Принципът на работа на регулатора на импулсно напрежение

Регулаторът на импулсно напрежение е устройство с висока ефективност и леко генериране на топлина. Тя може да създаде ток на натоварване в широк диапазон и в същото време да няма значително тегло и размери.

Обща информация

Какъв е той? Стабилизаторът може да изпълнява своята функционалност чрез промяна на продължителността на импулсите. В допълнение, функцията за контролиране на тяхната честота е налична. Поради това се различава така наречената широтна регулация. Тя се нарича още честота на пулса. Това означава, че устройствата работят в комбиниран режим. На изхода на стабилизатора напрежението се представя като пулсация. Следователно тя не е подходяща за хранене на потребителя. Подравнете, преди да включите. За тази цел се използват капацитивни филтри. Четири параметъра се използват за изчисляване на средното напрежение:

• продължителност на периода;
• устойчивост на потребителите;
• продължителност на импулса;
• текущ ток на товара (в ампери).

В зависимост от индуктивността, той може да спре да тече през филтъра преди следващия импулс. В този случай те казват, че тя е променлива. Ако продължава да тече, токът е постоянен. Ако импулсите са незначителни, по-добре е да се избере променлива. Но ако съществува свръхчувствителност, подходящ е само постоянен ток (това води до значителни загуби в кабелите и намотката на дросела).

Структура на устройството

Така че, сега е известно, какво е импулсен регулатор на напрежението. Принципът на действие на това устройство е свързан с неговата структура. Устройството се състои от:

• нивелиращ филтър (коригира импулса на напрежението на изхода);
• устройства за преобразуване;
• генератор;
• сравняване на устройството (дава сигналите разликата между входа и изхода).

Как се извършва работата?

Винаги е възможно да се използват само два елемента: конвертор и филтър. Въпреки това, трябва да се има предвид, че на практика дългосрочна работа без устройство за сравнение и главен осцилатор не е така. Освен това последните две се използват за адаптиране на процеса на работа. Следователно всичките четири компонента работят. В този случай напрежението, което се формира на изхода, се предава към устройството за сравнение. Тя го сравнява с базовата стойност. По този начин се формира пропорционален сигнал. Предава се директно към генератора.

Основни особености на устройството

Като се има предвид работата на импулсен регулатор на напрежението, процесът на регулиране трябва да се отбележи. Извършва се с помощта на генератор. В него диференциалният аналогов сигнал се превръща в пулсации с променлива продължителност и постоянна честота. Но това не винаги е така. Ако е осигурена възможност за честотно-импулсно регулиране, тяхната продължителност е постоянна стойност. Работата на генератора зависи от свойствата на предавания сигнал. Създадените от него импулси се предават на преобразувателните елементи. В този случай управляващият транзистор работи в режим на ключ. Чрез промяна на интервала или честотата на импулсите можете да промените напрежението на товара. Всичко зависи от свойствата на контролните импулси. Ако устройството е изградено на релеен принцип, тогава стабилизиращият сигнал се създава с помощта на спусъка. Нека разгледаме по-подробно тази опция.

Принцип на работа на релето

Функционирането на регулатора на импулсно напрежение в този случай е следното: към транзистора се прилага постоянно напрежение, което действа като ключ. Тя се отваря. Изходното напрежение се повишава. Устройството за сравнение започва да определя различния сигнал. Когато бъде достигната определена горна граница, състоянието на спусъка се променя. В резултат на това управляващият транзистор се превключва към прекъсването. След това изходното напрежение ще намалее. В случай, че достигне долната граница, устройството за сравнение отново определя сигнала за разликата, състоянието на спусъка се променя. Транзисторът ще се върне към насищане. Разликата в потенциала ще започне да нараства, както и изходното напрежение. Процесът на подравняване ще започне веднага.

Граничната стойност на спусъка за спусъка се регулира чрез регулиране на амплитудата на стойностите на напрежението на използваното устройство за сравнение. И така, тя винаги ще върви в затворен цикъл. Регулаторът на превключващото напрежение на релейния тип има повишена скорост, което го отличава от устройства, които използват контрол на ширината и честотата. Този факт е най-голямото им предимство. Но този подход винаги осигурява импулси на изхода на устройството. Това е недостатък.

Какво е импулсен регулатор на напрежението?

И къде се прилагат? Такива устройства са жизненоважни в случай на натоварвания, разликата от които е по-голяма от напрежението на изхода на устройствата. Как работят те? Стабилизаторът не осигурява галванично изолиране на мощността и натоварването. Първоначално транзисторът влиза в насищане. Тогава токът преминава през веригата по кумулативния дросел от положителния полюс. В този случай енергията се натрупва в магнитно поле. Токът на натоварване може да разреши капацитета на използвания кондензатор. И какво ще стане, ако изключите напрежението от транзистора? В същото време той ще се премести в прекъснатата позиция. В резултат на това на дросела ще се появи електромоторна сила на самоиндукция.

Ще има и серийно превключване с входно напрежение и движение към потребителя. Това означава, че токът ще минава през нашия индуктор (дросел). В този момент магнитното й поле ще произвежда енергия. Трябва да се отбележи, че капацитетът на кондензатора ще го запази, за да поддържа напрежението след влизането на транзистора в режим на насищане. Трябва да се има предвид, че дроселът е необходим за резервна енергия, следователно не трябва да работи в силовия филтър.

Стабилизатор с помощта на спусъка на Шмит

Това е най-лесното устройство. Той има най-малкия набор от компоненти. Основната роля в дизайна се играе от спусъка, който включва компаратор. Неговата основна задача е да сравнява разликата между потенциалния изход и максималната допустима стойност. Принципът на работа на такова устройство е, че когато напрежението се увеличава, спусъкът се превключва в нулево положение. Следва отварянето на електронния ключ. И в един момент само дроселът трябва да се изтощи. Когато напрежението върху него достигне най-малката стойност, превключването се извършва с едно. Клавишът се затваря и текущите преминават.

Трябва да се отбележи, че такива устройства са доста прости, но се използват само в отделни случаи.

Какво е стъпка надолу регулатор?

Устройства от този тип са мощни и компактни устройства. Те имат ниска чувствителност към пикапа на потребителя, постоянно напрежение от една стойност. В същото време практически няма галванична изолация на входа и изхода. Изходната мощност на такива устройства е винаги по-малка от входното напрежение.

Съвсем просто е да се сглоби регулатор на напрежение от този тип със собствените си ръце. Накратко, електрическата схема е следната: напрежението е свързано, което се използва за управление на източника и портата на транзистора. Той трябва да се премести в позицията на насищане. Токът преминава от положителния полюс към изравняващия дросел и товара. В посока напред не изтича. Когато управляващото напрежение се изключи, транзисторът на ключа се изключва. След това тя е в прекъснатата позиция. Електрозадвижващата сила на индукционния изравнителен дросел блокира пътя за промяна на тока през веригата. В същото време той преминава през товара, преминава покрай общия проводник и се връща към дросела. В резултат нивото на напрежението намалява.

Инвертиращ стабилизатор

Това устройство се използва за обслужване на консуматори с постоянно напрежение. Нейната особеност е, че полярността на конструкцията е противоположна на посоката на потенциалната разлика на изхода на устройството. DC регулаторът на напрежението може да показва стойности както над, така и под това, което е в захранващата мрежа. Това зависи от настройката на стабилизатора. Галванична изолация за захранването и натоварването не е осигурена.

Как работи подобно устройство? Първоначално е необходимо да се свърже разликата в потенциала за управление. Това отваря транзистора между портата и източника. Той ще се отвори и токът ще тече от плюс към минус. В този случай дроселът ще запази енергията, дължаща се на магнитното поле. Когато разликата на контролните потенциали от транзисторния ключ е изключена, тя ще се затвори. В този случай резервната енергия на кондензатора и магнитното поле се изразходва за товара.

Относно предимствата и недостатъците

Ние отвличаме вниманието от специфични структури и няма значение какво имаме: регулатор на високо или ниско напрежение, ще разгледаме това, което те представят като цяло от позицията на силните и слабите страни. Така че, предимствата:

• лесно постигане на подравняване;
• компактен размер;
• голямо разстояние за стабилизиране;
• висока ефективност;
• стабилност на изходното напрежение;
• гладка връзка.

Уви, това не е без недостатъци, сред тях са следните нюанси:

• комплексно строителство;
• наличието на голям брой специфични компоненти, което влияе неблагоприятно на надеждността на конструкцията;
• устройствата са трудни за ремонт;
• има много шум, за да изберете желаната честота;
• често има нужда от използване на компенсиращи енергийни устройства.

заключение

При създаването на дизайни, въпреки факта, че не е най-лесно, можете да направите корекции. За щастие, с опит, не е толкова трудно. Искам да създам регулируем превключващ регулатор на напрежението, който ще работи в различни диапазони? Това е възможно. Но трябва да помислите внимателно как да го приложите. Добавете диод, информиращ светлинния сигнал за работата на устройството? Просто просто! Разглежданите схеми са лесни за подобряване, достатъчно е само да покажете търпение, постоянство и разбиране за това какво трябва да се направи.