Схема повышающего dc-dc преобразователя драйвера светодиодов

Введение

Повышающие преобразователи высокой мощности находят широкое применение в автомобильной, индустриальной и телекоммуникационных отраслях

При этом важно, чтобы преобразователи мощностью в 300 Вт и больше не требовали дополнительных средств для отвода тепла и принудительного обдува. Кроме того, во многих случаях существуют конструктивные ограничения по высоте таких преобразователей

Один из удачных методов решения этой задачи — это использование метода разделения (метод чередования) фаз преобразования и распределение силовых элементов по большей поверхности. Другими преимуществами метода разделения фаз преобразования является более высокий КПД, меньшая температура силовых компонентов и меньшая величина пульсаций тока и напряжения на входных и выходных конденсаторах. Цель этой статьи — предложить разработчикам набор формул и выражений для предварительного выбора параметров преобразователя, таких как частота преобразования, количество фаз и контроллеров, а также показать разработчику, как выбрать силовые компоненты: ключевые транзисторы, диоды, дроссели и входные/выходные конденсаторы. Слово «предварительные» существенно, так как огром ное количество нелинейных характеристик силовых компонентов не учитывается в этой статье для простоты восприятия, следовательно, требуется дальнейшее моделирование или макетирование.

Формирование синусоидальной формы сигнала с помощью ШИМ

курильщика

Расчет значений для формирования синуса

n — значение скважности в данной дискретной точке
A — амплитуда сигнала, то есть максимальное значение скважности. У нас это 1000
pi/2 — 1/4 периода синуса попадает в pi/2, если считаем 1/2 периода, то pi
x — номер шага
N — количество точек

Использую для статьи старенький микроконтроллер STM32F100RBT6 (отладка STM32VL-Discovery), его частота 24 МГц.
Считаем сколько тактов будет длиться период 20 мс: 24 000 000 Гц / 50 Гц = 480 000 тиков
Значит половина периода длится 240 000 тиков, что соответствует частоте 24 кГц. Хотите повысить несущую частоту — берите камень шустрее. 24 кГц наши уши все таки услышат, но для тестов или железки, стоящей в подвале пойдет. Чуть позже я планирую перенести на F103C8T6, а там уже 72 МГц.
240 000 тиков… Тут логично напрашивается 240 точек на половину периода

Таймер будет обновлять значение скважности каждые 1000 тиков или каждые 41,6 мкс

тут

Простейший повышающий DC-DC преобразователь

Рубрики:
Своими руками

Yuriy

Здравствуйте, дорогие друзья. Сегодня я хочу поделиться с вами еще одной, гениальной в своей простоте, схемой повышающего DC-DC преобразователя (о первой схеме я писал в статье Простейшая схема питания светодиода от батарейки АА или ААА). Основываясь на этой схеме, я собрал два устройства. Первое устройство я обозвал «Модуль Чаплыгина«. Изображение этого модуля вы видите выше. Второе устройство представляет собой имитацию батареи «Крона«.

Автором приведенной ниже схемы (в несколько измененном виде) является А. Чаплыгин. Смотрите: А. Чаплыгин «ПРОСТОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ», журнал «Радио» №11 2001г.

Двухтактный генератор импульсов, в котором за счет пропорционального токового управления транзисторами существенно уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя, собран на транзисторах VT1 и VT2 (КТ837К). Ток положительной обратной связи протекает через обмотки III и IV трансформатора Т1 и нагрузку, подключенную к конденсатору С2.  Роль диодов, выпрямляющих выходное напряжение, выполняют эмиттерные переходы транзисторов. Особенностью генератора является срыв колебаний при отсутствии нагрузки, что автоматически решает проблему управления питанием. Проще говоря, такой преобразователь будет сам включаться тогда, когда от него потребуется что-нибудь запитать, и выключаться, когда нагрузка будет отключена. То есть, батарея питания может быть постоянно подключена к схеме и практически не расходоваться при отключенной нагрузке! При заданных входном UВx. и выходном UBыx. напряжениях и числе витков обмоток I и II (w1) необходимое число витков обмоток III и IV (w2) с достаточной точностью можно рассчитать по формуле:  w2=w1 (UВых. — UBх. + 0,9)/(UВx — 0,5). Конденсаторы имеют следующие номиналы. С1: 10-100 мкф, 6.3 В. С2: 10-100 мкф, 16 В.

Транзисторы следует выбирать, ориентируясь на допустимые значения тока базы (он не должен быть меньше тока нагрузки!!!) и обратного напряжения эмиттер — база (оно должно быть больше удвоенной разности входного и выходного напряжений!!!).

Модуль Чаплыгина я собрал для того, чтобы сделать устройство для подзарядки своего смартфона в походных условиях, когда смартфон нельзя зарядить от розетки 220 В. Но увы… Максимум, что удалось выжать, используя 8 батареек соединенных параллельно, это около 350-375 мА зарядного тока при 4.75 В. выходного напряжения! Хотя телефон Nokia моей жены удается подзаряжать таким устройством. Без нагрузки мой Модуль Чаплыгина выдает 7 В. при входном напряжении 1.5 В. Он собран на транзисторах КТ837К.

А. Чаплыгин «ПРОСТОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ», журнал «Радио» №11 2001г.

Самодельный импульсный преобразователь напряжения из 1,5 в 9 Вольт для мультиметра

Применение

Недавно я закупил много различных светодиодов на 1W, 3W, 5W, 10W, 20W, 30W, 50W, 100W. Все они низкого качества, для сравнения их с качественными. Чтобы всю эту кучу подключить и запитать у меня есть блоки питания от ноутбуков на 12 В и 19V. Пришлось активно полистать Aliexpress в поисках низковольтных светодиодных драйверов.

Были куплены  современные повышающие преобразователи напряжения DC DC и понижающие, на 1-2 Ампера и мощные на 5-7 ампер. К тому же они отлично подойдут для подключения ноутбука к 12В в автомобиле, 80-90 ватт потянут. Они вполне подойдут в качестве зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов на 12В и 24В.

LM2577

Популярными микросхемами для повышающих импульсных стабилизаторов стали:

1. LM2577, устаревшая с низким КПД;
2. XL4016, в 2 раза эффективней 2577;
3. XL6009;
4. MT3608.

Делать DC DC повышающий преобразователь своими руками не рационально, потрачу слишком много времени на сборку и настройку. У китайцев можно купить за 50-250руб, эта цена включает и доставку. За эту сумму получу почти готовое изделие, которое можно максимально быстро доработать.

Данные импульсные ИМС используются совместно с другими, написал характеристики и datasheet к популярным ИМС для питания TL431, LM358, LM494, LM317.

Повышающие преобразователи напряжения

Мой лабораторный блок питания работает от блока ноутбука на 19V 90W, но этого не хватает для проверки последовательно подключенных светодиодов. Последовательная LED цепочка требует от 30В до 50В. Покупать готовый блок на 50-60 Вольт и 150W оказалось дороговато, около 2000 руб. Поэтому заказал первый повышающий стабилизатор за 500 руб. с повышением до 50В. После проверки оказалось, что он максимум до 32В, потому что на входе и выходе стоят конденсаторы на 35V. Убедительно написал продавцу своё возмущение, и через пару дней мне вернули денежку.

Повышатель Tusotek

Заказал второй до 55V под брендом Tusotek за 280руб, повышатель оказался отличный. С 12В легко повышает до 60V, выше крутить построечный резистор не стал, вдруг сгорит. Радиатор приклеен на теплопроводящий клей, поэтому маркировку микросхемы посмотреть не удалось. Охлаждение сделано немного неправильно, теплоотводная площадка диода Шотки и контроллера прикреплена к плате, а не к радиатору.

Повышающий преобразователь

Повышающий преобразователь (Step-Up Converter, Boost Converter) также обычно строится на основе однообмоточного дросселя (N1 = N2). На первом этапе преобразования, когда ключ S1 замкнут, к обмотке дросселя приложено полное напряжение питания (VL1 = VIN), а вот на втором есть разница между входным и выходным напряжениями (VL1 = VOUT – VIN), как показано на рисунке 5. Подставляя эти значения в формулу 9, получим формулу 12:

$$V_{IN}\times t_{ON}=-\left(V_{OUT}-V_{IN} \right)\times t_{OFF}\qquad{\mathrm{(}}{12}{\mathrm{)}}$$

Из формулы 12 теперь можно получить уравнение для регулировочной характеристики (формула 13):

$$V_{OUT}=V_{IN}\times \frac{t_{ON}+t_{OFF}}{t_{OFF}}=V_{IN}\times \frac{1}{1-D}\qquad{\mathrm{(}}{13}{\mathrm{)}}$$

Рис. 5. Принцип работы повышающего преобразователя

Как и в понижающем преобразователе, формула 13 накладывает ограничения на соотношение напряжений VIN и VOUT. При VOUT < VIN правая часть формулы 13 изменит свой знак, и дроссель перестанет отдавать энергию. Поэтому повышающий преобразователь может только увеличивать входное напряжение.

Примеры повышателей

XL4016

Рассмотрим 4 модели, которые у меня есть в наличии. Тратить время на фото не стал, взял и продавцов.

Характеристики.

У меня большой опыт работы с китайскими товарами, большинство из них сразу имеют недостатки. Перед эксплуатацией их осматриваю и дорабатываю для увеличения надежности всей конструкции. В основном это проблемы сборки, которые возникают при быстрой сборке  изделий.  Дорабатываю светодиодные прожекторы, лампы для дома, автомобильные лампы ближнего и дальнего света, контроллеры для управления дневными ходовыми огнями ДХО. Рекомендую это делать всем, за минимум потраченного времени срок службы можно увеличить вдвое.

Реальная мощность зависит от режима, в спецификациях указывают максимальную. Характеристики конечно у каждого производителя будут отличаться, они ставят разные диоды, дроссель мотают проводом разной толщины.

Виды DC DC преобразователей напряжения

Рассмотрим основные типы таких устройств:

1. Понижающие (альтернативные названия – buck, chopper, step-down). Обычно имеют Uвых
2. Повышающие (альтернативные названия – boost, бустеры, step-up). Имеют Uвых˃Uвх. К примеру, при Uвх=5 В удается получить Uвых до 30 В, с возможностью его высокоточной регулировки и стабилизации.
3. Универсальные (SEPIC). Имеют Uвых, удерживаемое на фиксированном уровне. При этом есть возможность получить и Uвых
4. Инвертирующие (inverting converter). Главная задача таких устройств – получение Uвых обратной полярности по отношению к источнику питания. Они оптимально подходят для использования в ситуациях, когда нужно 2-полярное питание, к примеру, для питания операционных усилителей.

Инверторы всех перечисленных типов бывают со стабилизацией и без нее. Uвых бывает гальванически связанным с Uвх. Есть модели с гальванической развязкой напряжений. Подходящие характеристики и особенности инвертора зависят от характеристик прибора, в составе которого он будет применяться.

Глава 1 — Принцип работы преобразователя по топологии boost

• Стадия накопления заряда. В момент включения преобразователя выходная емкость С2 находится под потенциалом V_in, т.к. ток проходит через дроссель L1 и диод VD1. Управляющее устройство (ШИМ-контроллер или DSP) начинает генерировать ШИМ-сигнал и подает его на затвор транзистора VT1. При открытии транзистора VT1 получается, что цепь замыкается, индуктивность L1 подключается с источнику питания и начинает накапливать энергию. Ток через VD1 не протекает, т.к. потенциал на катоде у него выше (около V_in), чем потенциал на аноде (потенциал GND, около 0В).
• Стадия разряда индуктивности. Теперь ШИМ-сигнал меняет свое значение с 1 на 0 и транзистор VT1 закрывается. В этот момент дроссель L1 стремится поддержать значение тока, путем увеличения потенциала. На входе дросселя потенциал все тем же V_in, а следовательно потенциал вырастает в точке «дроссель-сток VT1-анод VD1». Когда потенциал в данной точке станет больше, чем потенциал на катоде VD1 ток начнет протекать через VD1 в нагрузку и параллельно заряжать выходную емкость С2. На этой стадии цепь так же замыкается, но уже не через VT1, а через путь «L1-VD1-C2-нагрузка»:

_outon

• Чтобы увеличить напряжение на выходе — необходимо увеличить коэффициент заполнения (duty);
• Чтобы уменьшить напряжение на выходе — необходимо уменьшить коэффициент заполнения (duty).

• Опыт №1. Входное напряжение (V_in) равно 12В, коэффициент заполнения ШИМ-сигнала составляет 0,75:
• Опыт №2. Входное напряжение (V_in) равно 12В, коэффициент заполнения ШИМ-сигнала составляет 0,5:
• Опыт №3. Входное напряжение (V_in) равно 12В, коэффициент заполнения ШИМ-сигнала составляет 0,25:

DC/DC Step-Up преобразователь

Здравствуйте, уважаемые читатели. В этой статье мы вместе с автором оригинала статьи (ссылка внизу страницы) рассмотрим сборку, схему и принцип работы преобразователя постоянного напряжения на индуктивном накопителе энергии. В продаже существует множество готовых заводских модулей, но, как правило, они либо дорогие, либо долго ждать доставки. Но всегда можно сделать своими руками, и даже нечто более совершенное и функциональное. Преобразователь, который мы будем рассматривать в этой статье, имеет одновременно неплохие характеристики и простую конструкцию без использования специализированных микросхем. Для его сборки нам потребуются: Материалы (все детали в единичном экземпляре):

— Биполярный транзистор N-P-N структуры. — Биполярный транзистор P-N-P структуры. — Дроссель индуктивностью от 100 мГн до 470 мГн. — Резистор на 750 Ом. — Резистор на 100 кОм. — Резистор на 220 кОм. — Электролитический конденсатор ёмкостью 100 мкФ. — Диод. — Фольгированный текстолит. — Хлорное железо. — Припой.Инструменты: — Паяльник — Сверлильное приспособление. — Прямые руки. Схема и принцип работы. На рисунке ниже представлена принципиальная схема устройства.

В качестве нагрузки автором использовался светодиод.

По его словам, номиналы не критичны, допустимо их изменение в пределах 10-15 процентов. R1 — 750 Om R2 — 220 kOm R3 — 100 kOm

Принцип работы заключается в том, что электричество подаётся на дроссель, а потом отключается от него. Поскольку дроссель представляет собой катушку, то появляется магнитное поле, которое в момент отключения дросселя насыщает его, и в результате получается намного повышенное напряжение. Потом электричество выравнивается через диод и накапливается в конденсаторе. От максимально допустимого напряжения конденсатора зависит максимально возможное выходное напряжение. Для того, чтобы случайно не спалить что-нибудь (без подключения нагрузки конденсатор заряжается до максимально возможного напряжения, а оно может достигать десятки и сотни вольт), очень желательно поставить после конденсатора регулятор напряжения (если потребляемый ток нагрузки невелик, то можно ограничиться стабилитроном, в противном случае нужно использовать схему на LM317, которая приложена ниже).

Печатная плата.

Автором был любезно предоставлен шаблон печатной платы, по которому можно вырезать дорожки на текстолите ножом или же очень успешно создать свою в программе Layout с последующим изготовлением методом травления.Сборка. Когда вы подготовили плату и детали, остаётся только припаять всё на свои места.

Дорожки на плате нужно залудить, во время пайки не перегревать детали , в особенности полупроводниковые компоненты, превышение температуры может вывести их из рабочего состояния. Если вы собрали всё правильно, то схема не нуждается в наладке. Доступные усовершенствования. Для «прокачки» преобразователя можно поставить более мощный дроссель с повышенным допустимым током и мощные транзисторы, которые можно взять не только биполярные, но и полевые (N-P-N заменить на N-канальные и PNP соответственно на P-канальные). Если вы будете делать эту доработку, не забудьте поставить силовые элементы на радиаторы.

Применений этому устройству можно найти великое множество, так что его сборка не будет бесполезной тратой времени. На фото то устройство, которое было создано автором.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Повышающие DC/DC-преобразователи напряжения

Контроллеры этой группы построены по схеме бустерных преобразователей напряжения с интегрированным силовым транзистором и внешним диодом Шоттки. Так же как и рассмотренные выше повышающие преобразователи напряжения, все конверторы имеют встроенную цепь компенсации усилителя сигнала ошибки, специально адаптированную для применения недорогих танталовых конденсаторов на выходе преобразователя. Номенклатура и краткие электрические характеристики микросхем этой группы приведены в таблице 3.

Контроллеры MP1517 и MP1527 — самые мощные в этой группе. Каждый из них имеет интегрированный ключевой транзистор с сопротивлением канала 150 мОм и обеспечивает ток нагрузки до 3 А (рекомендуемое значение — до 1,5 А). Схема включения и типовой КПД преобразователя напряжения на базе MP1517 показаны на рис. 17, структурная схема — на рис. 18. Контроллеры построены по схеме ШИМ с регулировкой по току и фиксированной частотой преобразования (1,1 МГц у MP1517 и 1,3 МГц у MP1527). Микросхемы имеют защиту от низкого входного напряжения, обрыва нагрузки и перегрева кристалла свыше 160 °С, а также функцию плавного запуска. Низкое напряжение ОС MP1517 (0,7 В) позволяет использовать его в качестве мощного драйвера светодиодов и светодиодных ламп без дополнительного усилителя тока. Микросхема MP1527 имеет дополнительный двунаправленный вывод FAULT («Авария»). Если в системе используется несколько преобразователей напряжения MP1527, то имеется возможность соединить все выводы FAULT для одновременного выключения всех контроллеров в случае возникновения аварийной ситуации хотя бы в одном из них. Контроллеры упакованы в миниатюрные корпуса для автоматизированного монтажа QFN16 (4×4 мм), MP1527 также выпускается в корпусе TSSOP14.

Рис. 18. Структурная схема преобразователя напряжения МР1517

Самый маломощный контроллер в рассматриваемой группе — MP1522 в корпусе для поверхностного монтажа SOT23-5 (рис. 19). В нем использована схемотехника преобразователя напряжения с постоянным пиковым током дросселя и переменной частотой коммутации. Он имеет интегрированный ключевой транзистор с сопротивлением канала 500 мОм и обеспечивает ток нагрузки до 0,3 А.

Рис. 19. МР1522 в корпусе для поверхностного монтажа SOT23-5

Для применений, требующих постоянной частоты коммутации, альтернативой MP1522 служит микросхема MP1541 (рисунок 20), также выпускающаяся в корпусе SOT23-5. Она позволяет реализовывать надежные, миниатюрные и недорогие преобразователи напряжения с током нагрузки до 550 мА.

Рис. 20. Микросхема МР1541

В линейке повышающих преобразователей MPS есть две специализированные микросхемы для питания TFT-панелей — MP1530 и MP1531 (рис. 21). Микросхемы идентичны по структуре и характеристикам и отличаются только частотами преобразования (1,4 МГц у MP1530 и 250 кГц у MP1531). Каждая из них содержит повышающий преобразователь напряжения и два линейных регулятора с положительным и отрицательным выходным напряжением, питающихся от схем с накачкой заряда. Ток нагрузки основного канала может достигать 500 мА, линейных регуляторов — до 10 мА.

Помимо своего основного назначения микросхемы могут применяться и для построения источников питания других устройств, содержащих, например, цифровые микросхемы (выход +5 В) и операционные усилители (выходы ±5…±15 В).

Завершает группу повышающих преобразователей напряжения новая микросхема MP1542, разработанная в начале 2005 года. Ее схема включения показана на рис. 22. Контроллер имеет интегрированный ключевой транзистор с сопротивлением канала 180 мОм и обеспечивает ток нагрузки до 2 А. Частота преобразования может выбираться из значений 0,7 МГц или 1,3 МГц с помощью вывода FSEL. Микросхема имеет защиту от низкого входного напряжения, КЗ нагрузки и перегрева кристалла свыше 160 °С, а также функцию плавного запуска, выпускается в миниатюрном корпусе MSOP8.

Рис. 22. Схема включения МР1542

Возможно, вам также будет интересно

Введение Повышающие преобразователи высокой мощности находят широкое применение в автомобильной, индустриальной и телекоммуникационных отраслях. При этом важно, чтобы преобразователи мощностью в 300 Вт и больше не требовали дополнительных средств для отвода тепла и принудительного обдува. Кроме того, во многих случаях существуют конструктивные ограничения по высоте таких преобразователей. Один из удачных методов решения этой задачи —

Вступление В статье предлагается оригинальное двухключевое решение обратноходового DC/DC-преобразователя с мягким переключением. Устройство состоит из двух управляемых силовых ключей, выполненных на МОП-транзисторах, обратноходового трансформатора, блокирующего диода и двух пассивных схем рекуперативного демпфера (снаббера). Предлагаемый DC/DC-преобразователь имеет преимущества конфигурации недорогих схем, отличается простотой схемы управления, обладает высокой эффективностью и широким диапазоном рабочего напряжения по входной шине

Серия миниатюрных силовых модулей MiniSKiiP, разработанных компанией SEMIKRON и предназначенных для использования в электроприводах мощностью до 30 кВт, необычайно популярна среди производителей силовой электроники. Об этом свидетельствует тот факт, что доля SEMIKRON на европейском рынке компонентов силовой электроники данного диапазона мощности составляет 46%. Одно из наиболее интересных конструкторских решений, использованных в этом типе модулей — усовершенствованные пружинные контакты, используемые в качестве силовых и сигнальных терминалов. MiniSKiiP второго поколения имеют беспрецедентную в своем классе плотность тока, обладают повышенной
стойкостью к токовым перегрузкам и термоциклированию. Особенностям конструкции силовых модулей MiniSKiiP посвящено достаточно много статей , однако их растущая популярность в России вызывает необходимость более подробно остановиться на особенностях применения данных компонентов.

Фазы работы понижающего преобразователя

Коэффициент D влияет на длительность открытия или закрытия ключа:

1. Фаза 1 – накачка. Когда ключ-транзистор разомкнут, ток от батарейки, аккумулятора или другого источника идет по направлению от дросселя L на нагрузку Rн и заряжаемый конденсатор Cout. Конденсатор и дроссель при этом копят электроэнергию. Величина тока iL плавно растет под воздействием индуктивности дросселя. Этот этап называется накачкой. Когда напряжение на нагрузке достигает фиксированной величины, транзистор VT перекрывается, и стартует этап разряда.

2. Фаза 2 – разряд. Транзистор VT сомкнут, и дроссель не накапливает энергию, т.к. источник отключен. Изменению значения и направленности тока, идущего через обмотку дросселя, препятствует индуктивность L (эффект самоиндукции). В результате движение тока не прекращается в один миг, и происходит его замыкание по линии «диод-нагрузка». По этой причине диод VD называется разрядным. Обычно в этих целях используется быстродействующий диод Шоттки. По окончании 2-й фазы процесс циклически повторяется.

Предельное значение Uвых в этой схеме равно Uвх и не может превышать его. Для получения Uвых˃ Uвх используются повышающие преобразователи.

Временная и блок-диаграммы

Блок-диаграмма многофазного преобразователя представлена на рис. 1, а форма сигналов двухфазного преобразователя — на рис. 2. Угол сдвига α между сигналами каждой из силовых ступеней описывается формулой α = 360 °/ N. Например, для двухфазных систем а составляет 180°, для четырех — 90° и т.д.

Рис. 1. Блок диаграмма многофазного повышающего преобразователя

Рис. 2. Временная диаграмма двухфазного повышающего преобразователя.
Кривые 1 и 2 — токи на L1 и L2 (2 A/Div),
кривые 3 и 4 — это соответствующие напряжения на истоках Q1 и Q2 (20 В/Div).
Разница фаз α = 180° измерена между задними фронтами сигналов, проходящих через Q1 и Q2

Многофазовые повышающие преобразователи. Передаточная функция

Основываясь на вольт-секундном балансе энергии дросселя, следующее упрощенное выражение может быть выведено для получения значения рабочего цикла в непрерывно-проводящем режиме и прерывно-проводящем режиме работы преобразователя:

D =(V-V_in)/V ;

D_max=(V-V_{i_min})/V .

Баланс мощности преобразователя описывается следующим выражением:

Р = Р_in × η ; I × V = I_n × V_in × η .

Среднее значение входного тока /гп и средний ток фазы 1рк могут быть найдены как функция от выходного тока и рабочего цикла С:

I_in = I / ;

I_ph = I / N .

Если Д/ определено как пульсации тока и определенная часть тока фазы, то индуктивность и пиковый ток дросселя каждой фазы могут быть найдены следующим образом:

Δ I=I_in× r;   L=(V_in× D × T)Δ I;
I_pk=I_ph + Λ I / 2

Несколько уточнений. До тех пор пока Δ I ph, конвертер работает в режиме непрерывного тока (РНТ). Как только нагрузка снижается, он переходит в режим прерывистого тока (РПТ). Различие в значениях величины индуктивности в каждой фазе объясняет тот факт, что в многофазном преобразователе, при конкретной нагрузке, одна фаза может работать в РНТ, а другая — в РПТ. Допуски на величину индуктивности дросселя зависят от производственного процесса и находятся в диапазоне 10-20%.

Вычисление максимальных токов и напряжений на силовых компонентах

Пиковое исреднее значения токов — важный фактор при выборе дросселей для очень мощных повышающих преобразователей. Резонансная частота дросселя не так важна для частоты преобразования ниже 300 кГц, но ее надо учитывать для более высокой частоты преобразования. Средний ток индуктивности I_Lаv ипиковый I_Lрк могут быть определены следующими выражениями:

I_Lаv=I_ph ;

I_Lрк=I_ph + Δ I/2.

Токи I_Lаv и I_Lрк нужно выбирать, основываясь на данных производителя дросселей с учетом роста температуры и тока насыщения. Максимальное напряжение на МОSFЕТ-ключе V_Q приблизительно равно V, то есть V_Q = V. Ток I_Qrms через ключевой транзистор можно описать следующей формулой:

I_Qrms=I_ph × √ Dmx × √ 1 + (1/3) × (Δ I/I_ph)2

В первом приближении мощность рассеивания на МОSFЕТ (Р_Q) в режиме стационарной нагрузки может быть описана следующим выражением:

На XL6009

Стабилизатор преобразователь XL6009

Представитель современных эффективных преобразователей, как и устаревшие модели на LM2596 выпускается с нескольких вариантах, от миниатюрных до  моделей с индикаторами напряжения.

Пример эффективности:

92% при преобразовании 12V в 19V, нагрузка 2А.

В даташите сразу указана схема использования в качестве питания ноутбука в автомобиле от 10V до 30V. Так же на XL6009 легко реализовать двуполярное питания на +24 и -24В. Как у большинства преобразователей КПД снижается, чем выше разница напряжений и больше Ампер.

Типовая схема включения XL6009

Нюансы создания схем понижающих преобразователей

В реальности работа схемы инвертора отличается от теоретического описания. При включении и выключении возможны промедления, активное сопротивление отлично от нуля, на работе схемы сказывается качество используемых элементов и паразитная емкость монтажа. Значение индуктивности определяет 2 режима работы понижающего преобразователя:

1. При малой индуктивности он функционирует в режиме разрывных токов, что не позволяет использовать конвектор с источниками питания.
2. При высокой индуктивности чоппер работает по принципу неразрывных токов, и есть возможность с использованием фильтров на выходе получить U=const с допустимыми пульсациями. В таком режиме функционируют и модели, увеличивающие напряжение.

С целью увеличения КПД вместо разрядного диода VD можно использовать транзистор MOSFET. Его в нужное время открывает управляющая схема. Такие инверторы называют синхронными и рекомендуются к использованию при достаточно большой мощности инвертора.

Похожие записи:

Как вырастить здоровую рассаду помидоров Сколько стоит москитная сетка на пластиковое окно Фильтр низких частот Самые популярные технологии литья алюминиевых сплавов под давлением Строительство балкона в многоэтажном доме: согласование, закладка фундамента, плита перекрытия, стены и выход на балкон Что представляют из себя светодиодные лампы из китая