Функцията за преобразуване на електроенергия в параметър за напрежение може да се извърши от различни устройства като генератори, зарядни устройства и трансформатори. В по-голяма или по-малка степен всички те са способни да променят характеристиките на енергията, но не винаги оправдават използването им от техническите и ергономични качества. Това отчасти се дължи на факта, че проблемът за преобразуването на ток за повечето регулатори не е ключов - във всеки случай, ако говорим както за постоянния, така и за променливия ток. Именно тези ограничения накараха производителите на електрическо оборудване да разработят импулсен преобразувател, който благоприятно се различава от компактния размер и прецизната стабилизация на напрежението.

Дефиниция на устройство

Многобройни радиотехнически устройства, оборудване за автоматизация и комуникация рядко се използват без еднофазни и трифазни устройства за преобразуване на ток в диапазоните от единици до стотици волтови ампера. Импулсни устройства се използват за по-тесни задачи. Електротехническият импулсен конвертор е устройство, което преобразува напрежението в малки интервали от време около 1-2 микрона в секунда. Импулсите на напрежение едновременно имат правоъгълна форма и се повтарят с честота 500-20000 Hz. Традиционните преобразуватели с възможност за регулиране на изходното напрежение обикновено контролират съпротивлението на устройството. Това може да бъде тиристор или транзистор, през който непрекъснаторежим преминава ток. Това е неговата енергия, която кара контролера да се нагрее, поради което част от силата се губи. На този фон импулсният преобразувател на напрежение изглежда по-привлекателен за своите технически и експлоатационни свойства, тъй като неговото проектиране включва минимум части, което води до намаляване на електрическите смущения. Контролният елемент на преобразувателя е ключ, работещ в различни режими - например в отворено и затворено състояние. И в двата случая се определя минималното количество топлинна енергия в процеса на работа, което увеличава производителността на оборудването.

Цел на преобразувателя

Когато се изискват енергийните параметри, импулсните трансформатори се използват в една или друга работна конфигурация. В първия етап на широко използване те се използват главно в пулсираща технология - например в триодни генератори, газови лазери, магнетрони и диференциращо радиооборудване. По-нататък с подобряването на устройството, те започнаха да се прилагат и в повечето типични представители на електрическото оборудване. Нещо повече, това не е непременно специализирана техника. Отново, в различни изпълнения, импулсният конвертор може да присъства по-специално в компютрите и в телевизорите. Друга, но по-малко известна функция на трансформаторите от този тип е защитна. Само по себе си пулсовото регулиране може да се разглежда като защитна мярка, но целите за регулиране на параметрите на напрежението първоначално са различни. Въпреки това, специални модификацииосигуряват защита на оборудването от затварящите устройства под товар. Това е особено вярно за оборудване, работещо в режим на празен ход. Има и импулсни устройства, които предотвратяват прегряване и прекомерно увеличаване на напрежението.

Конструкция на устройството

Конверторът се състои от няколко намотки (най-малко две). Първият и основният се свързват към мрежата, а вторият отива към целевото устройство. Намотките могат да бъдат изработени от алуминий или медни сплави, но и в двата случая, като правило, се използва допълнителна изолация на лак. Проводници се навиват върху изолационна основа, която е фиксирана върху сърцевина - магнитна верига. В нискочестотните преобразуватели ядрата са направени от трансформаторна стомана или магнитно-мека сплав, а във високочестотни - на базата на ферит. Самата нискочестотна магнитна жица се формира от комплекти плочи W, P или P-образни форми. Феритни сърцевини обикновено се правят интегрални - такива части присъстват в състава на заваръчни инвертори и трансформатори на галванична изолация. Нискомощни, високочестотни трансформатори не се справят без ядрото, защото неговата функция се изпълнява от въздушната среда. За интегриране в електротехнически устройства структурата на магнитната верига се осигурява от рамка. Това е така нареченият импулсен преобразувател, който се затваря със защитно покритие с маркировки и предупредителни етикети. Ако по време на ремонтния процес е необходимо да се включи устройство с отстранен капак, тази операция се извършва чрез ултразвук или трансформатор.
Ако говорим за преобразуватели, използвани в съвременното радио и електротехника, тогава ще има значителна разлика между тях и класическите трансформатори на напрежение. Най-забележимо намаляване на размера и теглото. Импулсните единици могат да тежат няколко грама, а производителността се поддържа на същото ниво.

Характеристики на работните процеси

Както вече беше отбелязано, ключовете за контролиране на ток в импулсни трансформатори са ключовете, които сами по себе си могат да станат източници на високочестотни смущения. Това е типично за стабилизиращи модели, които работят в режим на текущо превключване. В моменти на превключване може да има чувствителни разлики на ток и напрежение, които създават условия за фазови и фазови смущения на входа и изхода. Поради тази причина преобразувателят на импулсна мощност с функцията на стабилизатора приема използването на филтри, които премахват препятствията. За да се сведат до минимум нежеланите електромагнитни фактори, превключването на ключовете се извършва в моменти, когато ключът не води ток (когато е отключен). Този начин за справяне с интерференцията се използва и в резонансните конвертори. Друга особеност на работния процес на разглежданите устройства е отрицателното диференциално съпротивление на входа, когато се стабилизира напрежението под товар. Това означава, че в условията на увеличаване на напрежението на входния ток намалява. Този фактор трябва да се вземе предвид, за да се гарантира стабилността на преобразувателя, който се свързва с източници с високо вътрешно съпротивление.

Сравнениес линеен преобразувател

За разлика от линейните устройства, импулсните адаптери се отличават благоприятно с по-висока производителност, компактни размери и възможност за галванично отделяне на веригите на входа и изхода. За да се осигури допълнителна функционалност с прикрепването на устройства от трети страни, тя не изисква използването на сложни схеми за свързване. Но има слаби места в пулсовия конвертор в сравнение с линейните трансформатори. Те включват следните недостатъци:

При условия на промяна на входния ток или напрежение при натоварване се отбелязва нестабилност на изходния сигнал.

Наличието на вече споменати импулсни смущения на изходните и входните вериги.

След резки промени в параметрите на напрежението и тока системата се възстановява по-дълго в преходни процеси.

Рискът от автоколебания, които могат да повлияят на работата на оборудването. А колебанията от този вид не са свързани с мрежовата нестабилност на източника, а с конфликти в рамките на стабилизационната схема.

DC /DC конвертор

Всички видове DC /DC DC импулсни устройства се характеризират с факта, че ключовете се активират по време на предаването на специални импулси по посока на транзистора. В бъдеще, в резултат на увеличаване на напрежението, логиката на транзисторите е заключена и на фона на презареждането на кондензатора. Именно тази характеристика отличава комутационното устройство на импулсни DC-DC преобразуватели от подобни устройства в независимо инверторно оборудване.
Обикновено такива устройства извършват контролпостоянно напрежение при натоварване в процеса на подаване на постоянен ток към мрежата. Този тип управление се постига чрез регулиране на напрежението на публичния ключ. Малките стойности на тока дават възможност за фиксиране на високо ниво на ефективност, при което ефективността може да достигне 95%. Определянето на върхова производителност на системата е съществен плюс на импулсни токови преобразуватели, но реализацията на DC-DC веригата не е възможна във всеки проект. В устройството, първо, като източник, трябва да бъде контактна мрежа - по-специално, този принцип се използва в батерии и батерии.

Повишаване на преобразувателя

С този трансформатор увеличаването на напрежението е от 12 до 220 V. Използва се в ситуации, когато източникът със съответните параметри на захранването липсва, но е необходимо да се осигури захранването на устройството от стандартната мрежа. С други думи, адаптерът трябва да бъде въведен от източника със същите характеристики за потребителя с други изисквания за мощност. Схематичните конструкции на импулсни преобразуватели на напрежение 12-220 V позволяват свързване на устройства, работещи с честота 50 Hz. Освен това, мощността на оборудването не трябва да надвишава максималната мощност на трансформатора. И дори ако изискванията за напрежението са изпълнени, устройството трябва да бъде защитено от претоварване на мрежата. При този метод на корекция на напрежението има няколко предимства:

Възможност за продължителна работа с максимално натоварване без прекъсвания.

Автоматично регулиране на изходната мощност.

Повишена ефективност и гарантиране на стабилност на режима на работа на устройството и висока надеждност на функцията на електрическата верига.

Понижаване на импулсния преобразувател

С използването на нискочестотно или ниско енергийно оборудване може да е естествено, че е необходимо да се намали индексът на напрежението. Например, тази задача често се среща при свързване на осветителни устройства - например, LED подсветка. За да се намали преобразувателят заключва регулиращия ключ за превключване, след което акумулира "излишна" енергия. Специален диод във веригата не позволява тока от източника на напрежение към потребителя. В този случай в самоиндукционните системи изправителните диоди могат да преминат импулси с отрицателно напрежение. В работата на пулсовите преобразуватели 24-12 В е особено важна функцията на стабилизация на изхода. Могат да се използват както линейни, така и директно-импулсни стабилизатори. По-изгодно е да се използват устройства от втори тип с модулация на ширина или честота. В първия случай продължителността на контролиращите импулси ще бъде коригирана, а във втория - честотата на тяхното възникване. Има и смесители със смесен контрол, в които операторът може, ако е необходимо, да промени конфигурацията на импулсното регулиране по честота и продължителност.

Широко импулсен преобразувател

По време на работа се използва устройство, акумулиращо енергия в резултат на трансформация. Тя може да влезе в основната структура или да се свържедиректно към входното напрежение, без да се свързва към конвертора. Така или иначе, изходът ще бъде осреднено напрежение, което се определя от стойността на входното напрежение и издръжливостта на импулсите от ключа за превключване. На операционния усилвател има специален калкулатор, който оценява параметрите на входните и изходните сигнали, записвайки разликата между тях. Ако изходното напрежение е по-малко от еталонното, тогава модулаторът е свързан към регулатора, което увеличава продължителността на отвореното състояние на превключващия ключ по отношение на времето за работа на часовника. С промяната на входното напрежение, импулсният преобразувател настройва веригата за управление на ключовете, така че разликата между изхода и референтното напрежение да бъде сведена до минимум.

Заключение

В чист вид, без свързване на спомагателни устройства като токоизправители и стабилизатори, функциите на преобразувателя са значително намалени, въпреки че ефективността остава висока. Трансформаторите, които рядко се използват без допълнително оборудване, включват контролери в мрежи с променлив ток. Поне в този случай ще трябва да инсталирате филтър за изглаждане и входящ изправител. Обратно, импулсните преобразуватели с постоянен ток както на входа, така и на изхода могат самостоятелно да поддържат своята основна функция. Но в такива системи е важно устройството да изпълнява задачи за стабилизиране на напрежението. Също така, не забравяйте за възможна намеса при активното използване на ключове за превключване в стабилизатора. В такива схемиПрепоръчително е да свържете филтър без засядане без заземяване към преобразувателя.