Transformatorløse spenningsomformere. Opplegg, beskrivelse. Transformatorløs spenningsomformer Transformatorløs DC-til-AC-omformer

Dette kapittelet vil først og fremst fokusere på transformatorløse spenningsomformere, vanligvis bestående av en firkantbølgegenerator og en spenningsmultiplikator. Vanligvis på denne måten er det mulig å øke spenningen uten merkbare tap med ikke mer enn flere ganger, og også å oppnå en spenning med et annet fortegn ved utgangen til omformeren. Laststrømmen til slike omformere er ekstremt liten - vanligvis enheter, sjeldnere titalls mA.

Hovedgeneratoren til transformatorløse spenningsomformere kan lages i henhold til et typisk skjema, hvis basiselement 1 (fig. 1.1) er laget på grunnlag av en symmetrisk multivibrator. Som et eksempel kan elementene i blokken ha følgende parametere: R1 = R4 = 1 kOhm; R2 = R3 = 10 kΩ; C1 = C2 = 0,01 μF. Transistorer - laveffekt, for eksempel KT315. For å øke kraften til utgangssignalet ble en typisk forsterkerenhet 2 brukt.

Ris. 1.1. Ordninger av de grunnleggende elementene i transformatorløse omformere: 1 - master oscillator; 2 - typisk forsterkerblokk

Den transformatorløse spenningsomformeren består av to typiske elementer (fig. 1.2): en masteroscillator 1 og en push-pull bryter-forsterker 2, samt en spenningsmultiplikator (fig. 1.1, 1.2). Omformeren opererer med en frekvens på 400 Hz og gir en utgangsspenning på 12,5 V

spenning 22 V ved en belastningsstrøm opp til 100 mA (parametere til elementene: R1 = R4 = 390 Ohm, R2 = R3 = 5,6 kOhm, C1 = C2 = 0,47 μF). I blokk 1 brukes transistorer KT603A - B; i blokk 2 - GT402V (G) og GT404V (G).

Spenningsdobling transformatorløs omformerkrets

Spenningsomformerkretser basert på en typisk blokk

En spenningsomformer bygget på grunnlag av den typiske blokken beskrevet ovenfor (fig.1.1) kan brukes til å oppnå utgangsspenninger med forskjellig polaritet som vist i fig. 1.3.

For det første alternativet genereres spenninger på -1-10 B og -10 B ved utgangen; for den andre - -1-20 B og -10 B når enheten får strøm fra en 12 V-kilde.

For å drive tyratroner med en spenning på omtrent 90 B, brukes en spenningsomformerkrets i henhold til fig. 1.4 med masteroscillator 1 og parametrene til elementene: R1 = R4 = 1 kOhm,

R2 = R3 = 10 kΩ, C1 = C2 = 0,01 μF. Vanlige laveffekttransistorer kan brukes her. Multiplikatoren har en multiplikasjonsfaktor på 12 og med tilgjengelig forsyningsspenning kan man forvente ca 200 V ved utgangen, men i virkeligheten, på grunn av tap, er denne spenningen bare 90 V, og dens verdi synker raskt med økende belastningsstrøm.

Ris. 1.4. Spenningsomformerkrets med flertrinns multiplikator

Ris. 1.5. Spenningsomformerkrets

For å oppnå en invertert utgangsspenning kan det også brukes en omformer basert på en typisk enhet (fig. 1.1). Ved utgangen til enheten (fig. 1.5) genereres en spenning som er motsatt i fortegn til forsyningsspenningen. I absolutt verdi er denne spenningen litt lavere enn forsyningsspenningen, som skyldes spenningsfallet (spenningstapet) over halvlederelementene. Jo lavere forsyningsspenning til kretsen og jo høyere belastningsstrøm, jo ​​større er denne forskjellen.

Spenningsomformeren (dobler) (fig. 1.6) inneholder en masteroscillator 1 (1 i fig. 1.1), to forsterkere 2 (2 i fig. 1.1) og en brolikeretter (VD1 -VD4).

Blokk 1: R1 = R4 = 100 Ohm; R2 = R3 = 10 kΩ; C1 = C2 = 0,015 μF, transistorer KT315.

Det er kjent at kraften som overføres fra den primære kretsen til den sekundære kretsen er proporsjonal med driftsfrekvensen for konvertering, derfor, samtidig med dens vekst, reduseres kapasitansen til kondensatorene og følgelig dimensjonene og kostnadene til enheten.

Denne omformeren gir en utgangsspenning på 12 B (tomgang). Med en belastningsmotstand på 100 Ohm reduseres utgangsspenningen til 11 B; ved 50 Ohm - opptil 10 B; og ved 10 Ohm - opptil 7 B.

Ris. 1.6. Høyeffektsspenningsdoblingskrets

Omformerkrets for å oppnå bipolare utgangsspenninger

Spenningsomformeren (fig. 1.7) lar deg få ved utgangen to spenninger med forskjellig polaritet med et felles midtpunkt. Disse spenningene brukes ofte til å drive operasjonsforsterkere. Utgangsspenningene er i absolutt verdi nær forsyningsspenningen til enheten, og når verdien endres, endres de samtidig.

Transistor VT1 - KT315, dioder VD1 og U02-D226.

Blokk 1: R1 = R4 = 1,2 kΩ; R2 = R3 = 22 kΩ; C1 = C2 = 0,022 μF, transistorer KT315.

Blokk 2: transistorer GT402, GT404.

Utgangsimpedansen til dobleren er 10 ohm. I hvilemodus er den totale utgangsspenningen over kondensatorene C1 og C2 19,25 V ved et strømforbruk på 33 mA. Med en økning i belastningsstrømmen fra 100 til 200 mA, reduseres denne spenningen fra 18,25 til 17,25 V.

Hovedgeneratoren til spenningsomformeren (fig. 1.8) er laget på to / SHO / 7-elementer. En kaskade av forsterkning på transistorene VT1 og VT2 er koblet til utgangen. Den inverterte spenningen ved enhetens utgang, tatt i betraktning konverteringstapene, er flere prosent (eller titalls prosent - med lavspent strømforsyning) mindre enn inngangsspenningen.

Ris. 1.8. Krets til en spenningsomformer-inverter med en masteroscillator på CMOS-elementer

En lignende omformerkrets er vist i følgende figur (fig. 1.9). Omformeren inneholder en masteroscillator på en / CMO / 7-mikrokrets, et forsterkningstrinn på transistorene VT1 og VT2, kretser for dobling av utgangspulsspenningen, kondensatorfiltre og en krets for å danne et kunstig midtpunkt basert på et par zenerdioder. Følgende spenninger dannes ved utgangen til omformeren: -i-15 B ved en laststrøm på 13 ... 15 ml og -15 B ved en laststrøm på 5 mA.

I fig. 1.10 viser et diagram over utgangsnoden til en transformatorløs spenningsomformer. Denne noden er faktisk

Spenningsomformerkrets for dannelse av bipolare spenninger med en masteroscillator på CMOS-elementer

Ris. 1.10. Utgangstrinnkrets for en transformatorløs spenningsomformer

er en effektforsterker. For å kontrollere den kan du bruke en pulsgenerator som opererer med en frekvens på ^ 0 kHz.

Uten belastning bruker en omformer med en slik effektforsterker en strøm på omtrent 5 mA. Utgangsspenningen nærmer seg 18 volt (to ganger forsyningsspenningen). Med en belastningsstrøm på 120 mA reduseres utgangsspenningen til 16 B ved et rippelnivå på 20 mV. Effektiviteten til enheten er omtrent 85%, utgangsimpedansen er omtrent 10 ohm.

Når noden opererer fra en masteroscillator på CMOS-elementer, er installasjon av motstander R1 og R2 ikke nødvendig, men for å begrense utgangsstrømmen til mikrokretsen, er det tilrådelig å koble utgangen til en transistoreffektforsterker gjennom en motstand med en motstand på flere kΩ.

En enkel spenningsomformerkrets for å kontrollere varicaps har blitt gjengitt mange ganger i forskjellige magasiner. Omformeren produserer 20 V når den drives fra 9 B, og en slik krets er vist i fig. 1.11. En pulsgenerator nær rektangulær er satt sammen på transistorene VT1 og VT2. Diodene VD1 - VD4 og kondensatorene C2 - C5 danner en spenningsmultiplikator, og motstanden R5 og zenerdiodene VD5, VD6 danner en parametrisk spenningsregulator.

Ris. 1.11. Spenningsomformerkrets for varicaps

Ris. 1.12. CMOS spenningsomformerkrets

En enkel spenningsomformer på kun en K561LN2-mikrokrets med et minimum antall hengslede elementer kan monteres i henhold til diagrammet i fig. 1.12.

Hovedparametrene til omformeren ved forskjellige forsyningsspenninger og laststrømmer er vist i tabell 1.1.

Tabell 1.1. Spenningsomformerparametere (fig. 1.12)

Diagram over utgangstrinnet til den bipolare spenningsdriveren

For å konvertere en spenning på ett nivå til en bipolar utgangsspenning, kan en omformer med et utgangstrinn brukes i henhold til diagrammet i fig. 1.13. Når inngangsspenningen til omformeren er 5 B, er utgangsspenningen -i-8 B og -8 B ved en laststrøm på 30 mA. Effektiviteten til omformeren var 75 %. Effektivitetsverdien og verdien av utgangsspenningen kan økes ved å bruke Schottky-dioder i spenningsmultiplikatorens likeretter. Med en økning i forsyningsspenningen til 9 B, øker utgangsspenningene til 15 V.

En omtrentlig analog av 2N5447-transistoren - KT345B; 2N5449 - KT340B. I kretsen kan du bruke mer vanlige elementer, for eksempel transistorer som KT315, KT361.

Et bredt utvalg av firkantbølgesignalgeneratorer kan brukes til spenningsomformerkretser basert på prinsippet om pulsspenningsmultiplikatorer. Slike generatorer bygges ofte på mikrokretsen KR1006VI1 (fig. 1.14). Utgangsstrømmen til denne mikrokretsen er ganske stor (100 mA), og det er ofte mulig å klare seg uten ytterligere forsterkningstrinn. Generatoren på DA1-mikrokretsen (KR1006VI1) produserer rektangulære pulser, hvis repetisjonshastighet bestemmes av elementene R1, R2, C2. Disse pulsene fra pin 3 på mikrokretsen mates til spenningsmultiplikatoren. En resistiv deler R3, R4 er koblet til utgangen til spenningsmultiplikatoren, hvorfra spenningen mates til "reset"-inngangen (pin 4) til DA1-mikrokretsen. Parametrene til denne deleren er valgt på en slik måte at hvis utgangsspenningen i absolutt verdi forhåndsviser inngangsspenningen (forsyningsspenningen), stopper generasjonen. Den nøyaktige verdien av utgangsspenningen kan justeres ved å velge motstandene til motstandene R3 og R4.

Opplegg for en spenningsomformer-inverter med en masteroscillator på KR1006VI1 mikrokrets

Egenskapene til omformeren - spenningsomformeren (fig. 1 ^ 14) er gitt i tabellen. 1.2.

Den neste figuren viser en annen spenningsomformerkrets på KR1006VI1-mikrokretsen (fig. 1.15). Driftsfrekvensen til masteroscillatoren er 8 kHz. Ved utgangen er en transistorforsterker og en likeretter satt sammen i henhold til en spenningsdoblingskrets tilkoblet. Når spenningen til strømforsyningen er 12 B, er utgangen til omformeren 20 V. Tapene til omformeren skyldes spenningsfallet over diodene til spenningsdoblerens likeretter.

Tabell 1.2. Egenskaper for spenningsomformer-omformer (fig. 1.14)

Spenningsomformerkrets med en KR1006VI1 mikrokrets og en effektforsterker

På grunnlag av den samme mikrokretsen (fig. 1.16) kan det lages en spenningsomformer. Arbeidsfrekvensen til konverteringen er 18 kHz, driftssyklusen er 1,2.

Som med andre lignende enheter, avhenger utgangsspenningen til omformeren betydelig av belastningsstrømmen.

TTL og / SMOG / -brikker kan brukes til strømutretting. Ved å utvikle emnet foreslo forfatteren av denne ideen D. Cuthbert en transformatorløs spenningsomformer-inverter basert på GG // - mikrokretser (fig. 1.17).

Enheten inneholder to mikrokretser: DDI og DD2. Den første av dem fungerer som en generator av rektangulære pulser med en frekvens på 7 kHz (elementene DDI .1 og DDI .2), til utgangen som omformeren DD1.3 - DDI.6 er koblet til. Den andre mikrokretsen (DD2) er inkludert på en uvanlig måte (se diagram): den utfører funksjonen

Driverkrets for negativ spenning

Ris. 1.17. Spenningsomformerkrets basert på to mikrokretser

dioder. Alle dens elementer-invertere er koblet parallelt for å øke belastningskapasiteten til omformeren.

Som et resultat av en slik inkludering ved utgangen av enheten, oppnås en invertert spenning-U, omtrent lik (i absolutt verdi) til forsyningsspenningen. Forsyningsspenningen til enheten med 74HC04 kan være fra 2 til 7 V. En omtrentlig husholdningsanalog er GG // - en mikrokrets av typen K555LN1 (fungerer i et smalere område av forsyningsspenninger) eller / SMOS / -kretser og KR1564LN1.

Maksimal utgangsstrøm til omformeren er opptil 10mA. Når belastningen er av, bruker enheten praktisk talt ikke strøm.

I utviklingen av den ovenfor betraktede ideen om å bruke beskyttelsesdioder / C / WO / 7-mikrokretser tilgjengelig ved inngangene og utgangene / SL // 0/7-elementene, vil vi vurdere driften av en spenningsomformer laget på to mikrokretser DDI og DD2 av type K561LA7 (radar . 1.18). Den første av dem satt sammen en generator som opererte med en frekvens på 60 kHz. Den andre mikrokretsen utfører funksjonen til en brovisningsfrekvenslikeretter.

Ris. 1.18. Oppsett av en nøyaktig polaritetsomformer på to K561LA7 mikrokretser

Liten størrelse CMOS effektbryter

Bryteren er laget med en masteroscillator basert på CMOS-omformere. Oscillatorfrekvensen avhenger av C2-R1-klassifiseringene. Siden felteffekttransistoren med en isolert port styres av en statisk ladning og ikke krever stor strøm i …….

Spenningsstabilisator på komparatoren Hovedtekniske egenskaper: Utgangsspenning, V …………………………………………………………………. 5 Laststrøm, A ………………………………………………………………………………… 2Rippelspenning, mV ………………………………………… …… …… ..50 Stabiliseringsfaktor ………………………………………………… .100 Bryterfrekvens, kHz ………………………………………………… ..25 Spenningsstabilisator fungerer som følger. Sagtannreferansespenningen sammenlignes av komparatoren …….

Bruken av kondensatorer for å redusere spenningen som tilføres en last fra et belysningsnettverk har en lang historie. På 50-tallet brukte radioamatører mye kondensatorer i transformatorløse strømforsyninger for radiomottakere, som ble koblet i serie i …….

Bruken av en tre-nivå omformer i frekvensomformeren gjør at systemspenningen kan økes. Hvis energigjenvinning til forsyningsnettverket ikke er nødvendig, anbefales det å bruke en 12-puls diodelikeretter med seriekobling av trefasebroer. Hvis…….

Dette kapittelet vil først og fremst fokusere på transformatorløse spenningsomformere, vanligvis bestående av en firkantbølgegenerator og en spenningsmultiplikator. Vanligvis på denne måten er det mulig å øke spenningen uten merkbare tap med ikke mer enn flere ganger, og også å oppnå en spenning med et annet fortegn ved utgangen til omformeren. Laststrømmen til slike omformere er ekstremt liten - vanligvis enheter, sjeldnere titalls mA.

Hovedgeneratoren til transformatorløse spenningsomformere kan lages i henhold til et typisk skjema, hvis basiselement 1 (fig. 1.1) er laget på grunnlag av en symmetrisk multivibrator. Som et eksempel kan elementene i blokken ha følgende parametere: R1 = R4 = 1 kOhm; R2 = R3 = 10 kΩ; C1 = C2 = 0,01 μF. Transistorer - laveffekt, for eksempel KT315. For å øke kraften til utgangssignalet ble en typisk forsterkerenhet 2 brukt.

Ris. 1.1. Ordninger av de grunnleggende elementene i transformatorløse omformere: 1 - master oscillator; 2 - typisk forsterkerblokk

Den transformatorløse spenningsomformeren består av to typiske elementer (fig. 1.2): en masteroscillator 1 og en push-pull bryter-forsterker 2, samt en spenningsmultiplikator (fig. 1.1, 1.2). Omformeren opererer med en frekvens på 400 Hz og gir en utgangsspenning på 12,5 V

spenning 22 V ved en belastningsstrøm opp til 100 mA (parametere til elementene: R1 = R4 = 390 Ohm, R2 = R3 = 5,6 kOhm, C1 = C2 = 0,47 μF). I blokk 1 brukes transistorer KT603A - B; i blokk 2 - GT402V (G) og GT404V (G).

Spenningsdobling transformatorløs omformerkrets

Spenningsomformerkretser basert på en typisk blokk

En spenningsomformer bygget på grunnlag av den typiske blokken beskrevet ovenfor (fig.1.1) kan brukes til å oppnå utgangsspenninger med forskjellig polaritet som vist i fig. 1.3.

For det første alternativet genereres spenninger på -1-10 B og -10 B ved utgangen; for den andre - -1-20 B og -10 B når enheten får strøm fra en 12 V-kilde.

For å drive tyratroner med en spenning på omtrent 90 B, brukes en spenningsomformerkrets i henhold til fig. 1.4 med masteroscillator 1 og parametrene til elementene: R1 = R4 = 1 kOhm,

R2 = R3 = 10 kΩ, C1 = C2 = 0,01 μF. Vanlige laveffekttransistorer kan brukes her. Multiplikatoren har en multiplikasjonsfaktor på 12 og med tilgjengelig forsyningsspenning kan man forvente ca 200 V ved utgangen, men i virkeligheten, på grunn av tap, er denne spenningen bare 90 V, og dens verdi synker raskt med økende belastningsstrøm.

Ris. 1.4. Spenningsomformerkrets med flertrinns multiplikator

Ris. 1.5. Spenningsomformerkrets

For å oppnå en invertert utgangsspenning kan det også brukes en omformer basert på en typisk enhet (fig. 1.1). Ved utgangen til enheten (fig. 1.5) genereres en spenning som er motsatt i fortegn til forsyningsspenningen. I absolutt verdi er denne spenningen litt lavere enn forsyningsspenningen, som skyldes spenningsfallet (spenningstapet) over halvlederelementene. Jo lavere forsyningsspenning til kretsen og jo høyere belastningsstrøm, jo ​​større er denne forskjellen.

Spenningsomformeren (dobler) (fig. 1.6) inneholder en masteroscillator 1 (1 i fig. 1.1), to forsterkere 2 (2 i fig. 1.1) og en brolikeretter (VD1 -VD4).

Blokk 1: R1 = R4 = 100 Ohm; R2 = R3 = 10 kΩ; C1 = C2 = 0,015 μF, transistorer KT315.

Det er kjent at kraften som overføres fra den primære kretsen til den sekundære kretsen er proporsjonal med driftsfrekvensen for konvertering, derfor, samtidig med dens vekst, reduseres kapasitansen til kondensatorene og følgelig dimensjonene og kostnadene til enheten.

Denne omformeren gir en utgangsspenning på 12 B (tomgang). Med en belastningsmotstand på 100 Ohm reduseres utgangsspenningen til 11 B; ved 50 Ohm - opptil 10 B; og ved 10 Ohm - opptil 7 B.

Ris. 1.6. Høyeffektsspenningsdoblingskrets

Omformerkrets for å oppnå bipolare utgangsspenninger

Spenningsomformeren (fig. 1.7) lar deg få ved utgangen to spenninger med forskjellig polaritet med et felles midtpunkt. Disse spenningene brukes ofte til å drive operasjonsforsterkere. Utgangsspenningene er i absolutt verdi nær forsyningsspenningen til enheten, og når verdien endres, endres de samtidig.

Transistor VT1 - KT315, dioder VD1 og U02-D226.

Blokk 1: R1 = R4 = 1,2 kΩ; R2 = R3 = 22 kΩ; C1 = C2 = 0,022 μF, transistorer KT315.

Blokk 2: transistorer GT402, GT404.

Utgangsimpedansen til dobleren er 10 ohm. I hvilemodus er den totale utgangsspenningen over kondensatorene C1 og C2 19,25 V ved et strømforbruk på 33 mA. Med en økning i belastningsstrømmen fra 100 til 200 mA, reduseres denne spenningen fra 18,25 til 17,25 V.

Hovedgeneratoren til spenningsomformeren (fig. 1.8) er laget på to / SHO / 7-elementer. En kaskade av forsterkning på transistorene VT1 og VT2 er koblet til utgangen. Den inverterte spenningen ved enhetens utgang, tatt i betraktning konverteringstapene, er flere prosent (eller titalls prosent - med lavspent strømforsyning) mindre enn inngangsspenningen.

Ris. 1.8. Krets til en spenningsomformer-inverter med en masteroscillator på CMOS-elementer

En lignende omformerkrets er vist i følgende figur (fig. 1.9). Omformeren inneholder en masteroscillator på en / CMO / 7-mikrokrets, et forsterkningstrinn på transistorene VT1 og VT2, kretser for dobling av utgangspulsspenningen, kondensatorfiltre og en krets for å danne et kunstig midtpunkt basert på et par zenerdioder. Følgende spenninger dannes ved utgangen til omformeren: -i-15 B ved en laststrøm på 13 ... 15 ml og -15 B ved en laststrøm på 5 mA.

I fig. 1.10 viser et diagram over utgangsnoden til en transformatorløs spenningsomformer. Denne noden er faktisk

Spenningsomformerkrets for dannelse av bipolare spenninger med en masteroscillator på CMOS-elementer

Ris. 1.10. Utgangstrinnkrets for en transformatorløs spenningsomformer

er en effektforsterker. For å kontrollere den kan du bruke en pulsgenerator som opererer med en frekvens på ^ 0 kHz.

Uten belastning bruker en omformer med en slik effektforsterker en strøm på omtrent 5 mA. Utgangsspenningen nærmer seg 18 volt (to ganger forsyningsspenningen). Med en belastningsstrøm på 120 mA reduseres utgangsspenningen til 16 B ved et rippelnivå på 20 mV. Effektiviteten til enheten er omtrent 85%, utgangsimpedansen er omtrent 10 ohm.

Når noden opererer fra en masteroscillator på CMOS-elementer, er installasjon av motstander R1 og R2 ikke nødvendig, men for å begrense utgangsstrømmen til mikrokretsen, er det tilrådelig å koble utgangen til en transistoreffektforsterker gjennom en motstand med en motstand på flere kΩ.

En enkel spenningsomformerkrets for å kontrollere varicaps har blitt gjengitt mange ganger i forskjellige magasiner. Omformeren produserer 20 V når den drives fra 9 B, og en slik krets er vist i fig. 1.11. En pulsgenerator nær rektangulær er satt sammen på transistorene VT1 og VT2. Diodene VD1 - VD4 og kondensatorene C2 - C5 danner en spenningsmultiplikator, og motstanden R5 og zenerdiodene VD5, VD6 danner en parametrisk spenningsregulator.

Ris. 1.11. Spenningsomformerkrets for varicaps

Ris. 1.12. CMOS spenningsomformerkrets

En enkel spenningsomformer på kun en K561LN2-mikrokrets med et minimum antall hengslede elementer kan monteres i henhold til diagrammet i fig. 1.12.

Hovedparametrene til omformeren ved forskjellige forsyningsspenninger og laststrømmer er vist i tabell 1.1.

Tabell 1.1. Spenningsomformerparametere (fig. 1.12)

Diagram over utgangstrinnet til den bipolare spenningsdriveren

For å konvertere en spenning på ett nivå til en bipolar utgangsspenning, kan en omformer med et utgangstrinn brukes i henhold til diagrammet i fig. 1.13. Når inngangsspenningen til omformeren er 5 B, er utgangsspenningen -i-8 B og -8 B ved en laststrøm på 30 mA. Effektiviteten til omformeren var 75 %. Effektivitetsverdien og verdien av utgangsspenningen kan økes ved å bruke Schottky-dioder i spenningsmultiplikatorens likeretter. Med en økning i forsyningsspenningen til 9 B, øker utgangsspenningene til 15 V.

En omtrentlig analog av 2N5447-transistoren - KT345B; 2N5449 - KT340B. I kretsen kan du bruke mer vanlige elementer, for eksempel transistorer som KT315, KT361.

Et bredt utvalg av firkantbølgesignalgeneratorer kan brukes til spenningsomformerkretser basert på prinsippet om pulsspenningsmultiplikatorer. Slike generatorer bygges ofte på mikrokretsen KR1006VI1 (fig. 1.14). Utgangsstrømmen til denne mikrokretsen er ganske stor (100 mA), og det er ofte mulig å klare seg uten ytterligere forsterkningstrinn. Generatoren på DA1-mikrokretsen (KR1006VI1) produserer rektangulære pulser, hvis repetisjonshastighet bestemmes av elementene R1, R2, C2. Disse pulsene fra pin 3 på mikrokretsen mates til spenningsmultiplikatoren. En resistiv deler R3, R4 er koblet til utgangen til spenningsmultiplikatoren, hvorfra spenningen mates til "reset"-inngangen (pin 4) til DA1-mikrokretsen. Parametrene til denne deleren er valgt på en slik måte at hvis utgangsspenningen i absolutt verdi forhåndsviser inngangsspenningen (forsyningsspenningen), stopper generasjonen. Den nøyaktige verdien av utgangsspenningen kan justeres ved å velge motstandene til motstandene R3 og R4.

Opplegg for en spenningsomformer-inverter med en masteroscillator på KR1006VI1 mikrokrets

Egenskapene til omformeren - spenningsomformeren (fig. 1 ^ 14) er gitt i tabellen. 1.2.

Den neste figuren viser en annen spenningsomformerkrets på KR1006VI1-mikrokretsen (fig. 1.15). Driftsfrekvensen til masteroscillatoren er 8 kHz. Ved utgangen er en transistorforsterker og en likeretter satt sammen i henhold til en spenningsdoblingskrets tilkoblet. Når spenningen til strømforsyningen er 12 B, er utgangen til omformeren 20 V. Tapene til omformeren skyldes spenningsfallet over diodene til spenningsdoblerens likeretter.

Tabell 1.2. Egenskaper for spenningsomformer-omformer (fig. 1.14)

Spenningsomformerkrets med en KR1006VI1 mikrokrets og en effektforsterker

På grunnlag av den samme mikrokretsen (fig. 1.16) kan det lages en spenningsomformer. Arbeidsfrekvensen til konverteringen er 18 kHz, driftssyklusen er 1,2.

Som med andre lignende enheter, avhenger utgangsspenningen til omformeren betydelig av belastningsstrømmen.

TTL og / SMOG / -brikker kan brukes til strømutretting. Ved å utvikle emnet foreslo forfatteren av denne ideen D. Cuthbert en transformatorløs spenningsomformer-inverter basert på GG // - mikrokretser (fig. 1.17).

Enheten inneholder to mikrokretser: DDI og DD2. Den første av dem fungerer som en generator av rektangulære pulser med en frekvens på 7 kHz (elementene DDI .1 og DDI .2), til utgangen som omformeren DD1.3 - DDI.6 er koblet til. Den andre mikrokretsen (DD2) er inkludert på en uvanlig måte (se diagram): den utfører funksjonen

Driverkrets for negativ spenning

Ris. 1.17. Spenningsomformerkrets basert på to mikrokretser

dioder. Alle dens elementer-invertere er koblet parallelt for å øke belastningskapasiteten til omformeren.

Som et resultat av en slik inkludering ved utgangen av enheten, oppnås en invertert spenning-U, omtrent lik (i absolutt verdi) til forsyningsspenningen. Forsyningsspenningen til enheten med 74HC04 kan være fra 2 til 7 V. En omtrentlig husholdningsanalog er GG // - en mikrokrets av typen K555LN1 (fungerer i et smalere område av forsyningsspenninger) eller / SMOS / -kretser og KR1564LN1.

Maksimal utgangsstrøm til omformeren er opptil 10mA. Når belastningen er av, bruker enheten praktisk talt ikke strøm.

I utviklingen av den ovenfor betraktede ideen om å bruke beskyttelsesdioder / C / WO / 7-mikrokretser tilgjengelig ved inngangene og utgangene / SL // 0/7-elementene, vil vi vurdere driften av en spenningsomformer utført på to mikrokretser DDI og DD2 av type K561LA7 (p \ ls. 1.18). Den første av dem satt sammen en generator som opererte med en frekvens på 60 kHz. Den andre mikrokretsen utfører funksjonen til en brovisningsfrekvenslikeretter.

Ris. 1.18. Oppsett av en nøyaktig polaritetsomformer på to K561LA7 mikrokretser

Under driften av omformeren dannes en spenning med negativ polaritet ved utgangen, med høy nøyaktighet med en view-ohm-belastning som gjentar forsyningsspenningen i hele området av nominelle verdier av forsyningsspenninger (fra 3 til 15 8 ).

Mange nybegynnere radioamatører synes det er vanskelig å bestemme typen strømforsyning, men det er ikke så vanskelig. Hovedmetodene for å konvertere spenning er å bruke en av to kretsalternativer:

transformator;

Transformatorløse strømforsyninger.

På sin side er transformatorene forskjellige i kretstypen:

Nettverk, med en transformator som opererer med en frekvens på 50 Hz;

Puls, med en transformator som opererer ved høye frekvenser (titusenvis av Hz).

Bytte strømforsyningskretser lar deg øke den totale effektiviteten til sluttproduktet ved å unngå statiske tap på lineære stabilisatorer og andre elementer.

Transformatorløse kretser

Hvis det er behov for å få strøm fra et 220 V elektrisk husholdningsnettverk, kan de enkleste enhetene slås på fra strømforsyninger ved å bruke ballastelementer for å senke spenningen. Et velkjent eksempel på en slik strømforsyning er ballastkondensatorkretsen.

Det finnes imidlertid en rekke drivere med innebygd og strømbryter for å bygge en transformatorløs pulsned-omformer, slike finnes svært ofte i annet utstyr.

Ved strømforsyning fra en likestrømkilde, for eksempel batterier eller andre galvaniske batterier, bruk:

Lineær spenningsregulator (integrert stabilisator type KREN eller L78xx med eller uten gjennomgangstransistor, en parametrisk stabilisator fra en zenerdiode og en transistor)

Pulsomformer (buck - BUCK, boost - BOOST, eller buck-boost - BUCK-BOOST)

Fordelene med transformatorløse strømforsyninger og omformere er som følger:

Det er ikke nødvendig å vikle transformatoren, transformasjonen utføres på bekostning av choken og nøklene;

Konsekvensen av det forrige er de små dimensjonene til strømforsyningene.

Ulemper:

Mangel på galvanisk isolasjon, i tilfelle defekte nøkler, fører til utseendet til spenningen til den primære strømkilden. Dette er kritisk spesielt hvis 220 V-nettverket fungerer som dets rolle;

Fare for elektrisk støt på grunn av galvanisk tilkobling;

De store dimensjonene til choken på høyeffektomformere setter spørsmålstegn ved tilrådeligheten av å bruke denne strømforsyningstopologien. Med sammenlignbar vekt og dimensjoner kan du bruke en transformator, galvanisk isolert omformer.

I innenlandsk litteratur finnes ofte forkortelsen "IPPN", som står for: Pulse Step Down (eller Step Up, eller begge deler) spenningsomformer

Tre grunnordninger kan skilles ut som grunnlag.

1. IPPN1 - Downconverter, i engelsk litteratur - BUCK DC CONVERTER eller Step-down.

2. IPPN2 - Upconverter, i engelsk litteratur - BOOST DC CONVERTER eller Step-up.

3. IPPN3 - Inverterende omformer med mulighet for både økende og synkende spenning, BUCK-BOOST DC CONVERTER.

Hvordan fungerer en pulse down-omformer?

La oss starte med å se på hvordan den første ordningen fungerer - IPPN1.

I kretsen kan to forsyningskretser skilles:

1. "+" fra strømforsyningen mates gjennom en privat nøkkel (transistor av enhver type passende ledningsevne) til Lн (lagringschoke), deretter flyter strømmen gjennom belastningen til "-" av strømforsyningen.

2. Den andre kretsen er dannet av D, choke Ln og tilkoblet last Rn.

Når nøkkelen er lukket, flyter strømmen langs den første kretsen, strøm flyter gjennom induktoren, og energi akkumuleres i magnetfeltet. Når vi slår av (åpner) bryteren, spres energien som er lagret i spolen inn i lasten, mens strømmen flyter gjennom den andre kretsen.

Spenningen ved utgangen (lasten) til en slik omformer er

Uout = Uin * Ku

Ku er konverteringsfaktoren, som avhenger av driftssyklusen til kontrollpulsene til strømbryteren.

Ku = Uout / Uin

Driftssyklusen "D" er forholdet mellom tiden når nøkkelen er åpen og PWM-perioden. "D" kan ta verdier fra 0 til 1.

VIKTIG: For IPPN1 Ku = D. Dette betyr at reguleringsgrensene for denne stabilisatoren er omtrent like - 0 ... Uout.

Spenningen ved utgangen til en slik omformer er lik polariteten til spenningen ved inngangen.

Hvordan en pulsboostspenningsomformer fungerer

IPPN2 - er i stand til å øke spenningen fra forsyningsspenningen til en verdi ti ganger høyere enn den. Skjematisk består den av de samme elementene som den forrige.

Enhver omformer av denne typen inkluderer tre viktigste aktive ingredienser:

Kontrollert nøkkel (bipolar, felt,);

Ukontrollert nøkkel (likeretterdiode);

Lagringsinduktans.

Strømmen flyter alltid gjennom induktansen, bare verdien endres.

For å forstå driftsprinsippet til denne omformeren, må du huske kommuteringsloven for induktoren: "Strømmen gjennom induktoren kan ikke endres umiddelbart."

Dette er forårsaket av et fenomen som selvinduksjon EMF eller tilbake-EMF. Siden det elektromagnetiske feltet til induktansen forhindrer en plutselig endring i strøm, kan spolen betraktes som en strømkilde. Så, i denne kretsen, når nøkkelen lukkes gjennom spolen, begynner en strøm av stor størrelse å strømme, men som allerede nevnt kan den ikke øke kraftig.

Tilbake EMF er et fenomen når motsatt EMF oppstår i endene av spolen. Hvis du forestiller deg dette i diagrammet for klarhetens skyld, må du forestille deg induktoren som en EMF-kilde.

Tallet "1" indikerer tilstanden til kretsen når nøkkelen er lukket. Vær oppmerksom på at strømforsyningen og EMF-symbolet til spolen er forbundet med positive terminaler i serie, dvs. deres EMF-verdier trekkes fra. I dette tilfellet forhindrer induktansen passering av elektrisk strøm, eller rettere sagt bremser veksten. Når den vokser, etter en viss tidskonstant, synker tilbake-EMF-verdien, og strømmen gjennom induktansen øker.

Lyrisk digresjon:

Størrelsen på EMF av selvinduksjon, som alle andre EMF, måles i volt.

I løpet av denne tidsperioden flyter hovedstrømmen langs kretsen: strømforsyning-induktans-lukket bryter.

Når SA-bryteren åpner, krets 2. Strømmen begynner å flyte langs en slik krets: strømforsyning-induktans-diode-belastning. Siden belastningsmotstanden ofte er mye større enn motstanden til transistorkanalen med lukket sløyfe. I dette tilfellet, igjen, kan ikke strømmen som flyter gjennom induktansen endres brått, induktansen har alltid en tendens til å opprettholde retningen og størrelsen på strømmen, derfor oppstår en tilbake-EMF igjen, men allerede i omvendt polaritet.

Legg merke til hvordan polene til strømforsyningen og EMF-kilden som erstatter spolen er koblet sammen i det andre diagrammet. De er koblet i serie med motsatte poler, og verdiene til disse EMF legges til.

Dermed stiger spenningen.

Under tilføres lasten energi som tidligere var lagret i utjevningskondensatoren.

Konverteringsfaktoren i IPPN2 er

Som du kan se fra formelen - jo mer D - arbeidssyklus, jo større utgangsspenning. Polariteten til utgangseffekten er den samme som inngangen for denne typen omformer.

Hvordan en inverterende spenningsomformer fungerer

Den inverterende spenningsomformeren er en ganske interessant enhet, fordi den kan fungere både i spenningsreduksjonsmodus og i boost-modus. Imidlertid bør det huskes at polariteten til utgangsspenningen er motsatt av inngangsspenningen, dvs. det positive potensialet er på den felles ledningen.

Inversjon er også merkbar i retningen som diode D slås på. Driftsprinsippet ligner litt på IPPN2. På tidspunktet når bryteren T er lukket, oppstår prosessen med akkumulering av induktansenergi, kraften fra kilden kommer ikke inn i belastningen på grunn av dioden D. Når bryteren lukkes, begynner induktansenergien å forsvinne i belastningen.

Strømmen fortsetter å flyte gjennom induktansen, selvinduksjons-EMF oppstår, rettet på en slik måte at polariteten motsatt av den primære strømkilden dannes ved endene av spolen. De. ved krysset mellom emitteren til transistoren (drenering, hvis), katoden til dioden og enden av spoleviklingen, dannes et negativt potensial. I motsatt ende, henholdsvis positiv.

Konverteringskoeffisienten til IPPN3 er:

Ved enkle erstatninger av fyllfaktoren i formelen vil vi bestemme at opp til en verdi på D på 0,5, fungerer denne omformeren som en nedtrappingsomformer, og over den - en opptrapping.

Hvordan administrere en slik omformer?

Å beskrive alle alternativene for å bygge PWM-kontrollere kan være uendelig lang, du kan skrive flere bind med teknisk litteratur om dette. Jeg vil begrense meg til å liste noen enkle alternativer:

1. Sett sammen en ensidig multivibratorkrets. I stedet for VT3 er en transistor koblet til IPPN-kretsene.

2. Et litt mer komplekst alternativ, men mer stabilt når det gjelder frekvens - dette (for å forstørre, klikk på bildet).

I diagrammet, gjør endringer, VT1 er en transistor, vi endrer kretsen slik at en IPPN-transistor er på plass.

3. Mulighet å bruke, så du kan også lage mange tilleggsfunksjoner, for nybegynnere godt egnet. Det er en flott videoopplæring om dette.

konklusjoner

Byttespenningsomformere er et svært viktig tema i strømforsyningsindustrien for flyelektronikk. Slike kretser brukes overalt, og nylig, med veksten av "hjemmelagde" eller som det nå er moderne å kalle "DIY'ers" og populariteten til aliexpress-nettstedet, har slike omformere blitt spesielt populære og etterspurte, du kan bestille et ferdig brett av den allerede klassiske omformeren på LM2596 og lignende for bare et par dollar, og du får muligheten til å justere spenning eller strøm, eller begge deler.

Et annet populært brett er mini-360

Du vil kanskje legge merke til at det ikke er noen transistor i disse kretsene. Faktum er at det er innebygd i mikrokretsen, i tillegg er det en PWM-kontroller, tilbakemeldingskretser for stabilisering av utgangsspenningen og mer. Imidlertid kan disse kretsene forsterkes ved å installere en ekstra transistor.

Hvis du er interessert i å designe en krets for dine behov, kan du lese mer om de beregnede forholdstallene i følgende litteratur:

"Komponenter for å bygge strømforsyninger", Mikhail Baburin, Alexey Pavlenko, Symmetron Group of Companies

"Stabiliserte transistoromformere" V.S. Moin, Energoatomizdat, M. 1986.

Spenningsøkning uten transformator. Multiplikatorer. Beregn på nett. AC og DC konvertering (10+)

Transformatorløse strømforsyninger - Boost

Denne prosessen er illustrert i figuren:

Det blå området markerer området hvor kondensatorene C er ladet, og det røde området hvor de overfører den akkumulerte ladningen til kondensatoren C1 og til lasten.

Dessverre oppstår det med jevne mellomrom feil i artikler, de rettes, artikler suppleres, utvikles, nye forberedes. Abonner på nyhetene for å holde deg oppdatert.

Hvis noe ikke er klart, sørg for å spørre!
Spør et spørsmål. Diskusjon av artikkelen. meldinger.

God kveld. Uansett hvor hardt jeg prøvde, kunne jeg ikke, ved å bruke de gitte formlene for fig. 1.2, lære verdiene til kapasitansene til kondensatorene C1 og C2 med de gitte dataverdiene i tabellen din (Uin ~ 220V, Uout 15V , utgang 100mA, f 50Hz). Jeg har et problem, slå på spolen til et lite DC-relé for en driftsspenning på -25V til et ~ 220V-nettverk, driftsstrømmen til spolen er I = 35mA. Kanskje jeg er noe galt

Resonant omformer, step-up spenningsomformer. Prinsippet for p ...
Montering og justering av step-up spenningsomformer. Beskrivelse av arbeidsprinsippet ...

Måling av den effektive (effektive) verdien av spenning, strøm. ...
Diagram av enheten for å måle den effektive verdien av spenning / strøm ...

Flyback pulsspenningsomformer. Av/på-tast - b ...
Hvordan designe en flyback-svitsjende strømforsyning. Hvordan velge strøm...