबिलायझर्सचे किमान दोन फायदे आहेत: कमी किमतीत आणि हार्नेसमधील भागांची संख्या कमी. परंतु हे फायदे कमी कार्यक्षमतेमुळे नष्ट होतात, कारण इनपुट व्होल्टेजचा महत्त्वपूर्ण भाग कंट्रोल ट्रान्झिस्टर गरम करण्यासाठी वापरला जातो, जो पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांना शक्ती देण्यासाठी पूर्णपणे अस्वीकार्य आहे.
डीसी/डीसी कन्व्हर्टर
जर उपकरणे गॅल्व्हॅनिक सेल किंवा बॅटरीपासून चालविली गेली असतील, तर व्होल्टेजचे आवश्यक स्तरावर रूपांतरण केवळ DC/DC कन्व्हर्टरच्या मदतीने शक्य आहे.
कल्पना अगदी सोपी आहे: थेट व्होल्टेज वैकल्पिक व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित केले जाते, सामान्यत: अनेक दहापट किंवा शेकडो किलोहर्ट्झच्या वारंवारतेसह, वाढविले जाते (कमी होते), आणि नंतर सुधारित केले जाते आणि लोडला पुरवले जाते. अशा कन्व्हर्टर्सना अनेकदा पल्स कन्व्हर्टर म्हणतात.
उदाहरण म्हणजे 1.5V ते 5V पर्यंतचे बूस्ट कन्व्हर्टर, फक्त संगणकाच्या USB चे आउटपुट व्होल्टेज. Aliexpress वर एक समान कमी-पॉवर कनवर्टर विकला जातो.
तांदूळ. 1. कन्व्हर्टर 1.5V/5V
पल्स कन्व्हर्टर चांगले आहेत कारण त्यांच्याकडे उच्च कार्यक्षमता आहे, 60..90% पर्यंत. पल्स कन्व्हर्टरचा आणखी एक फायदा म्हणजे इनपुट व्होल्टेजची विस्तृत श्रेणी: इनपुट व्होल्टेज आउटपुट व्होल्टेजपेक्षा कमी किंवा जास्त असू शकते. सर्वसाधारणपणे, DC/DC कन्व्हर्टर अनेक गटांमध्ये विभागले जाऊ शकतात.
कन्व्हर्टरचे वर्गीकरण
लोअरिंग, इंग्रजी परिभाषेत स्टेप-डाउन किंवा बक
या कन्व्हर्टरचे आउटपुट व्होल्टेज, नियमानुसार, इनपुट व्होल्टेजपेक्षा कमी आहे: कंट्रोल ट्रान्झिस्टरचे कोणतेही महत्त्वपूर्ण हीटिंग नुकसान न करता, आपण 12...50V च्या इनपुट व्होल्टेजसह फक्त काही व्होल्टचा व्होल्टेज मिळवू शकता. अशा कन्व्हर्टरचा आउटपुट करंट लोडच्या मागणीवर अवलंबून असतो, ज्यामुळे कन्व्हर्टरचे सर्किट डिझाइन निश्चित होते.
स्टेप-डाउन कन्व्हर्टरचे दुसरे इंग्रजी नाव हेलिकॉप्टर आहे. या शब्दाच्या भाषांतर पर्यायांपैकी एक इंटरप्टर आहे. तांत्रिक साहित्यात, स्टेप-डाउन कन्व्हर्टरला कधीकधी "हेलिकॉप्टर" म्हटले जाते. आत्तासाठी, फक्त ही संज्ञा लक्षात ठेवूया.
इंग्रजी परिभाषेत स्टेप-अप किंवा बूस्ट वाढवणे
या कन्व्हर्टरचे आउटपुट व्होल्टेज इनपुट व्होल्टेजपेक्षा जास्त आहे. उदाहरणार्थ, 5V च्या इनपुट व्होल्टेजसह, आउटपुट व्होल्टेज 30V पर्यंत असू शकते आणि त्याचे गुळगुळीत नियमन आणि स्थिरीकरण शक्य आहे. बऱ्याचदा, बूस्ट कन्व्हर्टरला बूस्टर म्हणतात.
युनिव्हर्सल कन्व्हर्टर - SEPIC
जेव्हा इनपुट व्होल्टेज इनपुट व्होल्टेजपेक्षा जास्त किंवा कमी असते तेव्हा या कन्व्हर्टर्सचे आउटपुट व्होल्टेज दिलेल्या स्तरावर राखले जाते. इनपुट व्होल्टेज लक्षणीय मर्यादेत बदलू शकते अशा प्रकरणांमध्ये शिफारस केली जाते. उदाहरणार्थ, कारमध्ये, बॅटरी व्होल्टेज 9...14V च्या आत बदलू शकते, परंतु तुम्हाला 12V चा स्थिर व्होल्टेज मिळणे आवश्यक आहे.
उलटे कन्व्हर्टर्स
या कन्व्हर्टर्सचे मुख्य कार्य उर्जा स्त्रोताच्या सापेक्ष रिव्हर्स पोलॅरिटीचे आउटपुट व्होल्टेज तयार करणे आहे. द्विध्रुवीय शक्ती आवश्यक आहे अशा प्रकरणांमध्ये अतिशय सोयीस्कर, उदाहरणार्थ.
नमूद केलेले सर्व कन्व्हर्टर स्थिर किंवा अस्थिर केले जाऊ शकतात; आउटपुट व्होल्टेज गॅल्व्हॅनिकली इनपुट व्होल्टेजशी कनेक्ट केले जाऊ शकते किंवा गॅल्व्हॅनिक व्होल्टेज वेगळे केले जाऊ शकते. हे सर्व विशिष्ट डिव्हाइसवर अवलंबून असते ज्यामध्ये कनवर्टर वापरला जाईल.
डीसी/डीसी कन्व्हर्टर्सबद्दलच्या पुढील कथेकडे जाण्यासाठी, तुम्ही किमान सामान्य शब्दात सिद्धांत समजून घेतला पाहिजे.
स्टेप-डाउन कन्व्हर्टर हेलिकॉप्टर - बक कन्व्हर्टर
त्याची कार्यात्मक आकृती खालील आकृतीमध्ये दर्शविली आहे. तारांवरील बाण प्रवाहांच्या दिशा दर्शवतात.
अंजीर.2. हेलिकॉप्टर स्टॅबिलायझरचे कार्यात्मक आकृती
इनपुट व्होल्टेज Uin इनपुट फिल्टर - कॅपेसिटर Cin ला पुरवले जाते. व्हीटी ट्रान्झिस्टर मुख्य घटक म्हणून वापरला जातो; तो उच्च-फ्रिक्वेंसी करंट स्विचिंग करतो. ते एकतर असू शकते. सूचित भागांव्यतिरिक्त, सर्किटमध्ये डिस्चार्ज डायोड व्हीडी आणि आउटपुट फिल्टर - एलसीआउट आहे, ज्यामधून लोड Rн ला व्होल्टेज पुरवले जाते.
हे पाहणे सोपे आहे की लोड व्हीटी आणि एल घटकांसह मालिकेत जोडलेले आहे. म्हणून, सर्किट अनुक्रमिक आहे. व्होल्टेज ड्रॉप कसा होतो?
पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन - PWM
कंट्रोल सर्किट सतत वारंवारता किंवा स्थिर कालावधीसह आयताकृती डाळी तयार करते, जे मूलत: समान गोष्ट आहे. या डाळी आकृती 3 मध्ये दर्शविल्या आहेत.
अंजीर.3. डाळींवर नियंत्रण ठेवा
येथे t हा पल्स टाइम आहे, ट्रान्झिस्टर उघडा आहे, t हा विराम वेळ आहे आणि ट्रान्झिस्टर बंद आहे. ti/T या गुणोत्तराला ड्युटी सायकल ड्युटी सायकल म्हणतात, D अक्षराने दर्शविले जाते आणि %% किंवा फक्त संख्येने व्यक्त केले जाते. उदाहरणार्थ, ५०% च्या समान D सह, असे दिसून येते की D=0.5.
अशाप्रकारे, D 0 ते 1 पर्यंत बदलू शकतो. D=1 च्या मूल्यासह, की ट्रान्झिस्टर पूर्ण वहन अवस्थेत आहे आणि D=0 कटऑफ अवस्थेत आहे, सोप्या भाषेत सांगायचे तर ते बंद आहे. D=50% वर आउटपुट व्होल्टेज निम्म्या इनपुटच्या बरोबरीचे असेल असा अंदाज लावणे कठीण नाही.
हे अगदी स्पष्ट आहे की आउटपुट व्होल्टेज कंट्रोल पल्स t ची रुंदी बदलून आणि खरं तर, गुणांक D बदलून नियंत्रित केले जाते. या नियमन तत्त्वाला (PWM) म्हणतात. जवळजवळ सर्व स्विचिंग पॉवर सप्लायमध्ये, पीडब्ल्यूएमच्या मदतीने आउटपुट व्होल्टेज स्थिर केले जाते.
आकृती 2 आणि 6 मध्ये दर्शविलेल्या आकृत्यांमध्ये, PWM "कंट्रोल सर्किट" लेबल केलेल्या आयतांमध्ये "लपलेले" आहे जे काही अतिरिक्त कार्ये करते. उदाहरणार्थ, हे आउटपुट व्होल्टेजची सॉफ्ट स्टार्ट, रिमोट स्विचिंग किंवा कनवर्टरचे शॉर्ट सर्किट संरक्षण असू शकते.
सर्वसाधारणपणे, कन्व्हर्टर्स इतके मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहेत की इलेक्ट्रॉनिक घटकांच्या निर्मात्यांनी सर्व प्रसंगांसाठी PWM नियंत्रकांचे उत्पादन सुरू केले आहे. वर्गीकरण इतके मोठे आहे की फक्त त्यांची यादी करण्यासाठी तुम्हाला संपूर्ण पुस्तकाची आवश्यकता असेल. म्हणून, वेगळे घटक वापरून कन्व्हर्टर्स एकत्र करणे किंवा ते सहसा “सैल” स्वरूपात म्हणतात तसे कधीही कोणासही घडत नाही.
शिवाय, रेडीमेड लो-पॉवर कन्व्हर्टर कमी किंमतीत Aliexpress किंवा Ebay वर खरेदी केले जाऊ शकतात. या प्रकरणात, हौशी डिझाइनमध्ये स्थापनेसाठी, बोर्डवर इनपुट आणि आउटपुट तारा सोल्डर करणे आणि आवश्यक आउटपुट व्होल्टेज सेट करणे पुरेसे आहे.
पण आपल्या आकृती 3 कडे परत जाऊ या. या प्रकरणात, गुणांक D किती काळ खुला (फेज 1) किंवा बंद (फेज 2) असेल हे निर्धारित करते. या दोन टप्प्यांसाठी, सर्किट दोन रेखांकनांमध्ये दर्शविले जाऊ शकते. आकडे हे घटक दर्शवत नाहीत जे या टप्प्यात वापरले जात नाहीत.
अंजीर.4. टप्पा 1
ट्रान्झिस्टर उघडे असताना, उर्जा स्त्रोत (गॅल्व्हॅनिक सेल, बॅटरी, रेक्टिफायर) मधून विद्युत प्रवाह प्रेरक चोक एल, लोड Rн आणि चार्जिंग कॅपेसिटर काउटमधून जातो. त्याच वेळी, लोडमधून प्रवाह वाहते, कॅपेसिटर काउट आणि इंडक्टर एल ऊर्जा जमा करतात. इंडक्टरच्या इंडक्टन्सच्या प्रभावामुळे सध्याचे iL हळूहळू वाढते. या टप्प्याला पंपिंग म्हणतात.
लोड व्होल्टेज सेट मूल्यापर्यंत पोहोचल्यानंतर (नियंत्रण डिव्हाइस सेटिंग्जद्वारे निर्धारित), व्हीटी ट्रान्झिस्टर बंद होते आणि डिव्हाइस दुसर्या टप्प्यात हलते - डिस्चार्ज फेज. आकृतीत बंद ट्रान्झिस्टर अजिबात दाखवलेला नाही, जणू तो अस्तित्वात नाही. परंतु याचा अर्थ फक्त ट्रान्झिस्टर बंद आहे.
अंजीर.5. टप्पा 2
व्हीटी ट्रान्झिस्टर बंद असताना, उर्जा स्त्रोत बंद असल्याने इंडक्टरमध्ये उर्जेची भरपाई होत नाही. इंडक्टन्स एल इंडक्टर विंडिंगमधून वाहणाऱ्या करंट (सेल्फ-इंडक्शन) च्या परिमाण आणि दिशेतील बदलांना प्रतिबंधित करते.
म्हणून, विद्युत प्रवाह त्वरित थांबू शकत नाही आणि "डायोड-लोड" सर्किटद्वारे बंद केला जातो. यामुळे, व्हीडी डायोडला डिस्चार्ज डायोड म्हणतात. नियमानुसार, हा एक हाय-स्पीड स्कॉटकी डायोड आहे. नियंत्रण कालावधीनंतर, फेज 2, सर्किट फेज 1 वर स्विच करते आणि प्रक्रिया पुन्हा पुनरावृत्ती होते. विचारात घेतलेल्या सर्किटच्या आउटपुटवर जास्तीत जास्त व्होल्टेज इनपुटच्या बरोबरीचे असू शकते आणि आणखी काही नाही. इनपुटपेक्षा जास्त आउटपुट व्होल्टेज मिळविण्यासाठी, बूस्ट कन्व्हर्टर वापरले जातात.
आत्तासाठी, आम्हाला तुम्हाला इंडक्टन्सच्या प्रमाणाविषयी आठवण करून द्यायची आहे, जे हेलिकॉप्टरचे दोन ऑपरेटिंग मोड निर्धारित करते. इंडक्टन्स अपुरा असल्यास, कनवर्टर ब्रेकिंग करंट मोडमध्ये कार्य करेल, जे वीज पुरवठ्यासाठी पूर्णपणे अस्वीकार्य आहे.
जर इंडक्टन्स पुरेसा मोठा असेल, तर ऑपरेशन सतत चालू मोडमध्ये होते, ज्यामुळे आउटपुट फिल्टर वापरुन, स्वीकार्य पातळीच्या लहरीसह स्थिर व्होल्टेज मिळवणे शक्य होते. बूस्ट कन्व्हर्टर, ज्याची खाली चर्चा केली जाईल, ते सतत चालू मोडमध्ये देखील कार्य करतात.
कार्यक्षमता किंचित वाढविण्यासाठी, डिस्चार्ज डायोड व्हीडीला MOSFET ट्रान्झिस्टरसह बदलले जाते, जे नियंत्रण सर्किटद्वारे योग्य क्षणी उघडले जाते. अशा कन्व्हर्टर्सना सिंक्रोनस म्हणतात. कनवर्टरची शक्ती पुरेशी मोठी असल्यास त्यांचा वापर न्याय्य आहे.
स्टेप-अप किंवा बूस्ट कन्व्हर्टर
बूस्ट कन्व्हर्टर्सचा वापर प्रामुख्याने लो-व्होल्टेज वीज पुरवठ्यासाठी केला जातो, उदाहरणार्थ, दोन किंवा तीन बॅटऱ्यांमधून, आणि काही डिझाइन घटकांना कमी विद्युत् वापरासह 12...15V चा व्होल्टेज आवश्यक असतो. बऱ्याचदा, बूस्ट कन्व्हर्टरला थोडक्यात आणि स्पष्टपणे "बूस्टर" शब्द म्हणतात.
अंजीर.6. बूस्ट कन्व्हर्टरचे कार्यात्मक आकृती
इनपुट व्होल्टेज Uin इनपुट फिल्टर Cin वर लागू केले जाते आणि मालिका-कनेक्ट केलेल्या L आणि स्विचिंग ट्रान्झिस्टर VT ला पुरवले जाते. व्हीडी डायोड कॉइल आणि ट्रान्झिस्टरच्या ड्रेनमधील कनेक्शन बिंदूशी जोडलेले आहे. लोड Rн आणि शंट कॅपेसिटर Cout डायोडच्या इतर टर्मिनलशी जोडलेले आहेत.
व्हीटी ट्रान्झिस्टर एका कंट्रोल सर्किटद्वारे नियंत्रित केले जाते जे समायोज्य ड्यूटी सायकल डी सह स्थिर वारंवारतेचे नियंत्रण सिग्नल तयार करते, जसे हेलिकॉप्टर सर्किटचे वर्णन करताना वर वर्णन केले होते (चित्र 3). व्हीडी डायोड योग्य वेळी की ट्रान्झिस्टरवरील लोड ब्लॉक करतो.
जेव्हा की ट्रान्झिस्टर उघडे असते, तेव्हा आकृतीनुसार कॉइल L चे उजवे आउटपुट उर्जा स्त्रोत Uin च्या ऋण ध्रुवाशी जोडलेले असते. पॉवर सोर्समधून वाढता प्रवाह (इंडक्टन्सच्या प्रभावामुळे) कॉइल आणि ओपन ट्रान्झिस्टरमधून वाहतो आणि कॉइलमध्ये ऊर्जा जमा होते.
यावेळी, डायोड व्हीडी स्विचिंग सर्किटमधून लोड आणि आउटपुट कॅपेसिटर अवरोधित करते, ज्यामुळे आउटपुट कॅपेसिटरला ओपन ट्रान्झिस्टरमधून डिस्चार्ज करण्यापासून प्रतिबंधित करते. या क्षणी लोड कॅपेसिटर Cout मध्ये जमा ऊर्जा द्वारे समर्थित आहे. साहजिकच, आउटपुट कॅपेसिटरवरील व्होल्टेज कमी होते.
आउटपुट व्होल्टेज सेट मूल्यापेक्षा किंचित खाली येताच (कंट्रोल सर्किटच्या सेटिंग्जद्वारे निर्धारित केले जाते), की ट्रान्झिस्टर व्हीटी बंद होते आणि इंडक्टरमध्ये साठवलेली ऊर्जा, डायोड व्हीडीद्वारे, कॅपेसिटर काउटला रिचार्ज करते, जे ऊर्जा देते. भार या प्रकरणात, कॉइल एलचा सेल्फ-इंडक्शन ईएमएफ इनपुट व्होल्टेजमध्ये जोडला जातो आणि लोडमध्ये हस्तांतरित केला जातो, म्हणून, आउटपुट व्होल्टेज इनपुट व्होल्टेजपेक्षा जास्त असते.
जेव्हा आउटपुट व्होल्टेज सेट स्थिरीकरण स्तरावर पोहोचते, तेव्हा नियंत्रण सर्किट ट्रान्झिस्टर व्हीटी उघडते आणि ऊर्जा साठवण टप्प्यापासून प्रक्रिया पुनरावृत्ती होते.
युनिव्हर्सल कन्वर्टर्स - SEPIC (सिंगल-एंडेड प्राइमरी-इंडक्टर कन्व्हर्टर किंवा असममितपणे लोड केलेल्या प्राथमिक इंडक्टन्ससह कनवर्टर).
अशा कन्व्हर्टर्सचा वापर मुख्यतः जेव्हा लोडमध्ये क्षुल्लक शक्ती असते आणि इनपुट व्होल्टेज वर किंवा खाली आउटपुट व्होल्टेजच्या तुलनेत बदलते तेव्हा केले जाते.
अंजीर.7. SEPIC कनवर्टरचे कार्यात्मक आकृती
आकृती 6 मध्ये दर्शविलेल्या बूस्ट कन्व्हर्टर सर्किटसारखेच, परंतु अतिरिक्त घटकांसह: कॅपेसिटर C1 आणि कॉइल L2. हे घटक आहेत जे व्होल्टेज कमी करण्याच्या मोडमध्ये कनवर्टरचे ऑपरेशन सुनिश्चित करतात.
SEPIC कन्वर्टर्सचा वापर ॲप्लिकेशन्समध्ये केला जातो जेथे इनपुट व्होल्टेज मोठ्या प्रमाणात बदलते. एक उदाहरण 4V-35V ते 1.23V-32V बूस्ट बक व्होल्टेज स्टेप अप/डाउन कन्व्हर्टर रेग्युलेटर आहे. या नावाखाली कन्व्हर्टर चीनी स्टोअरमध्ये विकले जाते, ज्याचा सर्किट आकृती 8 मध्ये दर्शविला आहे (मोठा करण्यासाठी आकृतीवर क्लिक करा).
अंजीर.8. SEPIC कनवर्टरचे योजनाबद्ध आकृती
आकृती 9 मुख्य घटकांच्या पदनामासह बोर्डचे स्वरूप दर्शविते.
अंजीर.9. SEPIC कनवर्टरचे स्वरूप
आकृती 7 नुसार मुख्य भाग दर्शविते. लक्षात घ्या की दोन कॉइल L1 L2 आहेत. या वैशिष्ट्याच्या आधारे, आपण हे निर्धारित करू शकता की हे SEPIC कनवर्टर आहे.
बोर्डचे इनपुट व्होल्टेज 4…35V च्या आत असू शकते. या प्रकरणात, आउटपुट व्होल्टेज 1.23…32V मध्ये समायोजित केले जाऊ शकते. कनवर्टरची ऑपरेटिंग वारंवारता 500 KHz आहे. 50 x 25 x 12 मिमीच्या लहान परिमाणांसह, बोर्ड 25 W पर्यंत शक्ती प्रदान करतो. 3A पर्यंत कमाल आउटपुट वर्तमान.
पण इथे एक टिपणी करायला हवी. जर आउटपुट व्होल्टेज 10V वर सेट केले असेल, तर आउटपुट प्रवाह 2.5A (25W) पेक्षा जास्त असू शकत नाही. 5V च्या आउटपुट व्होल्टेजसह आणि 3A च्या कमाल करंटसह, पॉवर फक्त 15W असेल. येथे मुख्य गोष्ट म्हणजे ते जास्त करणे नाही: एकतर जास्तीत जास्त परवानगीयोग्य शक्ती ओलांडू नका किंवा परवानगी असलेल्या वर्तमान मर्यादेच्या पलीकडे जाऊ नका.
LM2596 इनपुट व्होल्टेज (40 V पर्यंत) कमी करते - आउटपुट नियंत्रित केले जाते, वर्तमान 3 A आहे. कारमधील LEDs साठी आदर्श. खूप स्वस्त मॉड्यूल्स - चीनमध्ये सुमारे 40 रूबल.
टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स उच्च-गुणवत्तेचे, विश्वासार्ह, परवडणारे आणि स्वस्त, वापरण्यास सुलभ DC-DC नियंत्रक LM2596 तयार करते. चिनी कारखाने त्यावर आधारित अल्ट्रा-स्वस्त स्पंदित स्टेपडाउन कन्व्हर्टर तयार करतात: LM2596 साठी मॉड्यूलची किंमत अंदाजे 35 रूबल (डिलिव्हरीसह) आहे. मी तुम्हाला एकाच वेळी 10 तुकड्यांची बॅच खरेदी करण्याचा सल्ला देतो - त्यांचा वापर नेहमीच असेल आणि 50 तुकडे ऑर्डर करताना किंमत 32 रूबल आणि 30 रूबलपेक्षा कमी होईल. मायक्रोसर्किटच्या सर्किटरीची गणना करणे, वर्तमान आणि व्होल्टेज समायोजित करणे, त्याचा अनुप्रयोग आणि कनवर्टरचे काही तोटे याबद्दल अधिक वाचा.
वापरण्याची विशिष्ट पद्धत एक स्थिर व्होल्टेज स्त्रोत आहे. या स्टॅबिलायझरच्या आधारे स्विचिंग पॉवर सप्लाय बनवणे सोपे आहे; मी ते एक सोपा आणि विश्वासार्ह प्रयोगशाळा वीज पुरवठा म्हणून वापरतो जो शॉर्ट सर्किट्सचा सामना करू शकतो. गुणवत्तेच्या सुसंगततेमुळे ते आकर्षक आहेत (ते सर्व एकाच कारखान्यात बनवलेले दिसतात - आणि पाच भागांमध्ये चुका करणे कठीण आहे), आणि डेटाशीट आणि घोषित वैशिष्ट्यांचे पूर्ण अनुपालन.
दुसरा अनुप्रयोग एक नाडी चालू स्टॅबिलायझर आहे उच्च-शक्ती LEDs साठी वीज पुरवठा. या चिपवरील मॉड्यूल तुम्हाला 10-वॅटचे ऑटोमोटिव्ह एलईडी मॅट्रिक्स जोडण्यास अनुमती देईल, तसेच शॉर्ट सर्किट संरक्षण प्रदान करेल.
मी त्यापैकी एक डझन विकत घेण्याची शिफारस करतो - ते निश्चितपणे उपयुक्त ठरतील. ते त्यांच्या स्वत: च्या मार्गाने अद्वितीय आहेत - इनपुट व्होल्टेज 40 व्होल्ट पर्यंत आहे, आणि फक्त 5 बाह्य घटक आवश्यक आहेत. हे सोयीचे आहे - तुम्ही केबल्सचा क्रॉस-सेक्शन कमी करून स्मार्ट होम पॉवर बसवरील व्होल्टेज 36 व्होल्टपर्यंत वाढवू शकता. आम्ही उपभोगाच्या बिंदूंवर असे मॉड्यूल स्थापित करतो आणि ते आवश्यक 12, 9, 5 व्होल्ट किंवा आवश्यकतेनुसार कॉन्फिगर करतो.
चला त्यांना जवळून बघूया.
चिप वैशिष्ट्ये:
- इनपुट व्होल्टेज - 2.4 ते 40 व्होल्ट (एचव्ही आवृत्तीमध्ये 60 व्होल्टपर्यंत)
- आउटपुट व्होल्टेज - निश्चित किंवा समायोज्य (1.2 ते 37 व्होल्ट पर्यंत)
- आउटपुट करंट - 3 अँपिअर पर्यंत (चांगल्या कूलिंगसह - 4.5A पर्यंत)
- रूपांतरण वारंवारता - 150 kHz
- गृहनिर्माण - TO220-5 (थ्रू-होल माउंटिंग) किंवा D2PAK-5 (सरफेस माउंटिंग)
- कार्यक्षमता - कमी व्होल्टेजमध्ये 70-75%, उच्च व्होल्टेजमध्ये 95% पर्यंत
- स्थिर व्होल्टेज स्त्रोत
- कनवर्टर सर्किट
- माहिती पत्रक
- LM2596 वर आधारित USB चार्जर
- वर्तमान स्टॅबिलायझर
- घरगुती उपकरणांमध्ये वापरा
- आउटपुट वर्तमान आणि व्होल्टेजचे समायोजन
- LM2596 चे सुधारित analogues
इतिहास - रेखीय स्टेबलायझर्स
सुरुवातीला, LM78XX (उदाहरणार्थ 7805) किंवा LM317 सारखे मानक रेखीय व्होल्टेज कन्व्हर्टर का खराब आहेत हे मी स्पष्ट करेन. त्याची सरलीकृत आकृती येथे आहे.
अशा कन्व्हर्टरचा मुख्य घटक एक शक्तिशाली द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर आहे, जो त्याच्या "मूळ" अर्थाने चालू आहे - नियंत्रित प्रतिरोधक म्हणून. हा ट्रान्झिस्टर डार्लिंग्टन जोडीचा भाग आहे (वर्तमान हस्तांतरण गुणांक वाढवण्यासाठी आणि सर्किट चालवण्यासाठी आवश्यक शक्ती कमी करण्यासाठी). बेस करंट ऑपरेशनल ॲम्प्लीफायरद्वारे सेट केला जातो, जो आउटपुट व्होल्टेज आणि आयओएन (संदर्भ व्होल्टेज स्त्रोत) द्वारे सेट केलेला फरक वाढवतो, म्हणजे. हे शास्त्रीय त्रुटी ॲम्प्लिफायर सर्किटनुसार जोडलेले आहे.
अशा प्रकारे, कन्व्हर्टर लोडसह मालिकेतील रेझिस्टर फक्त चालू करतो आणि त्याचा प्रतिकार नियंत्रित करतो जेणेकरून, उदाहरणार्थ, संपूर्ण लोडमध्ये 5 व्होल्ट विझले जातील. हे मोजणे सोपे आहे की जेव्हा व्होल्टेज 12 व्होल्ट्सवरून 5 पर्यंत कमी होते (7805 चिप वापरण्याचे एक सामान्य प्रकरण), इनपुट 12 व्होल्ट स्टॅबिलायझर आणि लोड दरम्यान "स्टेबलायझर + 5 वर 7 व्होल्ट्स" च्या प्रमाणात वितरीत केले जातात. लोडवर व्होल्ट्स." अर्ध्या अँपिअरच्या प्रवाहावर, लोडवर 2.5 वॅट्स सोडले जातात आणि 7805 वर - 3.5 वॅट्स इतके.
असे दिसून आले की "अतिरिक्त" 7 व्होल्ट फक्त स्टॅबिलायझरवर विझले जातात, उष्णतेमध्ये बदलतात. प्रथम, यामुळे थंड होण्यात समस्या निर्माण होतात आणि दुसरे म्हणजे, याला उर्जा स्त्रोताकडून भरपूर ऊर्जा लागते. आउटलेटमधून पॉवर केल्यावर, हे फारसे भयानक नसते (जरी तरीही यामुळे पर्यावरणाला हानी पोहोचते), परंतु जेव्हा बॅटरी किंवा रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरीद्वारे समर्थित असते, तेव्हा याकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकत नाही.
दुसरी समस्या अशी आहे की या पद्धतीचा वापर करून बूस्ट कन्व्हर्टर बनवणे सामान्यतः अशक्य आहे. बर्याचदा अशी गरज उद्भवते आणि वीस किंवा तीस वर्षांपूर्वी या समस्येचे निराकरण करण्याचे प्रयत्न आश्चर्यकारक आहेत - अशा सर्किट्सचे संश्लेषण आणि गणना किती जटिल होती. या प्रकारच्या सर्वात सोप्या सर्किट्सपैकी एक पुश-पुल 5V->15V कनवर्टर आहे.
हे मान्य केलेच पाहिजे की ते गॅल्व्हॅनिक अलगाव प्रदान करते, परंतु ते ट्रान्सफॉर्मर कार्यक्षमतेने वापरत नाही - प्राथमिक वळणाचा फक्त अर्धा भाग कोणत्याही वेळी वापरला जातो.
हे एखाद्या वाईट स्वप्नासारखे विसरून आधुनिक परिक्रमाकडे वळू या.
व्होल्टेज स्त्रोत
योजना
स्टेप-डाउन कन्व्हर्टर म्हणून मायक्रोक्रिकेट वापरण्यास सोयीस्कर आहे: एक शक्तिशाली द्विध्रुवीय स्विच आत स्थित आहे, बाकीचे फक्त रेग्युलेटरचे उर्वरित घटक जोडणे आहे - एक वेगवान डायोड, एक इंडक्टन्स आणि आउटपुट कॅपेसिटर, हे देखील शक्य आहे. इनपुट कॅपेसिटर स्थापित करा - फक्त 5 भाग.
LM2596ADJ आवृत्तीला आउटपुट व्होल्टेज सेटिंग सर्किट देखील आवश्यक असेल, हे दोन प्रतिरोधक किंवा एक व्हेरिएबल रेझिस्टर आहेत.
LM2596 वर आधारित स्टेप-डाउन व्होल्टेज कन्व्हर्टर सर्किट:
संपूर्ण योजना एकत्र:
येथे आपण करू शकता LM2596 साठी डेटाशीट डाउनलोड करा.
ऑपरेटिंग तत्त्व: डिव्हाइसच्या आत एक शक्तिशाली स्विच, PWM सिग्नलद्वारे नियंत्रित, इंडक्टन्सला व्होल्टेज पल्स पाठवते. बिंदू A वर, वेळेच्या x% पूर्ण व्होल्टेज असते, आणि (1-x)% वेळा व्होल्टेज शून्य असते. एलसी फिल्टर x * पुरवठा व्होल्टेजच्या बरोबरीचा स्थिर घटक हायलाइट करून या दोलनांना गुळगुळीत करतो. ट्रांझिस्टर बंद केल्यावर डायोड सर्किट पूर्ण करतो.
तपशीलवार नोकरी वर्णन
इंडक्टन्स त्याद्वारे प्रवाहातील बदलास प्रतिकार करते. जेव्हा व्होल्टेज पॉइंट A वर दिसून येतो, तेव्हा इंडक्टर एक मोठा नकारात्मक सेल्फ-इंडक्शन व्होल्टेज तयार करतो आणि लोडवरील व्होल्टेज पुरवठा व्होल्टेज आणि सेल्फ-इंडक्शन व्होल्टेजमधील फरकाच्या बरोबरीचे होते. लोड ओलांडून इंडक्टन्स करंट आणि व्होल्टेज हळूहळू वाढतात.
पॉइंट A वर व्होल्टेज गायब झाल्यानंतर, इंडक्टर लोड आणि कॅपेसिटरमधून वाहणारा पूर्वीचा प्रवाह कायम ठेवण्याचा प्रयत्न करतो आणि डायोडद्वारे जमिनीवर शॉर्ट करतो - तो हळूहळू कमी होतो. अशा प्रकारे, लोड व्होल्टेज नेहमी इनपुट व्होल्टेजपेक्षा कमी असते आणि ते डाळींच्या कर्तव्य चक्रावर अवलंबून असते.
आउटपुट व्होल्टेज
मॉड्यूल चार आवृत्त्यांमध्ये उपलब्ध आहे: 3.3V (इंडेक्स –3.3), 5V (इंडेक्स –5.0), 12V (इंडेक्स –12) आणि समायोज्य आवृत्ती LM2596ADJ च्या व्होल्टेजसह. सानुकूलित आवृत्ती सर्वत्र वापरणे अर्थपूर्ण आहे, कारण ते इलेक्ट्रॉनिक कंपन्यांच्या गोदामांमध्ये मोठ्या प्रमाणात उपलब्ध आहे आणि तुम्हाला त्याची कमतरता भासण्याची शक्यता नाही - आणि त्यासाठी फक्त अतिरिक्त दोन पेनी प्रतिरोधकांची आवश्यकता आहे. आणि अर्थातच, 5 व्होल्ट आवृत्ती देखील लोकप्रिय आहे.
स्टॉकमधील प्रमाण शेवटच्या स्तंभात आहे.
तुम्ही आउटपुट व्होल्टेज डीआयपी स्विचच्या स्वरूपात सेट करू शकता, याचे उत्तम उदाहरण येथे दिले आहे, किंवा रोटरी स्विचच्या स्वरूपात. दोन्ही प्रकरणांमध्ये, आपल्याला अचूक प्रतिरोधकांच्या बॅटरीची आवश्यकता असेल - परंतु आपण व्होल्टमीटरशिवाय व्होल्टेज समायोजित करू शकता.
फ्रेम
दोन घरांचे पर्याय आहेत: TO-263 प्लॅनर माउंट हाउसिंग (मॉडेल LM2596S) आणि TO-220 थ्रू-होल हाउसिंग (मॉडेल LM2596T). मी LM2596S ची प्लॅनर आवृत्ती वापरण्यास प्राधान्य देतो, कारण या प्रकरणात हीटसिंक स्वतः बोर्ड आहे आणि अतिरिक्त बाह्य हीटसिंक खरेदी करण्याची आवश्यकता नाही. याव्यतिरिक्त, त्याचा यांत्रिक प्रतिकार TO-220 च्या विपरीत, खूप जास्त आहे, ज्याला काहीतरी स्क्रू करणे आवश्यक आहे, अगदी बोर्डापर्यंत - परंतु नंतर प्लॅनर आवृत्ती स्थापित करणे सोपे आहे. मी पॉवर सप्लायमध्ये LM2596T-ADJ चिप वापरण्याची शिफारस करतो कारण त्याच्या केसमधून मोठ्या प्रमाणात उष्णता काढून टाकणे सोपे आहे.
इनपुट व्होल्टेज रिपल स्मूथिंग
वर्तमान दुरुस्तीनंतर प्रभावी "स्मार्ट" स्टॅबिलायझर म्हणून वापरले जाऊ शकते. मायक्रोसर्कीट थेट आउटपुट व्होल्टेजचे निरीक्षण करत असल्याने, इनपुट व्होल्टेजमधील चढ-उतारांमुळे मायक्रोक्रिकेटच्या रूपांतरण गुणांकात व्यस्त प्रमाणात बदल होईल आणि आउटपुट व्होल्टेज सामान्य राहील.
यावरून असे दिसून येते की ट्रान्सफॉर्मर आणि रेक्टिफायर नंतर स्टेप-डाउन कनव्हर्टर म्हणून LM2596 वापरताना, इनपुट कॅपेसिटर (म्हणजे डायोड ब्रिजच्या नंतर लगेच स्थित) मध्ये एक लहान कॅपेसिटन्स (सुमारे 50-100 μF) असू शकते.
आउटपुट कॅपेसिटर
उच्च रूपांतरण वारंवारतेमुळे, आउटपुट कॅपेसिटरमध्ये देखील मोठी क्षमता असणे आवश्यक नाही. अगदी शक्तिशाली ग्राहकांना एका चक्रात या कॅपेसिटरला लक्षणीयरीत्या कमी करण्यासाठी वेळ मिळणार नाही. चला गणना करूया: 100 µF कॅपेसिटर, 5 V आउटपुट व्होल्टेज आणि 3 अँपिअर वापरणारे लोड घ्या. कॅपेसिटरचा पूर्ण चार्ज q = C*U = 100e-6 µF * 5 V = 500e-6 µC.
एका रूपांतरण चक्रात, भार कॅपेसिटरकडून dq = I*t = 3 A * 6.7 μs = 20 μC घेईल (हे कॅपेसिटरच्या एकूण शुल्काच्या फक्त 4% आहे), आणि लगेच नवीन चक्र सुरू होईल, आणि कन्व्हर्टर कॅपेसिटरमध्ये उर्जेचा नवीन भाग टाकेल.
सर्वात महत्वाची गोष्ट म्हणजे इनपुट आणि आउटपुट कॅपेसिटर म्हणून टँटलम कॅपेसिटरचा वापर न करणे. ते थेट डेटाशीटमध्ये लिहितात - “पॉवर सर्किट्समध्ये वापरू नका”, कारण ते अगदी अल्प-मुदतीचे ओव्हरव्होल्टेज अगदी खराब सहन करतात आणि उच्च नाडी प्रवाह आवडत नाहीत. नियमित ॲल्युमिनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर वापरा.
कार्यक्षमता, कार्यक्षमता आणि उष्णता कमी होणे
कार्यक्षमता इतकी जास्त नाही, कारण द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर एक शक्तिशाली स्विच म्हणून वापरला जातो - आणि त्यात शून्य नॉन-व्होल्टेज ड्रॉप आहे, सुमारे 1.2V. त्यामुळे कमी व्होल्टेजमध्ये कार्यक्षमता कमी होते.
जसे आपण पाहू शकता, इनपुट आणि आउटपुट व्होल्टेजमधील फरक सुमारे 12 व्होल्ट असतो तेव्हा जास्तीत जास्त कार्यक्षमता प्राप्त होते. म्हणजेच, जर तुम्हाला 12 व्होल्टने व्होल्टेज कमी करण्याची आवश्यकता असेल, तर कमीतकमी ऊर्जा उष्णतेमध्ये जाईल.
कनवर्टर कार्यक्षमता काय आहे? हे असे मूल्य आहे जे वर्तमान नुकसान दर्शवते - जौल-लेन्झ कायद्यानुसार पूर्णपणे उघडलेल्या शक्तिशाली स्विचवर उष्णता निर्माण झाल्यामुळे आणि क्षणिक प्रक्रियेदरम्यान समान नुकसानीमुळे - जेव्हा स्विच फक्त अर्धा उघडा असतो. दोन्ही यंत्रणांचे परिणाम परिमाणात तुलना करता येऊ शकतात, म्हणून एखाद्याने दोन्ही नुकसानीच्या मार्गांबद्दल विसरू नये. कन्व्हर्टरच्या "मेंदूला" शक्ती देण्यासाठी देखील थोड्या प्रमाणात शक्ती वापरली जाते.
आदर्शपणे, व्होल्टेज U1 ते U2 आणि आउटपुट करंट I2 मध्ये रूपांतरित करताना, आउटपुट पॉवर P2 = U2*I2 बरोबर असते, इनपुट पॉवर त्याच्या बरोबरीची असते (आदर्श केस). याचा अर्थ इनपुट करंट I1 = U2/U1*I2 असेल.
आमच्या बाबतीत, रूपांतरणाची कार्यक्षमता एकतेच्या खाली आहे, त्यामुळे उर्जेचा काही भाग डिव्हाइसमध्येच राहील. उदाहरणार्थ, कार्यक्षमतेसह η, आउटपुट पॉवर P_out = η*P_in असेल आणि P_loss = P_in-P_out = P_in*(1-η) = P_out*(1-η)/η नुकसान होईल. अर्थात, निर्दिष्ट आउटपुट वर्तमान आणि व्होल्टेज राखण्यासाठी कनवर्टरला इनपुट प्रवाह वाढवावा लागेल.
आम्ही असे गृहीत धरू शकतो की 12V -> 5V आणि 1A चे आउटपुट करंट रूपांतरित करताना, मायक्रोसर्किटमधील नुकसान 1.3 वॅट्स असेल आणि इनपुट प्रवाह 0.52A असेल. कोणत्याही परिस्थितीत, हे कोणत्याही रेखीय कनवर्टरपेक्षा चांगले आहे, जे कमीत कमी 7 वॅट्सचे नुकसान देईल आणि इनपुट नेटवर्कमधून 1 अँपिअर वापरेल (या निरुपयोगी कार्यासाठी) - दुप्पट.
तसे, LM2577 microcircuit ची ऑपरेटिंग वारंवारता तीन पट कमी आहे आणि त्याची कार्यक्षमता थोडी जास्त आहे, कारण क्षणिक प्रक्रियांमध्ये कमी नुकसान होते. तथापि, त्याला इंडक्टर आणि आउटपुट कॅपेसिटरच्या तीन पट जास्त रेटिंगची आवश्यकता आहे, म्हणजे अतिरिक्त पैसे आणि बोर्ड आकार.
आउटपुट वर्तमान वाढवणे
मायक्रोसर्किटचा आधीच बराच मोठा आउटपुट प्रवाह असूनही, कधीकधी आणखी करंट आवश्यक असतो. या परिस्थितीतून कसे बाहेर पडायचे?
- अनेक कन्व्हर्टर समांतर केले जाऊ शकतात. अर्थात, ते अगदी त्याच आउटपुट व्होल्टेजवर सेट केले पाहिजेत. या प्रकरणात, फीडबॅक व्होल्टेज सेटिंग सर्किटमध्ये तुम्ही साध्या एसएमडी प्रतिरोधकांसह जाऊ शकत नाही; तुम्हाला एकतर 1% अचूकतेसह प्रतिरोधक वापरणे आवश्यक आहे किंवा व्हेरिएबल रेझिस्टरसह व्होल्टेज मॅन्युअली सेट करणे आवश्यक आहे.
LM2596 साठी USB चार्जर
तुम्ही प्रवासासाठी अतिशय सोयीस्कर USB चार्जर बनवू शकता. हे करण्यासाठी, आपल्याला नियामक 5V च्या व्होल्टेजवर सेट करणे आवश्यक आहे, त्यास यूएसबी पोर्ट प्रदान करणे आणि चार्जरला उर्जा प्रदान करणे आवश्यक आहे. मी चीनमध्ये खरेदी केलेली रेडिओ मॉडेल लिथियम पॉलिमर बॅटरी वापरतो जी 11.1 व्होल्टमध्ये 5 amp तास पुरवते. हे खूप आहे - पुरेसे आहे 8 वेळानियमित स्मार्टफोन चार्ज करा (कार्यक्षमता लक्षात न घेता). कार्यक्षमता लक्षात घेऊन, ते किमान 6 पट असेल.
फोन चार्जरशी कनेक्ट केलेला आहे आणि वर्तमान ट्रान्सफर अमर्यादित आहे हे सांगण्यासाठी USB सॉकेटचे D+ आणि D- पिन लहान करण्यास विसरू नका. या इव्हेंटशिवाय, फोन विचार करेल की तो संगणकाशी कनेक्ट केलेला आहे आणि 500 एमएच्या वर्तमानासह चार्ज केला जाईल - बर्याच काळासाठी. शिवाय, असा करंट फोनच्या सध्याच्या वापराची भरपाई देखील करू शकत नाही आणि बॅटरी अजिबात चार्ज होणार नाही.
तुम्ही सिगारेट लाइटर कनेक्टरसह कारच्या बॅटरीमधून वेगळे 12V इनपुट देखील देऊ शकता - आणि काही प्रकारच्या स्विचसह स्त्रोत स्विच करू शकता. मी तुम्हाला एक एलईडी स्थापित करण्याचा सल्ला देतो जो डिव्हाइस चालू असल्याचे सिग्नल करेल, जेणेकरून पूर्ण चार्ज झाल्यानंतर बॅटरी बंद करण्यास विसरू नका - अन्यथा कन्व्हर्टरमधील नुकसान काही दिवसात बॅकअप बॅटरी पूर्णपणे काढून टाकेल.
या प्रकारची बॅटरी फारशी योग्य नाही कारण ती उच्च प्रवाहांसाठी डिझाइन केलेली आहे - आपण कमी वर्तमान बॅटरी शोधण्याचा प्रयत्न करू शकता आणि ती लहान आणि हलकी असेल.
वर्तमान स्टॅबिलायझर
आउटपुट वर्तमान समायोजन
केवळ समायोज्य आउटपुट व्होल्टेज आवृत्ती (LM2596ADJ) सह उपलब्ध. तसे, चीनी देखील व्होल्टेज, करंट आणि सर्व प्रकारच्या संकेतांच्या नियमनासह बोर्डची ही आवृत्ती बनवतात - शॉर्ट-सर्किट संरक्षणासह LM2596 वर रेडीमेड वर्तमान स्टॅबिलायझर मॉड्यूल xw026fr4 नावाने खरेदी केले जाऊ शकते.
जर तुम्हाला रेडीमेड मॉड्युल वापरायचे नसेल आणि हे सर्किट स्वतः बनवायचे असेल, तर त्यात काहीही क्लिष्ट नाही, एक अपवाद वगळता: मायक्रो सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह नियंत्रित करण्याची क्षमता नाही, परंतु तुम्ही ते जोडू शकता. हे कसे करायचे ते मी समजावून सांगेन आणि वाटेत कठीण मुद्दे स्पष्ट करेन.
अर्ज
वर्तमान स्टॅबिलायझर ही शक्तिशाली LED ला शक्ती देण्यासाठी आवश्यक असलेली गोष्ट आहे (तसे - माझा मायक्रोकंट्रोलर प्रकल्प उच्च पॉवर एलईडी ड्रायव्हर्स), लेसर डायोड, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, बॅटरी चार्जिंग. व्होल्टेज स्टॅबिलायझर्स प्रमाणे, अशा उपकरणांचे दोन प्रकार आहेत - रेखीय आणि स्पंदित.
क्लासिक लीनियर करंट स्टॅबिलायझर LM317 आहे, आणि तो त्याच्या वर्गात चांगला आहे - परंतु त्याचा कमाल करंट 1.5A आहे, जो अनेक उच्च-शक्ती LEDs साठी पुरेसा नाही. जरी तुम्ही या स्टॅबिलायझरला बाह्य ट्रान्झिस्टरसह पॉवर केले तरीही, त्यावर होणारे नुकसान केवळ अस्वीकार्य आहे. संपूर्ण जग स्टँडबाय लाइट बल्बच्या ऊर्जेच्या वापराबद्दल गोंधळ घालत आहे, परंतु येथे LM317 30% कार्यक्षमतेने कार्य करते ही आमची पद्धत नाही.
परंतु आमचे मायक्रोक्रिकिट हे पल्स व्होल्टेज कन्व्हर्टरसाठी एक सोयीस्कर ड्रायव्हर आहे ज्यामध्ये अनेक ऑपरेटिंग मोड आहेत. नुकसान कमी आहे, कारण ट्रान्झिस्टरचे कोणतेही रेखीय ऑपरेटिंग मोड वापरले जात नाहीत, फक्त मुख्य आहेत.
हे मूळतः व्होल्टेज स्थिरीकरण सर्किट्ससाठी होते, परंतु अनेक घटक त्यास वर्तमान स्टॅबिलायझरमध्ये बदलतात. वस्तुस्थिती अशी आहे की मायक्रोसर्किट अभिप्राय म्हणून पूर्णपणे "फीडबॅक" सिग्नलवर अवलंबून आहे, परंतु ते काय खायला द्यावे हे आपल्यावर अवलंबून आहे.
स्टँडर्ड स्विचिंग सर्किटमध्ये, रेझिस्टिव्ह आउटपुट व्होल्टेज डिव्हायडरमधून या लेगला व्होल्टेज पुरवले जाते. 1.2V एक शिल्लक आहे; फीडबॅक कमी असल्यास, ड्रायव्हर डाळींचे कर्तव्य चक्र वाढवतो; जर ते जास्त असेल तर ते कमी करते. परंतु तुम्ही वर्तमान शंटमधून या इनपुटवर व्होल्टेज लागू करू शकता!
शंट
उदाहरणार्थ, 3A च्या करंटवर तुम्हाला नाममात्र मूल्य 0.1 Ohm पेक्षा जास्त नसलेले शंट घेणे आवश्यक आहे. अशा प्रतिकारावर, हा प्रवाह सुमारे 1 डब्ल्यू सोडेल, म्हणजे ते खूप आहे. ०.०३३ ओहमचा प्रतिकार, ०.१ व्हीचा व्होल्टेज ड्रॉप आणि ०.३ डब्ल्यू हीट रिलीझ मिळवून अशा तीन शंट्सना समांतर करणे चांगले.
तथापि, फीडबॅक इनपुटसाठी 1.2V चा व्होल्टेज आवश्यक आहे - आणि आमच्याकडे फक्त 0.1V आहे. उच्च प्रतिकार स्थापित करणे तर्कहीन आहे (उष्णता 150 पट जास्त सोडली जाईल), म्हणून हे व्होल्टेज कसे तरी वाढवणे बाकी आहे. हे ऑपरेशनल एम्पलीफायर वापरून केले जाते.
नॉन-इनव्हर्टिंग ऑप-एम्प ॲम्प्लिफायर
क्लासिक योजना, काय सोपे असू शकते?
आम्ही एकत्र येतो
आता आम्ही LM358 op-amp वापरून पारंपारिक व्होल्टेज कन्व्हर्टर सर्किट आणि ॲम्प्लीफायर एकत्र करतो, ज्याच्या इनपुटमध्ये आम्ही वर्तमान शंट जोडतो.
एक शक्तिशाली 0.033 ओम रेझिस्टर एक शंट आहे. हे समांतर जोडलेल्या तीन 0.1 ओहम प्रतिरोधकांपासून बनवले जाऊ शकते आणि परवानगीयोग्य उर्जा अपव्यय वाढविण्यासाठी, 1206 पॅकेजमध्ये एसएमडी प्रतिरोधकांचा वापर करा, त्यांना लहान अंतराने ठेवा (एकत्र बंद करू नका) आणि सुमारे तांब्याचा थर सोडण्याचा प्रयत्न करा. प्रतिरोधक आणि शक्य तितक्या त्यांच्या खाली. ऑसिलेटर मोडमधील संभाव्य संक्रमण दूर करण्यासाठी फीडबॅक आउटपुटशी एक लहान कॅपेसिटर जोडलेला आहे.
आम्ही वर्तमान आणि व्होल्टेज दोन्ही नियंत्रित करतो
दोन्ही सिग्नल फीडबॅक इनपुटशी जोडू - वर्तमान आणि व्होल्टेज दोन्ही. हे सिग्नल एकत्र करण्यासाठी, आम्ही डायोड्सवर नेहमीच्या वायरिंग आकृती “AND” चा वापर करू. जर वर्तमान सिग्नल व्होल्टेज सिग्नलपेक्षा जास्त असेल तर ते वर्चस्व गाजवेल आणि त्याउलट.
योजनेच्या लागूतेबद्दल काही शब्द
आपण आउटपुट व्होल्टेज समायोजित करू शकत नाही. जरी एकाच वेळी आउटपुट वर्तमान आणि व्होल्टेज दोन्हीचे नियमन करणे अशक्य आहे - ते "लोड प्रतिरोध" च्या गुणांकासह एकमेकांच्या प्रमाणात आहेत. आणि जर वीज पुरवठा "स्थिर आउटपुट व्होल्टेज" सारखी परिस्थिती लागू करत असेल, परंतु जेव्हा विद्युत प्रवाह ओलांडतो तेव्हा आम्ही व्होल्टेज कमी करण्यास सुरवात करतो, म्हणजे. CC/CV आधीपासून चार्जर आहे.
सर्किटसाठी कमाल पुरवठा व्होल्टेज 30V आहे, कारण ही LM358 ची मर्यादा आहे. तुम्ही ही मर्यादा 40V (किंवा LM2596-HV आवृत्तीसह 60V) पर्यंत वाढवू शकता जर तुम्ही जेनर डायोडवरून op-amp पॉवर करत असाल.
नंतरच्या पर्यायामध्ये, डायोड असेंब्लीचा समिंग डायोड म्हणून वापर करणे आवश्यक आहे, कारण त्यातील दोन्ही डायोड एकाच तांत्रिक प्रक्रियेत आणि त्याच सिलिकॉन वेफरवर बनवले जातात. त्यांच्या पॅरामीटर्सचा प्रसार वैयक्तिक स्वतंत्र डायोडच्या पॅरामीटर्सच्या प्रसारापेक्षा खूपच कमी असेल - यामुळे आम्ही ट्रॅकिंग मूल्यांची उच्च अचूकता प्राप्त करू.
ऑप-एम्प सर्किट उत्तेजित होणार नाही आणि लेसिंग मोडमध्ये जाण्याची देखील आपण काळजीपूर्वक खात्री करणे आवश्यक आहे. हे करण्यासाठी, सर्व कंडक्टरची लांबी आणि विशेषतः LM2596 च्या पिन 2 शी जोडलेला ट्रॅक कमी करण्याचा प्रयत्न करा. या ट्रॅकजवळ op amp लावू नका, परंतु SS36 डायोड आणि फिल्टर कॅपेसिटर LM2596 बॉडीच्या जवळ ठेवा आणि या घटकांशी जोडलेले ग्राउंड लूपचे किमान क्षेत्र सुनिश्चित करा - याची किमान लांबी सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे. वर्तमान मार्ग "LM2596 -> VD/C -> LM2596" परत करा.
डिव्हाइसेस आणि स्वतंत्र बोर्ड लेआउटमध्ये LM2596 चा अनुप्रयोग
मी माझ्या उपकरणांमध्ये मायक्रो सर्किट्सच्या वापराबद्दल तपशीलवार बोललो, पूर्ण झालेल्या मॉड्यूलच्या स्वरूपात नाही दुसरा लेख, ज्यामध्ये समाविष्ट आहे: डायोड, कॅपेसिटर, इंडक्टर पॅरामीटर्सची निवड आणि योग्य वायरिंग आणि काही अतिरिक्त युक्त्या देखील बोलल्या.
पुढील विकासाच्या संधी
LM2596 चे सुधारित analogues
या चिप नंतरचा सर्वात सोपा मार्ग म्हणजे स्विच करणे LM2678. थोडक्यात, हे समान स्टेपडाउन कन्व्हर्टर आहे, केवळ फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसह, ज्यामुळे कार्यक्षमता 92% पर्यंत वाढते. खरे आहे, त्याचे 5 ऐवजी 7 पाय आहेत आणि ते पिन-टू-पिन सुसंगत नाही. तथापि, ही चिप खूप समान आहे आणि सुधारित कार्यक्षमतेसह एक सोपा आणि सोयीस्कर पर्याय असेल.
L5973D- एक ऐवजी जुनी चिप, 2.5A पर्यंत प्रदान करते आणि थोडी जास्त कार्यक्षमता. यात रूपांतरण वारंवारता (250 kHz) जवळजवळ दुप्पट आहे - म्हणून, कमी इंडक्टर आणि कॅपेसिटर रेटिंग आवश्यक आहेत. तथापि, आपण ते थेट कार नेटवर्कमध्ये ठेवल्यास त्याचे काय होते ते मी पाहिले - बरेचदा ते हस्तक्षेप करते.
ST1S10- अत्यंत कार्यक्षम (90% कार्यक्षमता) DC-DC स्टेपडाउन कनवर्टर.
- 5-6 बाह्य घटक आवश्यक आहेत;
ST1S14- उच्च-व्होल्टेज (48 व्होल्ट पर्यंत) नियंत्रक. उच्च ऑपरेटिंग फ्रिक्वेंसी (850 kHz), 4A पर्यंत आउटपुट करंट, पॉवर गुड आउटपुट, उच्च कार्यक्षमता (85% पेक्षा वाईट नाही) आणि अतिरिक्त लोड करंटपासून संरक्षण सर्किट यामुळे सर्व्हरला 36-व्होल्टमधून पॉवर देण्यासाठी हे कदाचित सर्वोत्तम कनवर्टर आहे. स्रोत
जास्तीत जास्त कार्यक्षमता आवश्यक असल्यास, तुम्हाला नॉन-इंटिग्रेटेड स्टेपडाउन DC-DC नियंत्रकांकडे वळावे लागेल. एकात्मिक नियंत्रकांची समस्या अशी आहे की त्यांच्याकडे कधीही थंड पॉवर ट्रान्झिस्टर नसतात - ठराविक चॅनेलचा प्रतिकार 200 mOhm पेक्षा जास्त नाही. तथापि, तुम्ही अंगभूत ट्रान्झिस्टरशिवाय कंट्रोलर घेतल्यास, तुम्ही कोणताही ट्रान्झिस्टर निवडू शकता, अगदी AUIRFS8409–7P देखील अर्धा मिलीओहॅमच्या चॅनेलच्या प्रतिकारासह.
बाह्य ट्रान्झिस्टरसह डीसी-डीसी कन्व्हर्टर
पुढचा भाग
61 V पर्यंत इनपुट व्होल्टेज, 0.6 V पासून आउटपुट व्होल्टेज, 4 A पर्यंत आउटपुट प्रवाह, बाह्यरित्या सिंक्रोनाइझ करण्याची आणि वारंवारता समायोजित करण्याची क्षमता, तसेच मर्यादित प्रवाह समायोजित करण्याची क्षमता, सॉफ्ट स्टार्ट वेळ समायोजित करणे, व्यापक लोड संरक्षण, विस्तृत ऑपरेटिंग तापमान श्रेणी - आधुनिक स्त्रोत वीज पुरवठ्याची ही सर्व वैशिष्ट्ये द्वारे उत्पादित DC/DC कन्व्हर्टर्सच्या नवीन लाइनचा वापर करून साध्य करता येतात.
सध्या, STMicro (आकृती 1) द्वारे उत्पादित स्विचिंग रेग्युलेटर मायक्रोक्रिकेट्सची श्रेणी आपल्याला 61 V पर्यंत इनपुट व्होल्टेजसह आणि 4 A पर्यंत आउटपुट करंटसह वीज पुरवठा (PS) तयार करण्यास अनुमती देते.
व्होल्टेज रूपांतरणाचे कार्य नेहमीच सोपे नसते. व्होल्टेज रेग्युलेटरसाठी प्रत्येक विशिष्ट उपकरणाची स्वतःची आवश्यकता असते. कधीकधी किंमत (ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स), आकार (पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स), कार्यक्षमता (बॅटरी-चालित उपकरणे) किंवा उत्पादन विकासाचा वेग देखील एक प्रमुख भूमिका बजावते. या आवश्यकता अनेकदा एकमेकांच्या विरोधात असतात. या कारणास्तव, कोणतेही आदर्श आणि सार्वत्रिक व्होल्टेज कनवर्टर नाही.
सध्या, अनेक प्रकारचे कन्व्हर्टर वापरले जातात: रेखीय (व्होल्टेज स्टॅबिलायझर्स), स्पंदित डीसी/डीसी कन्व्हर्टर्स, चार्ज ट्रान्सफर सर्किट्स आणि अगदी गॅल्व्हॅनिक इन्सुलेटरवर आधारित वीज पुरवठा.
तथापि, रेखीय व्होल्टेज रेग्युलेटर आणि स्टेप-डाउन स्विचिंग डीसी/डीसी कन्व्हर्टर हे सर्वात सामान्य आहेत. या योजनांच्या कामकाजातील मुख्य फरक नावावरून स्पष्ट होतो. पहिल्या प्रकरणात, पॉवर स्विच रेखीय मोडमध्ये कार्य करते, दुसऱ्यामध्ये - की मोडमध्ये. या योजनांचे मुख्य फायदे, तोटे आणि अर्ज खाली दिले आहेत.
रेखीय व्होल्टेज रेग्युलेटरची वैशिष्ट्ये
रेखीय व्होल्टेज रेग्युलेटरचे ऑपरेटिंग तत्त्व सर्वज्ञात आहे. क्लासिक इंटिग्रेटेड स्टॅबिलायझर μA723 1967 मध्ये R. Widlar ने विकसित केले होते. तेव्हापासून इलेक्ट्रॉनिक्सने बराच पल्ला गाठला असूनही, ऑपरेटिंग तत्त्वे अक्षरशः अपरिवर्तित राहिली आहेत.
मानक रेखीय व्होल्टेज रेग्युलेटर सर्किटमध्ये अनेक मूलभूत घटक असतात (आकृती 2): पॉवर ट्रान्झिस्टर VT1, एक संदर्भ व्होल्टेज स्रोत (VS), आणि ऑपरेशनल ॲम्प्लिफायर (OPA) वर भरपाई फीडबॅक सर्किट. आधुनिक रेग्युलेटरमध्ये अतिरिक्त फंक्शनल ब्लॉक्स असू शकतात: संरक्षण सर्किट (ओव्हरहाटिंगपासून, ओव्हरकरंटपासून), पॉवर मॅनेजमेंट सर्किट्स इ.
अशा स्टॅबिलायझर्सचे ऑपरेटिंग तत्त्व अगदी सोपे आहे. op-amp वरील फीडबॅक सर्किट संदर्भ व्होल्टेजच्या मूल्याची आउटपुट डिव्हायडर R1/R2 च्या व्होल्टेजशी तुलना करते. ऑप-एम्प आउटपुटवर एक जुळत नाही, जे पॉवर ट्रान्झिस्टर VT1 चे गेट-स्रोत व्होल्टेज निर्धारित करते. ट्रान्झिस्टर रेखीय मोडमध्ये कार्य करतो: op-amp च्या आउटपुटवर व्होल्टेज जितका जास्त असेल तितका गेट-स्रोत व्होल्टेज कमी असेल आणि VT1 चा प्रतिकार जास्त असेल.
हे सर्किट तुम्हाला इनपुट व्होल्टेजमधील सर्व बदलांची भरपाई करण्यास अनुमती देते. खरंच, समजा की इनपुट व्होल्टेज Uin वाढला आहे. यामुळे पुढील बदलांची साखळी होईल: Uin वाढेल → Uout वाढेल → R1/R2 डिव्हायडरवरील व्होल्टेज वाढेल → op-amp चे आउटपुट व्होल्टेज वाढेल → गेट-स्रोत व्होल्टेज कमी होईल → VT1 प्रतिकार करेल वाढ → Uout कमी होईल.
परिणामी, जेव्हा इनपुट व्होल्टेज बदलते तेव्हा आउटपुट व्होल्टेज किंचित बदलते.
जेव्हा आउटपुट व्होल्टेज कमी होते, तेव्हा व्होल्टेज मूल्यांमध्ये उलट बदल होतात.
स्टेप-डाउन डीसी/डीसी कन्व्हर्टरच्या ऑपरेशनची वैशिष्ट्ये
क्लासिक स्टेप-डाउन DC/DC कनवर्टर (प्रकार I कनवर्टर, बक-कन्व्हर्टर, स्टेप-डाउन कनवर्टर) च्या सरलीकृत सर्किटमध्ये अनेक मुख्य घटक असतात (आकृती 3): पॉवर ट्रान्झिस्टर VT1, कंट्रोल सर्किट (CS), फिल्टर (Lph -Cph), रिव्हर्स डायोड VD1.
रेखीय रेग्युलेटर सर्किटच्या विपरीत, ट्रान्झिस्टर VT1 स्विचिंग मोडमध्ये कार्य करते.
सर्किटच्या ऑपरेटिंग सायकलमध्ये दोन टप्पे असतात: पंप फेज आणि डिस्चार्ज फेज (आकडे 4...5).
पंपिंग टप्प्यात, ट्रान्झिस्टर व्हीटी 1 खुले आहे आणि त्यातून विद्युत प्रवाह वाहतो (आकृती 4). कॉइल Lf आणि कॅपेसिटर Cf मध्ये ऊर्जा साठवली जाते.
डिस्चार्ज टप्प्यात, ट्रान्झिस्टर बंद आहे, त्यातून कोणताही विद्युत प्रवाह वाहत नाही. Lf कॉइल वर्तमान स्रोत म्हणून कार्य करते. VD1 एक डायोड आहे जो उलट प्रवाह प्रवाहासाठी आवश्यक आहे.
दोन्ही टप्प्यांमध्ये, कॅपेसिटर Sph वरील व्होल्टेजच्या समान व्होल्टेज लोडवर लागू केले जाते.
जेव्हा नाडीचा कालावधी बदलतो तेव्हा वरील सर्किट आउटपुट व्होल्टेजचे नियमन प्रदान करते:
Uout = Uin × (ti/T)
इंडक्टन्स व्हॅल्यू लहान असल्यास, इंडक्टन्सद्वारे डिस्चार्ज करंटला शून्यावर पोहोचण्यास वेळ असतो. या मोडला इंटरमिटंट करंट मोड म्हणतात. हे कॅपेसिटरवरील वर्तमान आणि व्होल्टेज रिपलमध्ये वाढ द्वारे दर्शविले जाते, ज्यामुळे आउटपुट व्होल्टेजची गुणवत्ता बिघडते आणि सर्किट आवाजात वाढ होते. या कारणास्तव, मधूनमधून चालू मोड क्वचितच वापरला जातो.
कन्व्हर्टर सर्किटचा एक प्रकार आहे ज्यामध्ये "अकार्यक्षम" डायोड VD1 ट्रान्झिस्टरने बदलला जातो. हा ट्रान्झिस्टर मुख्य ट्रान्झिस्टर VT1 सह अँटीफेसमध्ये उघडतो. अशा कन्व्हर्टरला सिंक्रोनस म्हणतात आणि त्याची कार्यक्षमता जास्त असते.
व्होल्टेज रूपांतरण सर्किट्सचे फायदे आणि तोटे
जर वरीलपैकी एक योजना परिपूर्ण श्रेष्ठता असेल तर दुसरी सुरक्षितपणे विसरली जाईल. मात्र, असे होत नाही. याचा अर्थ दोन्ही योजनांचे फायदे आणि तोटे आहेत. योजनांचे विश्लेषण निकषांच्या विस्तृत श्रेणीनुसार केले जावे (तक्ता 1).
तक्ता 1. व्होल्टेज रेग्युलेटर सर्किट्सचे फायदे आणि तोटे
| वैशिष्ट्यपूर्ण | रेखीय नियामक | बक डीसी/डीसी कन्व्हर्टर |
| ठराविक इनपुट व्होल्टेज श्रेणी, व्ही | 30 पर्यंत | 100 पर्यंत |
| ठराविक आउटपुट वर्तमान श्रेणी | शेकडो एमए | युनिट्स ए |
| कार्यक्षमता | लहान | उच्च |
| आउटपुट व्होल्टेज सेटिंग अचूकता | युनिट्स % | युनिट्स % |
| आउटपुट व्होल्टेज स्थिरता | उच्च | सरासरी |
| आवाज निर्माण केला | लहान | उच्च |
| सर्किट अंमलबजावणीची जटिलता | कमी | उच्च |
| पीसीबी टोपोलॉजीची जटिलता | कमी | उच्च |
| किंमत | कमी | उच्च |
विद्युत वैशिष्ट्ये. कोणत्याही कन्व्हर्टरसाठी, मुख्य वैशिष्ट्ये म्हणजे कार्यक्षमता, लोड करंट, इनपुट आणि आउटपुट व्होल्टेज श्रेणी.
रेखीय नियामकांसाठी कार्यक्षमता मूल्य कमी आहे आणि इनपुट व्होल्टेज (आकृती 6) च्या व्यस्त प्रमाणात आहे. हे रेखीय मोडमध्ये कार्यरत ट्रान्झिस्टरवर सर्व "अतिरिक्त" व्होल्टेज कमी होते या वस्तुस्थितीमुळे आहे. ट्रान्झिस्टरची शक्ती उष्णता म्हणून सोडली जाते. कमी कार्यक्षमतेमुळे रेखीय रेग्युलेटरच्या इनपुट व्होल्टेज आणि आउटपुट प्रवाहांची श्रेणी तुलनेने लहान आहे: 30 व्ही पर्यंत आणि 1 ए पर्यंत.
स्विचिंग रेग्युलेटरची कार्यक्षमता जास्त असते आणि इनपुट व्होल्टेजवर कमी अवलंबून असते. त्याच वेळी, 60 V पेक्षा जास्त इनपुट व्होल्टेज आणि 1 A पेक्षा जास्त लोड करंट्ससाठी असामान्य नाही.
जर सिंक्रोनस कन्व्हर्टर सर्किट वापरला असेल, ज्यामध्ये अकार्यक्षम फ्रीव्हीलिंग डायोड ट्रान्झिस्टरने बदलला असेल, तर कार्यक्षमता आणखी जास्त असेल.
आउटपुट व्होल्टेजची अचूकता आणि स्थिरता. रेखीय स्टेबिलायझर्समध्ये अत्यंत उच्च अचूकता आणि पॅरामीटर्सची स्थिरता असू शकते (टक्क्याचा अपूर्णांक). इनपुट व्होल्टेजमधील बदलांवर आणि लोड करंटवर आउटपुट व्होल्टेजचे अवलंबित्व काही टक्क्यांपेक्षा जास्त नसते.
ऑपरेशनच्या तत्त्वानुसार, पल्स रेग्युलेटरमध्ये सुरुवातीला रेखीय नियामक म्हणून त्रुटीचे समान स्त्रोत असतात. याव्यतिरिक्त, आउटपुट व्होल्टेजचे विचलन वर्तमान प्रवाहाच्या प्रमाणात लक्षणीयरित्या प्रभावित होऊ शकते.
आवाज वैशिष्ट्ये. रेखीय नियामकाला मध्यम आवाज प्रतिसाद असतो. उच्च-परिशुद्धता मापन तंत्रज्ञानामध्ये कमी-आवाज अचूक नियामक वापरले जातात.
स्विचिंग स्टॅबिलायझर स्वतःच हस्तक्षेपाचा एक शक्तिशाली स्त्रोत आहे, कारण पॉवर ट्रान्झिस्टर स्विच मोडमध्ये कार्य करतो. व्युत्पन्न होणारा आवाज आयोजित (पॉवर लाईन्सद्वारे प्रसारित) आणि प्रेरक (नॉन-कंडक्टिंग माध्यमांद्वारे प्रसारित) मध्ये विभागला जातो.
कमी-पास फिल्टर वापरून आयोजित हस्तक्षेप काढून टाकला जातो. कन्व्हर्टरची ऑपरेटिंग वारंवारता जितकी जास्त असेल तितके हस्तक्षेपापासून मुक्त होणे सोपे आहे. मापन सर्किट्समध्ये, स्विचिंग रेग्युलेटर बहुतेकदा रेखीय स्टॅबिलायझरच्या संयोगाने वापरला जातो. या प्रकरणात, हस्तक्षेप पातळी लक्षणीय कमी आहे.
प्रेरक हस्तक्षेपाच्या हानिकारक प्रभावापासून मुक्त होणे अधिक कठीण आहे. हा आवाज इंडक्टरमध्ये उद्भवतो आणि हवा आणि नॉन-कंडक्टिंग माध्यमांद्वारे प्रसारित केला जातो. त्यांना दूर करण्यासाठी, टोरॉइडल कोरवर ढाल केलेले इंडक्टर आणि कॉइल वापरल्या जातात. बोर्ड घालताना, ते बहुभुज असलेल्या पृथ्वीचा सतत भराव वापरतात आणि/किंवा बहुस्तरीय बोर्डमध्ये पृथ्वीचा एक वेगळा स्तर देखील निवडतात. याव्यतिरिक्त, पल्स कन्व्हर्टर स्वतः मापन सर्किट्सपासून शक्य तितके दूर आहे.
कामगिरी वैशिष्ट्ये. सर्किट अंमलबजावणी आणि मुद्रित सर्किट बोर्ड लेआउटच्या साधेपणाच्या दृष्टिकोनातून, रेखीय नियामक अत्यंत सोपे आहेत. इंटिग्रेटेड स्टॅबिलायझर व्यतिरिक्त, फक्त दोन कॅपेसिटर आवश्यक आहेत.
स्विचिंग कन्व्हर्टरला किमान बाह्य L-C फिल्टर आवश्यक असेल. काही प्रकरणांमध्ये, बाह्य पॉवर ट्रान्झिस्टर आणि बाह्य फ्रीव्हीलिंग डायोड आवश्यक आहे. यामुळे गणना आणि मॉडेलिंगची आवश्यकता निर्माण होते आणि मुद्रित सर्किट बोर्डचे टोपोलॉजी लक्षणीयरीत्या अधिक क्लिष्ट होते. बोर्डची अतिरिक्त जटिलता EMC आवश्यकतांमुळे उद्भवते.
किंमत. अर्थात, मोठ्या संख्येने बाह्य घटकांमुळे, पल्स कन्व्हर्टरची किंमत जास्त असेल.
निष्कर्ष म्हणून, दोन्ही प्रकारच्या कन्व्हर्टरच्या वापरासाठी फायदेशीर क्षेत्र ओळखले जाऊ शकतात:
- लिनियर रेग्युलेटरचा वापर कमी पॉवर, कमी व्होल्टेज सर्किट्समध्ये उच्च अचूकता, स्थिरता आणि कमी आवाजाच्या आवश्यकतांसह केला जाऊ शकतो. एक उदाहरण म्हणजे मापन आणि अचूक सर्किट्स. याव्यतिरिक्त, पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स आणि कमी किमतीच्या उपकरणांसाठी अंतिम समाधानाचा लहान आकार आणि कमी किंमत आदर्श असू शकते.
- स्विचिंग रेग्युलेटर ऑटोमोटिव्ह, औद्योगिक आणि ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्समधील उच्च-शक्ती कमी- आणि उच्च-व्होल्टेज सर्किटसाठी आदर्श आहेत. उच्च कार्यक्षमतेमुळे पोर्टेबल आणि बॅटरीवर चालणाऱ्या उपकरणांसाठी DC/DC चा पर्याय नाही.
कधीकधी उच्च इनपुट व्होल्टेजवर रेखीय नियामक वापरणे आवश्यक होते. अशा परिस्थितीत, तुम्ही STMicroelectronics द्वारे उत्पादित स्टॅबिलायझर्स वापरू शकता, ज्यांचे ऑपरेटिंग व्होल्टेज 18 V (टेबल 2) पेक्षा जास्त आहेत.
टेबल 2. उच्च इनपुट व्होल्टेजसह STMicroelectronics लिनियर रेग्युलेटर
| नाव | वर्णन | यूइन मॅक्स, व्ही | Uout nom, व्ही | आयआउट नाम, ए | स्वतःचे ड्रॉप, बी |
| 35 | 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15 | 0.5 | 2 | ||
| 500 एमए परिशुद्धता नियामक | 40 | 24 | 0.5 | 2 | |
| 2 एक नियामक | 35 | 0.225 | 2 | 2 | |
| , | समायोज्य नियामक | 40 | – | 0.1; 0.5; 1.5 | 2 |
| 3 एक नियामक | 20 | – | 3 | 2 | |
| 150 एमए परिशुद्धता नियामक | 40 | – | 0.15 | 3 | |
| KFxx | 20 | 2.5: 8 | 0.5 | 0.4 | |
| अल्ट्रा-लो सेल्फ-ड्रॉप रेग्युलेटर | 20 | 2.7: 12 | 0.25 | 0.4 | |
| 5 कमी ड्रॉपआउट आणि आउटपुट व्होल्टेज समायोजनासह एक नियामक | 30 | – | 1.5; 3; 5 | 1.3 | |
| LExx | अल्ट्रा-लो सेल्फ-ड्रॉप रेग्युलेटर | 20 | 3; 3.3; 4.5; 5; 8 | 0.1 | 0.2 |
| अल्ट्रा-लो सेल्फ-ड्रॉप रेग्युलेटर | 20 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.2 | |
| अल्ट्रा-लो सेल्फ-ड्रॉप रेग्युलेटर | 40 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.25 | |
| कमी स्व-ड्रॉपआउटसह 85 एमए नियामक | 24 | 2.5: 3.3 | 0.085 | 0.5 | |
| प्रेसिजन नकारात्मक व्होल्टेज रेग्युलेटर | -35 | -5; -8; -12; -15 | 1.5 | 1.1; 1.4 | |
| नकारात्मक व्होल्टेज नियामक | -35 | -5; -8; -12; -15 | 0.1 | 1.7 | |
| समायोज्य नकारात्मक व्होल्टेज नियामक | -40 | – | 1.5 | 2 |
स्पंदित वीज पुरवठा तयार करण्याचा निर्णय घेतल्यास, योग्य कन्व्हर्टर चिप निवडली पाहिजे. अनेक मूलभूत पॅरामीटर्स लक्षात घेऊन निवड केली जाते.
स्टेप-डाउन पल्स डीसी/डीसी कन्व्हर्टरची मुख्य वैशिष्ट्ये
पल्स कन्व्हर्टर्सच्या मुख्य पॅरामीटर्सची यादी करूया.
इनपुट व्होल्टेज श्रेणी (V). दुर्दैवाने, केवळ कमालच नव्हे तर किमान इनपुट व्होल्टेजवर देखील मर्यादा असते. या पॅरामीटर्सचे मूल्य नेहमी काही फरकाने निवडले जाते.
आउटपुट व्होल्टेज श्रेणी (V). किमान आणि कमाल पल्स कालावधीवरील निर्बंधांमुळे, आउटपुट व्होल्टेज मूल्यांची श्रेणी मर्यादित आहे.
कमाल आउटपुट वर्तमान (A). हे पॅरामीटर अनेक घटकांद्वारे मर्यादित आहे: जास्तीत जास्त परवानगीयोग्य पॉवर डिसिपेशन, पॉवर स्विचच्या प्रतिकाराचे अंतिम मूल्य इ.
कनवर्टर ऑपरेटिंग वारंवारता (kHz). रूपांतरण वारंवारता जितकी जास्त असेल तितके आउटपुट व्होल्टेज फिल्टर करणे सोपे आहे. यामुळे हस्तक्षेपाचा सामना करणे आणि बाह्य एल-सी फिल्टर घटकांची मूल्ये कमी करणे शक्य होते, ज्यामुळे आउटपुट प्रवाहात वाढ होते आणि आकारात घट होते. तथापि, रूपांतरण वारंवारता वाढल्याने पॉवर स्विचचे स्विचिंग नुकसान वाढते आणि हस्तक्षेपाचे प्रेरक घटक वाढते, जे स्पष्टपणे अवांछनीय आहे.
कार्यक्षमता (%) हे कार्यक्षमतेचे अविभाज्य सूचक आहे आणि विविध व्होल्टेज आणि प्रवाहांसाठी आलेखांच्या स्वरूपात दिले जाते.
उर्वरित पॅरामीटर्स (एकात्मिक पॉवर स्विचेसचा चॅनेल प्रतिरोध (mOhm), स्वयं-वर्तमान वापर (µA), केसचा थर्मल प्रतिरोध इ.) कमी महत्त्वाचे आहेत, परंतु ते देखील विचारात घेतले पाहिजेत.
STMicroelectronics मधील नवीन कन्व्हर्टर्समध्ये उच्च इनपुट व्होल्टेज आणि कार्यक्षमता आहे आणि त्यांचे पॅरामीटर्स विनामूल्य eDesignSuite सॉफ्टवेअर वापरून मोजले जाऊ शकतात.
एसटी मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक वरून स्पंदित DC/DC ची लाइन
STMicroelectronics चा DC/DC पोर्टफोलिओ सतत विस्तारत आहे. नवीन कन्व्हर्टर मायक्रोक्रिकेट्समध्ये 61 V ( / / ), उच्च आउटपुट प्रवाह, 0.6 V ( / / ) पासून आउटपुट व्होल्टेज (टेबल 3) पर्यंत विस्तारित इनपुट व्होल्टेज श्रेणी असते.
तक्ता 3. नवीन DC/DC STMicroelectronics
| वैशिष्ट्ये | नाव | |||||||
| L7987; L7987L | ||||||||
| फ्रेम | VFQFPN-10L | HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8 | HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8 | एचटीएसएसओपी१६ | VFQFPN-10L; HSOP 8 | VFQFPN-10L; HSOP 8 | HSOP 8 | एचटीएसएसओपी १६ |
| इनपुट व्होल्टेज Uin, V | 4.0…18 | 4.0…18 | 4.0…18 | 4…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…61 |
| आउटपुट करंट, ए | 4 | 3 | 4 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 (L7987L); ३ (L7987) |
| आउटपुट व्होल्टेज श्रेणी, व्ही | 0.8…0.88×Uin | 0.8…Uin | 0.8…Uin | 0.85…Uin | 0.6…Uin | 0.6…Uin | 0.6…Uin | 0.8…Uin |
| ऑपरेटिंग वारंवारता, kHz | 500 | 850 | 850 | 250…2000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1500 |
| बाह्य वारंवारता सिंक्रोनाइझेशन (कमाल), kHz | नाही | नाही | नाही | 2000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1500 |
| कार्ये | गुळगुळीत सुरुवात; overcurrent संरक्षण; जास्त उष्णता संरक्षण | |||||||
| अतिरिक्त कार्ये | सक्षम करा; PGOOD | सक्षम करा | एलएनएम; एलसीएम; प्रतिबंध; ओव्हरव्होल्टेज संरक्षण | सक्षम करा | PGOOD; व्होल्टेज डिप्सपासून संरक्षण; कट-ऑफ वर्तमान समायोजन | |||
| क्रिस्टल ऑपरेटिंग तापमान श्रेणी, °C | -40…150 | |||||||
सर्व नवीन पल्स कन्व्हर्टर मायक्रोक्रिकिटमध्ये सॉफ्ट स्टार्ट, ओव्हरकरंट आणि ओव्हरहाटिंग प्रोटेक्शन फंक्शन्स आहेत.
हे DC-DC व्होल्टेज कन्व्हर्टर आहे ज्यामध्ये 5-13 V इनपुट आहे, ते 12 V आउटपुट DC 1.5 A. कन्व्हर्टरला कमी व्होल्टेज मिळतो आणि आवश्यक 12 व्होल्टपेक्षा कमी व्होल्टेज असल्यास वापरण्यासाठी जास्त आउटपुट देतो. हे बर्याचदा विद्यमान बॅटरीचे व्होल्टेज वाढविण्यासाठी वापरले जाते. हे मूलत: एकात्मिक DC-DC कनवर्टर आहे. उदाहरणार्थ, 3.7V लिथियम-आयन बॅटरी आहे आणि 1.5A वर आवश्यक 12V प्रदान करण्यासाठी या सर्किटचा वापर करून तिचा व्होल्टेज बदलला जाऊ शकतो.
कन्व्हर्टर स्वतः तयार करणे सोपे आहे. मुख्य घटक MC34063 आहे, ज्यामध्ये व्होल्टेज संदर्भ (तापमानाची भरपाई), एक तुलनाकर्ता, सक्रिय पीक करंट लिमिटिंग सर्किटसह एक ऑसिलेटर, एक AND गेट, फ्लिप-फ्लॉप आणि ड्रायव्हरसह उच्च-पॉवर आउटपुट स्विच आणि फक्त हार्नेसमध्ये काही अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनिक घटक आवश्यक आहेत जेणेकरून ते तयार होईल. चिप्सची ही मालिका विविध कन्व्हर्टरमध्ये समाविष्ट करण्यासाठी खास तयार केली गेली आहे.
MC34063A चिपचे फायदे
- 3 ते 40 V इनपुट पर्यंत ऑपरेशन
- कमी स्टँडबाय वर्तमान
- सध्याची मर्यादा
- आउटपुट प्रवाह 1.5 A पर्यंत
- आउटपुट व्होल्टेज समायोज्य
- 100 kHz पर्यंत वारंवारता श्रेणीमध्ये ऑपरेशन
- अचूकता 2%
रेडिओ घटकांचे वर्णन
- आर- सर्व प्रतिरोधक 0.25 W आहेत.
- ट- TIP31-NPN पॉवर ट्रान्झिस्टर. सर्व आउटपुट प्रवाह त्यातून जातो.
- L1- 100 µH फेराइट कॉइल. जर तुम्हाला ते स्वतः करायचे असेल तर, तुम्हाला 20 मिमीच्या बाह्य व्यासासह आणि 10 मिमीच्या आतील व्यासासह टॉरॉइडल फेराइट रिंग खरेदी करणे आवश्यक आहे, तसेच 10 मिमी उंच आणि वायर 1 - 1.5 मिमी जाडी 0.5 मीटर, आणि 5 वळण करा. समान अंतर. फेराइट रिंगचे परिमाण खूप गंभीर नाहीत. काही फरक (1-3 मिमी) स्वीकार्य आहे.
- डी- Schottky डायोड वापरणे आवश्यक आहे
- टी.आर- मल्टी-टर्न व्हेरिएबल रेझिस्टर, जे येथे 12 V आउटपुट व्होल्टेज बारीक करण्यासाठी वापरले जाते.
- सी- C1 आणि C3 हे ध्रुवीय कॅपेसिटर आहेत, म्हणून त्यांना PCB वर ठेवताना याकडे लक्ष द्या.
असेंब्लीसाठी भागांची यादी
- प्रतिरोधक: R1 = 0.22 ohm x1, R2 = 180 ohm x1, R3 = 1.5K x1, R4 = 12K x1
- रेग्युलेटर: TR1 = 1 kOhm, मल्टी-टर्न
- ट्रान्झिस्टर: T1 = TIP31A किंवा TIP31C
- चोक: फेराइट रिंगवर L1 = 100 µH
- डायोड: D1 - Schottky 1N5821 (21V - 3A), 1N5822 (28V - 3A) किंवा MBR340 (40V - 3A)
- कॅपेसिटर: C1 = 100 uF / 25V, C2 = 0.001 uF, C3 = 2200 uF / 25V
- चिप: MC34063
- पीसीबी 55 x 40 मिमी
लक्षात घ्या की T1 - TIP31 ट्रान्झिस्टरवर एक लहान ॲल्युमिनियम हीटसिंक स्थापित करणे आवश्यक आहे, अन्यथा हे ट्रान्झिस्टर वाढलेल्या गरम झाल्यामुळे खराब होऊ शकते, विशेषत: उच्च लोड करंट्सवर. डेटाशीट आणि पीसीबी रेखाचित्र
