Dërguar nga:
Skemat e thjeshta nuk janë gjithmonë më të këqija se ato të sofistikuara. Dhe qarqet e bazuara në elementë diskrete nuk janë në asnjë mënyrë inferiore ndaj mikroqarqeve të gatshme. Një shembull tjetër mund të shihet këtu.
Një nga pajisjet elektronike më të njohura në ditët e sotme janë konvertuesit DC-DC me një cikël me fuqi të ulët, të përdorur gjerësisht në pajisjet portative të baterive. Natyrisht, shumë kompani po zhvillohen në mënyrë aktive në këtë fushë, dhe ka të panumërta pajisje të tilla të gatshme. Në Fig. Si shembull, Figura 1 tregon një bllok diagram të një prej konvertuesve të zakonshëm TPS61045 të prodhuar nga Texas Instruments.
Ky bllok diagram nuk është asgjë e jashtëzakonshme për sa i përket numrit të elementëve të përdorur, jo më pak se ato në pajisje të ngjashme nga prodhues të tjerë. Kjo është ndoshta arsyeja pse konvertuesit e integruar DC-DC janë produkte elektronike mjaft të shtrenjta. Përveç bllok diagramit të ekzagjeruar, disa nga këto pajisje vuajnë nga paqëndrueshmëria e impulsit për shkak të një koeficienti të paarsyeshëm të madh të konvertimit në qarkun OOS. Për shembull, në Fig. Figura 2 tregon një formë valore të thjeshtuar të tensionit në këtë modalitet përgjatë induktivitetit të konvertuesit SP6641 nga Sipex.
Me sa duket, faktet e mësipërme ishin pasojë e përdorimit të teknologjive të integruara, të cilat, duke eliminuar lidhjen e drejtpërdrejtë midis numrit të komponentëve të përdorur dhe madhësisë së pajisjeve elektronike, në të njëjtën kohë eliminuan motivimin për të krijuar elektronikë optimale. Si rezultat, kompleksiteti i panevojshëm i qarqeve të integruara është bërë i përhapur dhe konsumatorët duhet të paguajnë për të.
Prandaj, ky artikull bën një përpjekje për të treguar se nëse nuk përdorni përbërës të panevojshëm për të zbatuar pajisjet elektronike, atëherë merrni produkte që nuk janë në asnjë mënyrë inferiore ndaj analogëve të integruar, dhe në disa aspekte edhe më të larta se ato. Duke filluar me një kosto më të ulët.
Për më tepër, meqenëse pajisje të tilla përmbajnë saktësisht aq komponentë sa është e nevojshme për të zgjidhur një problem specifik, ato janë pothuajse po aq të mira sa analogët e integruar për sa i përket zonës që zënë në tabelë, megjithëse janë bërë në elementë të veçantë. Për më tepër, zbatimi në elementë individualë shpesh bën të mundur sigurimin e parametrave elektrikë më të mirë sesa qarqet e integruara, pasi zhvilluesi ka mundësinë të zgjedhë përbërësit më të mirë diskretë në momentin kur krijon pajisjen e tij, gjë që nuk mund të sigurohet kur përdorni mikroqarqe të gatshme. cilësia e elementeve të përdorura në të cilën është e lidhur përgjithmonë me periudhën e zhvillimit të tyre.
Qarku elektrik i një konverteri me një cikël, që konfirmon sa më sipër, është paraqitur në Fig. 3.
Struktura e pajisjes së paraqitur është universale dhe ju lejon të krijoni konvertues me çdo lloj modulimi.
Në këtë rast, përdoret modulimi i frekuencës së pulsit, i cili jo vetëm që bën të mundur zbatimin e strukturës më të thjeshtë të konvertuesit, por gjithashtu kontribuon në efikasitetin më të lartë të tij në krahasim me konvertuesit që përdorin PWM. Kjo shpjegohet me faktin se kur përdoret modulimi i frekuencës së pulsit dhe zvogëlohet rryma në ngarkesë, efikasiteti zvogëlohet vetëm për shkak të konsumit fillestar të rrymës së qarkut të kontrollit të ndërprerësit të daljes, në kontrast me konvertuesit me PWM, ku efikasiteti përkeqësohet më tej. për shkak të përdorimit joefektiv të induktivitetit kur koha e tij zvogëlohet, gjë që është veçanërisht e theksuar në koeficientët e lartë të konvertimit.
Pajisja është universale, por në këtë rast të veçantë është krijuar për të kthyer tensionin e baterisë të dy baterive NiMh me një tension prej 2...2,7 V në tensionin e furnizimit për një ekran OLED (~13 V, 30 mA).
Ju lutemi vini re se konverteri nuk përmban asnjë krahasues ose amplifikues operacional. Kjo jo vetëm që siguron stabilitet të tensionit të daljes jo më keq se 1% kur tensioni i hyrjes ndryshon brenda 2,5...4 V ose kur ngarkesa ndryshon, e cila është mjaft e mjaftueshme për çdo detyrë praktike, por gjithashtu eliminohet paqëndrueshmëria e pulsit, si rezultat. prej të cilave është thjesht e këndshme të vëzhgosh një oshilogram të pastër në anodën VD4 në ndryshim nga fotografia në të njëjtën pikë për disa mikroqarqe industriale. Prandaj, sigurohet një nivel minimal i ndërhyrjes. Kjo veçori përcaktohet jo vetëm nga fitimi minimal i kërkuar në ciklin OOS, por edhe nga lloji i modulimit të përdorur.
Për shkak të kompensimit të ndërsjellë të devijimeve të temperaturës në VD1, VT1 dhe VD3, pajisja e përshkruar ka gjithashtu stabilitet të mirë të temperaturës - jo më keq se 2% në intervalin e temperaturës -20...+50 °C. Efikasiteti i konvertuesit kur përdoret induktiviteti relativisht i lirë Murata LQH55D është afërsisht 85% edhe me një tension të hyrjes prej 2 V dhe fuqinë maksimale të daljes, e cila në një tension të tillë hyrës arrin 0,4 W. Karakteristikat më të mira të pajisjes sigurohen kur DD1 mundësohet nga një burim i veçantë me një tension prej 2,5…5 V.
Duhet të theksohet se minus kostoja e kondensatorëve të tantalit, diodës ndreqës dhe induktivitetit, të cilat përdoren gjithashtu në versionin e mikrocirkut, kostoja e përbërësve të pajisjes së paraqitur është afërsisht 10 rubla, ndërsa çmimi me pakicë i mikroqarkut TPS61045, i synuar për të njëjtat qëllime dhe me parametra më të keq, mesatarisht jo më pak se 50 rubla. Rrjedhimisht, komponentët shtesë nga mikrocirku i përmendur u kushtojnë përdoruesve 40 rubla.
E vetmja pengesë e dukshme e konvertuesit të paraqitur është se kur DD1 fuqizohet nga një burim primar dhe kur tensioni primar zvogëlohet nën një kufi të caktuar, një situatë është e mundur kur reagimet pozitive ndodhin përmes burimit të energjisë dhe në një situatë të tillë, ose fuqia shpërndara në ndërprerësin MOS mund të tejkalojë të lejuarin, ose ndërprerësi MOS thjesht do të shkarkojë burimin parësor. Kjo shpjegohet me zgjatjen e impulseve të daljes së elementit logjik të përdorur kur tensioni i tij i furnizimit zvogëlohet.
Sidoqoftë, nëse dëshironi, kjo situatë mund të eliminohet me kosto minimale shtesë - mjafton të lidhni daljen e një monitori konvencional të energjisë të tipit, për shembull, BD47xx, me një tension përgjigjeje të barabartë me tensionin minimal të lejueshëm të furnizimit të konvertuesit , paralelisht me montimin e diodës VD1, dhe hyrja e monitorit duhet të lidhet me burimin primar të energjisë. Kur përdoret në pajisjet e mikrokontrolluesit, mund ta fikni konvertuesin duke përdorur hyrjen e mbylljes duke aplikuar një nivel të ulët logjik në të sapo ADC-ja e mikrokontrolluesit zbulon një shkarkim baterie nën nivelin e lejuar.
Në Fig. Figura 4 tregon një version të gjurmës së konvertuesit në një tabelë të qarkut të printuar në një shkallë afërsisht 4:1. Dimensionet aktuale - 14 × 17 mm pa kunjat lidhëse. Nëse është e nevojshme të merren tensione dalëse më të vogla se 8 V, dioda zener VD4 duhet të zëvendësohet me një rregullator shunt si LMV431.
Modifikime të ndryshme të konvertuesit të paraqitur në Fig. 1 janë gjithashtu të mundshme. 3. Një nga opsionet teorikisht të mundshme për shembull është paraqitur në Fig. 5*.
Oriz. 5
(*Kjo pajisje nuk përdoret në zhvillimet e mia, dhe për këtë arsye nuk është zbatuar ose testuar.)
Ky opsion përdor një qark kontrolli që është përdorur në konvertuesit e thjeshtë DC-DC me një skaj që të paktën që nga vitet '80 të shekullit të kaluar. Konvertuesit e këtij lloji ju lejojnë të shmangni përdorimin e konvertuesve të tipit sepik, të cilët nuk kanë asnjë avantazh ndaj tyre, përveç aftësisë për të lidhur jo plusin, por minusin e baterisë me telin e përbashkët të pajisjes që mundësohet nga konvertues. Meqenëse tregohet në Fig. 5 pajisja është shumë më e lirë, më e thjeshtë dhe më efikase se konvertuesit e përmendur të tipit sepik, e bën plotësisht të pakuptimtë përdorimin e këtyre të fundit, përveç në raste të veçanta.
Një pronë e jashtëzakonshme e këtij konverteri, si, nga rruga, e konvertuesve të tipit sepik, është aftësia për të punuar me burime parësore, voltazhi i të cilave mund të jetë çdo - ose më i vogël se tensioni i daljes ose më shumë. Fatkeqësisht, diapazoni i tensioneve të mundshme të burimit parësor në pajisjen e përshkruar është i kufizuar nga aftësitë e këmbëzës Schmitt të përdorur në lidhje me tensionet e lejuara të furnizimit. Në atë të paraqitur në Fig. Në opsionin 5, diapazoni i tensionit të burimit primar nuk duhet të shkojë përtej 2...5,5 V me një tension daljeje, për shembull, 3 V.
Ndër avantazhet e tjera, kur përdorni këtë qark, bëhet e mundur përdorimi i baterisë si një burim paragjykim negativ, në vend që të përdorni konvertues të veçantë ose mbështjellje shtesë me një ndreqës për këtë.
LM2596 zvogëlon tensionin e hyrjes (në 40 V) - dalja është e rregulluar, rryma është 3 A. Ideale për LED në një makinë. Module shumë të lira - rreth 40 rubla në Kinë.
Texas Instruments prodhon kontrollues DC-DC LM2596 me cilësi të lartë, të besueshëm, të përballueshëm dhe të lirë, të lehtë për t'u përdorur. Fabrikat kineze prodhojnë konvertues pulsues ultra të lirë bazuar në të: çmimi i një moduli për LM2596 është afërsisht 35 rubla (përfshirë dorëzimin). Unë ju këshilloj të blini një grumbull prej 10 copash menjëherë - do të ketë gjithmonë një përdorim për to, dhe çmimi do të bjerë në 32 rubla, dhe më pak se 30 rubla kur porosisni 50 copë. Lexoni më shumë rreth llogaritjes së qarkut të mikroqarkut, rregullimit të rrymës dhe tensionit, aplikimit të tij dhe disa nga disavantazhet e konvertuesit.
Metoda tipike e përdorimit është një burim tensioni i stabilizuar. Është e lehtë të bësh një furnizim me energji komutuese bazuar në këtë stabilizues. Ato janë tërheqëse për shkak të qëndrueshmërisë së cilësisë (duket se të gjitha janë bërë në të njëjtën fabrikë - dhe është e vështirë të bësh gabime në pesë pjesë), dhe pajtueshmërisë së plotë me fletën e të dhënave dhe karakteristikat e deklaruara.
Një aplikim tjetër është një stabilizues i rrymës së pulsit për furnizimi me energji elektrike për LED me fuqi të lartë. Moduli në këtë çip do t'ju lejojë të lidhni një matricë LED automobilistike 10 vat, duke siguruar gjithashtu mbrojtje nga qarku i shkurtër.
Unë rekomandoj shumë të blini një duzinë prej tyre - ato patjetër do të jenë të dobishme. Ato janë unike në mënyrën e tyre - voltazhi i hyrjes është deri në 40 volt, dhe kërkohen vetëm 5 përbërës të jashtëm. Kjo është e përshtatshme - mund të rrisni tensionin në autobusin e energjisë inteligjente në shtëpi në 36 volt duke zvogëluar seksionin kryq të kabllove. Ne instalojmë një modul të tillë në pikat e konsumit dhe e konfigurojmë atë në 12, 9, 5 volt të kërkuar ose sipas nevojës.
Le t'i hedhim një vështrim më të afërt në to.
Karakteristikat e çipit:
- Tensioni i hyrjes - nga 2.4 në 40 volt (deri në 60 volt në versionin HV)
- Tensioni i daljes - i fiksuar ose i rregullueshëm (nga 1.2 në 37 volt)
- Rryma e daljes - deri në 3 amper (me ftohje të mirë - deri në 4.5A)
- Frekuenca e konvertimit - 150 kHz
- Strehimi - TO220-5 (montimi përmes vrimës) ose D2PAK-5 (montimi në sipërfaqe)
- Efikasiteti - 70-75% në tensione të ulëta, deri në 95% në tensione të larta
- Burimi i stabilizuar i tensionit
- Qarku i konvertuesit
- Fleta e të dhënave
- Karikues USB i bazuar në LM2596
- Stabilizuesi i rrymës
- Përdorni në pajisjet shtëpiake
- Rregullimi i rrymës dhe tensionit të daljes
- Analogë të përmirësuar të LM2596
Historia - stabilizues linearë
Për të filluar, unë do të shpjegoj pse konvertuesit standard të tensionit linear si LM78XX (për shembull 7805) ose LM317 janë të keq. Këtu është diagrami i tij i thjeshtuar.
Elementi kryesor i një konverteri të tillë është një transistor i fuqishëm bipolar, i ndezur në kuptimin e tij "origjinal" - si një rezistencë e kontrolluar. Ky tranzistor është pjesë e një çifti Darlington (për të rritur koeficientin e transferimit të rrymës dhe për të zvogëluar fuqinë e nevojshme për të funksionuar qarkun). Rryma bazë vendoset nga përforcuesi operacional, i cili amplifikon diferencën midis tensionit të daljes dhe atij të vendosur nga ION (burimi i tensionit të referencës), d.m.th. lidhet sipas qarkut të amplifikatorit të gabimit klasik.
Kështu, konverteri thjesht ndez rezistencën në seri me ngarkesën dhe kontrollon rezistencën e tij në mënyrë që, për shembull, saktësisht 5 volt të shuhen në të gjithë ngarkesën. Është e lehtë të llogaritet se kur voltazhi zvogëlohet nga 12 volt në 5 (një rast shumë i zakonshëm i përdorimit të çipit 7805), hyrja 12 volt shpërndahet midis stabilizatorit dhe ngarkesës në raportin "7 volt në stabilizues + 5 volt në ngarkesë.” Me një rrymë prej gjysmë amperi, 2,5 vat lëshohen në ngarkesë, dhe në 7805 - sa 3,5 vat.
Rezulton se 7 volt "shtesë" thjesht shuhen në stabilizues, duke u shndërruar në nxehtësi. Së pari, kjo shkakton probleme me ftohjen, dhe së dyti, merr shumë energji nga burimi i energjisë. Kur mundësohet nga një prizë, kjo nuk është shumë e frikshme (edhe pse ende shkakton dëm në mjedis), por kur mundësohet nga bateritë ose bateritë e rikarikueshme, kjo nuk mund të injorohet.
Një problem tjetër është se në përgjithësi është e pamundur të bësh një konvertues përforcues duke përdorur këtë metodë. Shpesh lind një nevojë e tillë, dhe përpjekjet për të zgjidhur këtë çështje njëzet ose tridhjetë vjet më parë janë të mahnitshme - sa komplekse ishte sinteza dhe llogaritja e qarqeve të tilla. Një nga qarqet më të thjeshta të këtij lloji është një konvertues push-tërheqës 5V->15V.
Duhet pranuar se siguron izolim galvanik, por nuk e përdor transformatorin në mënyrë efikase - vetëm gjysma e mbështjelljes primare përdoret në çdo kohë.
Le ta harrojmë këtë si një ëndërr e keqe dhe të kalojmë në qarkun modern.
Burimi i tensionit
Skema
Mikroqarku është i përshtatshëm për t'u përdorur si një konvertues në rënie: një çelës i fuqishëm bipolar ndodhet brenda, gjithçka që mbetet është të shtoni përbërësit e mbetur të rregullatorit - një diodë të shpejtë, një induktancë dhe një kondensator dalës, është gjithashtu e mundur të instaloni një kondensator hyrës - vetëm 5 pjesë.
Versioni LM2596ADJ do të kërkojë gjithashtu një qark të vendosjes së tensionit në dalje, këto janë dy rezistorë ose një rezistencë e ndryshueshme.
Qarku i konvertuesit të tensionit në rënie i bazuar në LM2596:
E gjithë skema së bashku:
Këtu mundeni Shkarkoni fletën e të dhënave për LM2596.
Parimi i funksionimit: një ndërprerës i fuqishëm brenda pajisjes, i kontrolluar nga një sinjal PWM, dërgon impulse të tensionit në induktancë. Në pikën A, x% të kohës ka tension të plotë dhe (1-x)% të kohës tensioni është zero. Filtri LC zbut këto lëkundje duke theksuar një komponent konstant të barabartë me tensionin e furnizimit x *. Dioda përfundon qarkun kur transistori është i fikur.
Përshkrimi i detajuar i punës
Induktiviteti i reziston ndryshimit të rrymës përmes saj. Kur tensioni shfaqet në pikën A, induktori krijon një tension të madh negativ të vetë-induksionit dhe tensioni në të gjithë ngarkesën bëhet i barabartë me diferencën midis tensionit të furnizimit dhe tensionit të vetë-induksionit. Rryma e induktivitetit dhe voltazhi në të gjithë ngarkesën rriten gradualisht.
Pasi voltazhi të zhduket në pikën A, induktori përpiqet të ruajë rrymën e mëparshme që rrjedh nga ngarkesa dhe kondensatori, dhe e shkurton atë përmes diodës në tokë - gradualisht bie. Kështu, voltazhi i ngarkesës është gjithmonë më i vogël se tensioni i hyrjes dhe varet nga cikli i punës së impulseve.
Tensioni i daljes
Moduli është i disponueshëm në katër versione: me një tension prej 3.3V (indeksi –3.3), 5V (indeksi –5.0), 12V (indeksi –12) dhe një version i rregullueshëm LM2596ADJ. Ka kuptim të përdorni versionin e personalizuar kudo, pasi ai është i disponueshëm në sasi të mëdha në magazinat e kompanive elektronike dhe nuk ka gjasa të hasni në mungesë të tij - dhe kërkon vetëm dy rezistorë shtesë. Dhe sigurisht, versioni 5 volt është gjithashtu i popullarizuar.
Sasia në magazinë është në kolonën e fundit.
Mund të vendosni tensionin e daljes në formën e një ndërprerës DIP, një shembull i mirë i kësaj është dhënë këtu, ose në formën e një ndërprerës rrotullues. Në të dyja rastet, do t'ju duhet një bateri me rezistenca precize - por ju mund të rregulloni tensionin pa një voltmetër.
Kornizë
Ka dy opsione strehimi: streha e montimit planar TO-263 (modeli LM2596S) dhe streha me vrima TO-220 (modeli LM2596T). Unë preferoj të përdor versionin planar të LM2596S, pasi në këtë rast ngrohësi është vetë bordi, dhe nuk ka nevojë të blini një ngrohës shtesë të jashtëm. Për më tepër, rezistenca e tij mekanike është shumë më e lartë, ndryshe nga TO-220, i cili duhet të vidhohet në diçka, madje edhe në një tabelë - por atëherë është më e lehtë të instaloni versionin planar. Unë rekomandoj përdorimin e çipit LM2596T-ADJ në furnizimin me energji elektrike, sepse është më e lehtë të hiqni një sasi të madhe nxehtësie nga kutia e tij.
Zbutja e valëzimit të tensionit të hyrjes
Mund të përdoret si një stabilizues efektiv "i zgjuar" pas korrigjimit aktual. Meqenëse mikroqarku monitoron drejtpërdrejt tensionin e daljes, luhatjet në tensionin e hyrjes do të shkaktojnë një ndryshim të kundërt proporcional në koeficientin e konvertimit të mikroqarkut dhe tensioni i daljes do të mbetet normal.
Nga kjo rrjedh se kur përdorni LM2596 si një konvertues zbritës pas një transformatori dhe ndreqësi, kondensatori i hyrjes (d.m.th. ai që ndodhet menjëherë pas urës së diodës) mund të ketë një kapacitet të vogël (rreth 50-100 μF).
Kondensatori i daljes
Për shkak të frekuencës së lartë të konvertimit, kondensatori i daljes gjithashtu nuk duhet të ketë një kapacitet të madh. Edhe një konsumator i fuqishëm nuk do të ketë kohë për të reduktuar ndjeshëm këtë kondensator në një cikël. Le të bëjmë llogaritjen: marrim një kondensator 100 µF, tension daljeje 5 V dhe një ngarkesë që konsumon 3 amper. Ngarkesa e plotë e kondensatorit q = C*U = 100e-6 µF * 5 V = 500e-6 µC.
Në një cikël konvertimi, ngarkesa do të marrë dq = I*t = 3 A * 6.7 μs = 20 μC nga kondensatori (kjo është vetëm 4% e ngarkesës totale të kondensatorit) dhe menjëherë do të fillojë një cikël i ri, dhe konverteri do të vendosë një pjesë të re të energjisë në kondensator.
Gjëja më e rëndësishme është të mos përdorni kondensatorë tantal si kondensatorë hyrës dhe dalës. Ata shkruajnë drejt në fletët e të dhënave - "mos përdorni në qarqet e energjisë", sepse ato tolerojnë shumë dobët edhe mbitensionet afatshkurtra dhe nuk u pëlqejnë rrymat e larta të pulsit. Përdorni kondensatorë elektrolitikë të rregullt alumini.
Efikasiteti, efikasiteti dhe humbja e nxehtësisë
Efikasiteti nuk është aq i lartë, pasi një transistor bipolar përdoret si një ndërprerës i fuqishëm - dhe ka një rënie të tensionit jo zero, rreth 1.2 V. Prandaj rënia e efikasitetit në tensione të ulëta.
Siç mund ta shihni, efikasiteti maksimal arrihet kur diferenca midis tensioneve të hyrjes dhe daljes është rreth 12 volt. Kjo do të thotë, nëse keni nevojë të ulni tensionin me 12 volt, një sasi minimale e energjisë do të shkojë në nxehtësi.
Çfarë është efikasiteti i konvertuesit? Kjo është një vlerë që karakterizon humbjet aktuale - për shkak të gjenerimit të nxehtësisë në një çelës të fuqishëm plotësisht të hapur sipas ligjit Joule-Lenz dhe humbjeve të ngjashme gjatë proceseve kalimtare - kur çelësi është, të themi, vetëm gjysmë i hapur. Efektet e të dy mekanizmave mund të jenë të krahasueshme në madhësi, kështu që nuk duhet harruar për të dy rrugët e humbjes. Një sasi e vogël energjie përdoret gjithashtu për të fuqizuar "trurin" e vetë konvertuesit.
Në mënyrë ideale, kur konvertohet tensioni nga U1 në U2 dhe rryma dalëse I2, fuqia dalëse është e barabartë me P2 = U2*I2, fuqia hyrëse është e barabartë me të (rasti ideal). Kjo do të thotë që rryma hyrëse do të jetë I1 = U2/U1*I2.
Në rastin tonë, konvertimi ka një efikasitet nën unitet, kështu që një pjesë e energjisë do të mbetet brenda pajisjes. Për shembull, me efikasitet η, fuqia dalëse do të jetë P_out = η*P_in, dhe humbjet P_humbje = P_in-P_out = P_in*(1-η) = P_out*(1-η)/η. Sigurisht, konverteri do të duhet të rrisë rrymën hyrëse për të ruajtur rrymën dhe tensionin e specifikuar të daljes.
Mund të supozojmë se kur konvertohet 12V -> 5V dhe një rrymë dalëse 1A, humbjet në mikroqarkull do të jenë 1.3 watts, dhe rryma hyrëse do të jetë 0.52A. Në çdo rast, kjo është më e mirë se çdo konvertues linear, i cili do të japë të paktën 7 vat humbje dhe do të konsumojë 1 amper nga rrjeti i hyrjes (përfshirë këtë detyrë të padobishme) - dy herë më shumë.
Nga rruga, mikroqarku LM2577 ka një frekuencë funksionimi tre herë më të ulët, dhe efikasiteti i tij është pak më i lartë, pasi ka më pak humbje në proceset kalimtare. Megjithatë, ajo ka nevojë për vlerësime tre herë më të larta të induktorit dhe kondensatorit të daljes, që do të thotë para shtesë dhe madhësia e tabelës.
Rritja e rrymës së daljes
Pavarësisht nga rryma tashmë mjaft e madhe e daljes së mikroqarkut, ndonjëherë kërkohet edhe më shumë rrymë. Si të dilni nga kjo situatë?
- Mund të paralelizohen disa konvertues. Natyrisht, ato duhet të vendosen saktësisht në të njëjtin tension dalës. Në këtë rast, nuk mund të kaloni me rezistorë të thjeshtë SMD në qarkun e përcaktimit të tensionit të reagimit, duhet të përdorni ose rezistorë me saktësi prej 1%, ose të vendosni manualisht tensionin me një rezistencë të ndryshueshme.
Karikues USB për LM2596
Mund të bëni një karikues USB shumë të përshtatshëm udhëtimi. Për ta bërë këtë, duhet të vendosni rregullatorin në një tension prej 5 V, t'i siguroni një portë USB dhe t'i siguroni fuqi ngarkuesit. Unë përdor një bateri litium polimer model radioje të blerë në Kinë që siguron 5 amp orë në 11.1 volt. Kjo është shumë - mjaft për të 8 herë karikoni një smartphone të rregullt (duke mos marrë parasysh efikasitetin). Duke marrë parasysh efikasitetin, do të jetë të paktën 6 herë.
Mos harroni të shkurtoni kunjat D+ dhe D- të prizës USB për t'i treguar telefonit se është i lidhur me karikuesin dhe rryma e transferuar është e pakufizuar. Pa këtë ngjarje, telefoni do të mendojë se është i lidhur me kompjuterin dhe do të ngarkohet me një rrymë prej 500 mA - për një kohë shumë të gjatë. Për më tepër, një rrymë e tillë mund të mos kompensojë as konsumin aktual të telefonit, dhe bateria nuk do të ngarkohet fare.
Ju gjithashtu mund të siguroni një hyrje të veçantë 12 V nga një bateri makine me një lidhës çakmaku - dhe ndërroni burimet me një lloj çelësi. Unë ju këshilloj të instaloni një LED që do të sinjalizojë që pajisja është ndezur, në mënyrë që të mos harroni të fikni baterinë pas karikimit të plotë - përndryshe humbjet në konvertues do ta shkarkojnë plotësisht baterinë rezervë brenda disa ditësh.
Ky lloj baterie nuk është shumë i përshtatshëm sepse është projektuar për rryma të larta - mund të përpiqeni të gjeni një bateri me rrymë më të ulët dhe do të jetë më e vogël dhe më e lehtë.
Stabilizuesi i rrymës
Rregullimi i rrymës së daljes
I disponueshëm vetëm me versionin e tensionit të daljes të rregullueshëm (LM2596ADJ). Nga rruga, kinezët e bëjnë edhe këtë version të tabelës, me rregullimin e tensionit, rrymës dhe të gjitha llojet e indikacioneve - një modul i gatshëm stabilizues aktual në LM2596 me mbrojtje nga qarku i shkurtër mund të blihet me emrin xw026fr4.
Nëse nuk dëshironi të përdorni një modul të gatshëm dhe dëshironi ta bëni vetë këtë qark, nuk ka asgjë të komplikuar, me një përjashtim: mikroqarku nuk ka aftësinë për të kontrolluar rrymën, por mund ta shtoni atë. Unë do të shpjegoj se si ta bëj këtë dhe do të sqaroj pikat e vështira gjatë rrugës.
Aplikacion
Një stabilizues aktual është një gjë e nevojshme për të fuqizuar LED të fuqishëm (nga rruga - projekti im i mikrokontrolluesit drejtues LED me fuqi të lartë), dioda lazer, elektrik, karikimi i baterive. Ashtu si me stabilizuesit e tensionit, ekzistojnë dy lloje të pajisjeve të tilla - lineare dhe pulsuese.
Stabilizuesi klasik i rrymës lineare është LM317, dhe është mjaft i mirë në klasën e tij - por rryma maksimale e tij është 1.5A, e cila nuk është e mjaftueshme për shumë LED me fuqi të lartë. Edhe nëse e fuqizoni këtë stabilizues me një tranzistor të jashtëm, humbjet në të janë thjesht të papranueshme. E gjithë bota po bën bujë për konsumin e energjisë të llambave të gatishmërisë, por këtu LM317 punon me një efikasitet prej 30% Kjo nuk është metoda jonë.
Por mikroqarku ynë është një drejtues i përshtatshëm për një konvertues të tensionit të pulsit që ka shumë mënyra funksionimi. Humbjet janë minimale, pasi nuk përdoren mënyra lineare të funksionimit të transistorëve, por vetëm ato kryesore.
Fillimisht ishte menduar për qarqet e stabilizimit të tensionit, por disa elementë e kthejnë atë në një stabilizues aktual. Fakti është se mikroqarku mbështetet tërësisht në sinjalin "Feedback" si reagim, por çfarë ta ushqejmë atë varet nga ne.
Në qarkun standard komutues, voltazhi furnizohet në këtë këmbë nga një ndarës rezistent i tensionit të daljes. 1.2 V është një bilanc nëse Feedback-u është më i vogël, drejtuesi e rrit ciklin e punës së impulseve; Por ju mund të aplikoni tension në këtë hyrje nga një shunt aktual!
Shunt
Për shembull, në një rrymë prej 3A ju duhet të merrni një shunt me një vlerë nominale jo më shumë se 0.1 Ohm. Në një rezistencë të tillë, kjo rrymë do të lëshojë rreth 1 W, kështu që është shumë. Është më mirë të paralelizohen tre shunte të tilla, duke marrë një rezistencë prej 0,033 Ohm, një rënie të tensionit prej 0,1 V dhe një lëshim nxehtësie prej 0,3 W.
Megjithatë, hyrja Feedback kërkon një tension prej 1.2V - dhe ne kemi vetëm 0.1V. Është joracionale të instaloni një rezistencë më të lartë (nxehtësia do të lëshohet 150 herë më shumë), kështu që mbetet vetëm të rritet disi ky tension. Kjo bëhet duke përdorur një përforcues operacional.
Përforcues op-amp jo-invertues
Skema klasike, çfarë mund të jetë më e thjeshtë?
Ne bashkohemi
Tani ne kombinojmë një qark konvencional të konvertuesit të tensionit dhe një përforcues duke përdorur një op-amp LM358, në hyrjen e të cilit lidhim një shunt aktual.
Një rezistencë e fuqishme 0.033 Ohm është një shunt. Mund të bëhet nga tre rezistorë 0.1 Ohm të lidhur paralelisht, dhe për të rritur shpërndarjen e lejuar të energjisë, përdorni rezistorët SMD në një paketë 1206, vendosini ato me një hendek të vogël (jo afër njëri-tjetrit) dhe përpiquni të lini sa më shumë shtresë bakri rreth rezistenca dhe nën to sa të jetë e mundur. Një kondensator i vogël është i lidhur me daljen Feedback për të eliminuar një kalim të mundshëm në modalitetin oshilator.
Ne rregullojmë rrymën dhe tensionin
Le të lidhim të dy sinjalet me hyrjen e Feedback - si rrymë ashtu edhe tension. Për të kombinuar këto sinjale, ne do të përdorim diagramin e zakonshëm të instalimeve elektrike "AND" në dioda. Nëse sinjali aktual është më i lartë se sinjali i tensionit, ai do të dominojë dhe anasjelltas.
Disa fjalë për zbatueshmërinë e skemës
Ju nuk mund të rregulloni tensionin e daljes. Edhe pse është e pamundur të rregulloni njëkohësisht rrymën e daljes dhe tensionin - ato janë proporcionale me njëra-tjetrën, me një koeficient të "rezistencës së ngarkesës". Dhe nëse furnizimi me energji zbaton një skenar si "tensioni i vazhdueshëm i daljes, por kur rryma tejkalon, ne fillojmë të zvogëlojmë tensionin", d.m.th. CC/CV është tashmë një karikues.
Tensioni maksimal i furnizimit për qarkun është 30 V, pasi ky është kufiri për LM358. Mund ta zgjeroni këtë kufi në 40 V (ose 60 V me versionin LM2596-HV) nëse fuqizoni op-amp nga një diodë zener.
Në opsionin e fundit, është e nevojshme të përdoret një montim diodash si dioda përmbledhëse, pasi të dy diodat në të janë bërë brenda të njëjtit proces teknologjik dhe në të njëjtën vafer silikoni. Përhapja e parametrave të tyre do të jetë shumë më pak se përhapja e parametrave të diodave individuale diskrete - falë kësaj do të marrim saktësi të lartë të vlerave të gjurmimit.
Ju gjithashtu duhet të siguroheni me kujdes që qarku op-amp të mos ngacmohet dhe të mos kalojë në modalitetin lasing. Për ta bërë këtë, përpiquni të zvogëloni gjatësinë e të gjithë përcjellësve, dhe veçanërisht gjurmën e lidhur me pinin 2 të LM2596. Mos e vendosni amplifikatorin operativ pranë kësaj piste, por vendosni diodën SS36 dhe kondensatorin e filtrit më afër trupit LM2596 dhe siguroni një zonë minimale të lakut të tokës të lidhur me këta elementë - është e nevojshme të sigurohet një gjatësi minimale e ktheni rrugën aktuale “LM2596 -> VD/C -> LM2596”.
Aplikimi i LM2596 në pajisjet dhe paraqitjen e pavarur të tabelës
Unë fola në detaje për përdorimin e mikroqarqeve në pajisjet e mia jo në formën e një moduli të përfunduar në një artikull tjetër, e cila mbulon: zgjedhjen e diodës, kondensatorëve, parametrave të induktorit, dhe gjithashtu foli për instalimet elektrike të sakta dhe disa truke shtesë.
Mundësi për zhvillim të mëtejshëm
Analogë të përmirësuar të LM2596
Mënyra më e lehtë pas këtij çipi është kalimi në LM2678. Në thelb, ky është i njëjti konvertues i hapjes, vetëm me një transistor me efekt në terren, falë të cilit efikasiteti rritet në 92%. Vërtetë, ai ka 7 këmbë në vend të 5, dhe nuk është i pajtueshëm pin-to-pin. Megjithatë, ky çip është shumë i ngjashëm dhe do të ishte një opsion i thjeshtë dhe i përshtatshëm me efikasitet të përmirësuar.
L5973D- një çip mjaft i vjetër, që siguron deri në 2.5A dhe një efikasitet pak më të lartë. Ai gjithashtu ka pothuajse dyfishin e frekuencës së konvertimit (250 kHz) - prandaj, kërkohen vlerësime më të ulëta të induktorëve dhe kondensatorëve. Sidoqoftë, pashë se çfarë ndodh me të nëse e vendosni direkt në rrjetin e makinave - mjaft shpesh ajo eliminon ndërhyrjen.
ST1S10- Konvertuesi i zvogëlimit DC–DC me efikasitet të lartë (eficiencë 90%).
- Kërkon 5-6 komponentë të jashtëm;
ST1S14- kontrollues i tensionit të lartë (deri në 48 volt). Frekuenca e lartë e funksionimit (850 kHz), rryma e daljes deri në 4A, fuqia dalëse e mirë, efikasiteti i lartë (jo më keq se 85%) dhe një qark mbrojtës kundër rrymës së tepërt të ngarkesës e bëjnë atë ndoshta konvertuesin më të mirë për të fuqizuar një server nga një 36 volt burimi.
Nëse kërkohet efikasitet maksimal, do t'ju duhet t'i drejtoheni kontrollorëve DC–DC jo të integruara në rënie. Problemi me kontrollorët e integruar është se ata kurrë nuk kanë tranzistorë të ftohtë të fuqisë - rezistenca tipike e kanalit nuk është më e lartë se 200 mOhm. Sidoqoftë, nëse merrni një kontrollues pa një transistor të integruar, mund të zgjidhni çdo transistor, madje edhe AUIRFS8409–7P me një rezistencë kanali prej gjysmë miliohm
Konvertuesit DC-DC me tranzistor të jashtëm
Pjesa tjetër
MAXIM Integrated Products është sot një lider botëror i njohur në zhvillimin dhe prodhimin e një game të gjerë të qarqeve të integruara për një shumëllojshmëri të gjerë fushash mikroelektronike. Kompania ofron një numër të madh zgjidhjesh në fushën e teknologjive të konvertimit të energjisë. Gama e mikroqarqeve të prodhuara të konvertuesve mbulon pothuajse të gjithë gamën e nevojave aktuale të elektronikës në këtë fushë. Artikulli do të diskutojë aftësitë e disa prej konvertuesve më interesantë të tensionit DC nga MAXIM.
Siç dihet, funksionimi i një konverteri pulsi bazohet në procesin e transferimit të energjisë nga hyrja në dalje duke ri-ndërruar një element reaktiv me një frekuencë të caktuar. Në këtë drejtim, ekziston një ndarje e konvertuesve në dy grupe - induktiv dhe kondensator (Fig. 1).
Konvertuesit e tensionit induktiv
Konvertuesit induktiv DC/DC përfaqësohen më gjerësisht nga MAXIM. Prodhohen 218 mikroqarqe të ndryshme të konvertuesit induktiv:
- në rritje (Step-Up);
- tërhiqem;
- rritje/ulje (Hapi lart/poshtë);
- përmbysës (Inverter).
Konvertuesit nxitës induktiv MAX1724 dhe MAX1709
MAX1724 është një konvertues përforcues me efikasitet të lartë (deri në 90%) i disponueshëm në një paketë të hollë SOT23 me 5 kunja. Ka një rrymë qetësie unike të ulët prej rreth 1,5 µA. Kjo pajisje është projektuar posaçërisht nga MAXIM për t'u përdorur në pajisjet portative portative që mundësohen nga një ose dy bateri alkaline ose NiMH. Gama e ulët e tensionit të hyrjes së këtij mikroqarku është 0,8 V. Konvertuesi është ndërtuar duke përdorur një qark ndreqës sinkron, duke eliminuar nevojën për të përdorur një diodë të jashtme Schottky. Falë kësaj, kërkohen vetëm 3 elementë të jashtëm për të siguruar funksionimin e konvertuesit (Fig. 2). Për të reduktuar emetimet elektromagnetike, MAX1724 përdor qarkun e zotëruar për reduktimin e zhurmës. Çelësat e integruar në transistorët me efekt në terren me kanal N sigurojnë një rrymë dalëse në një ngarkesë deri në 150 mA me një tension daljeje prej 2,7 deri në 5 V (në varësi të llojit të mikroqarkullimit). Një pin i veçantë /SHDN (Fig. 2) ju lejon të kontrolloni funksionimin e konvertuesit. Rryma në modalitetin "Shutdown" nuk kalon 0,1 µA.
Në rastet kur është e nevojshme të sigurohet energji për një ngarkesë më të fuqishme, MAXIM ofron një zgjidhje tjetër - MAX1709. Kjo pajisje siguron një rrymë dalëse deri në 4 A me një tension të hyrjes 3,3 V. Gama e tensionit të hyrjes është nga 0,7 në 5 V. Kështu, është e mundur të përdoret çipi MAX1709 në një pajisje që mundësohet nga një bateri e vetme 1,2 V. B. Një frekuencë komutuese fikse siguron që konverteri të funksionojë në një frekuencë harmonike themelore prej 600 kHz. Zgjedhja e kësaj frekuence lejon përdorimin e skemave të thjeshta të filtrimit për të reduktuar zhurmën. Për më tepër, rritja e frekuencës së kalimit zvogëlon madhësinë e induktorit të përdorur. Nëse është e nevojshme, konverteri mund të funksionojë në frekuencën e një gjeneratori të jashtëm (nga 350 kHz në 1 MHz), i lidhur me pinin CLK (Fig. 3). Duke ndryshuar vlerësimet e përbërësve të jashtëm, është e mundur të programoni funksionimin e konvertuesit në modalitetin "fillimi i butë", si dhe të kufizoni rrymën maksimale të ngarkesës. Kjo mund të jetë e rëndësishme kur pajisja mundësohet nga bateritë.
Duhet të theksohet se për shkak të aftësisë së pajisjeve të konsideruara për të funksionuar kur tensioni i furnizimit në hyrje zvogëlohet në 0,7-0,8 V, ato mund të sigurojnë funksionim më të gjatë të një sërë pajisjesh portative të fuqizuara nga bateritë, duke rritur kështu cilësitë e tyre të konsumit.
MAX1917 Konvertuesi induktiv Buck
Kërkesat moderne për miniaturizimin dhe reduktimin e kostos së produktit përfundimtar inkurajojnë prodhuesit të optimizojnë vazhdimisht karakteristikat e modeleve të tyre. Një shembull është konverteri MAX1917 DC/DC, i projektuar për menaxhimin gjithëpërfshirës të energjisë së memories DDR. Ky konvertues bazohet në arkitekturën Quick-PWM™ të zhvilluar nga MAXIM. Ai lejon një kohë shumë të shkurtër reagimi të qarkut të kontrollit ndaj ndryshimeve në rrymën e ngarkesës. Kjo zvogëlon numrin dhe kapacitetin total të kondensatorëve në daljen e konvertuesit. Figura 4 tregon diagramin e qarkut për ndezjen e konvertuesit.
Çipi MAX1917 siguron kontrollin e çelsave N-FET, duke lejuar zbatimin e një ndreqësi sinkron në rënie me rrymë fundosjeje ose fundosjeje në një ngarkesë deri në 25 A me një tension deri në 3,6 V. Efikasiteti maksimal mund të arrijë 96% në një rrymë prej disa amperësh. Një rritje e efikasitetit lehtësohet, veçanërisht, duke lexuar informacionin në lidhje me rrymën në ngarkesë nga tranzicioni i burimit të kullimit të tranzistorit më të ulët të efektit në terren në krah. Kjo ju lejon të shmangni përdorimin e një rezistence të veçantë si sensor aktual, duke eliminuar humbjet e tij termike.
Frekuenca fillestare e ndërrimit të çipit MAX1917 mund të zgjidhet nga një gamë prej 200; 300; 400; 550 kHz. Në procesin e stabilizimit të tensionit të daljes, kjo frekuencë ndryshon mjaft gjerësisht në varësi të rrymës së ngarkesës dhe tensionit të hyrjes.
Tensioni i daljes vendoset nëpërmjet hyrjes DDR. Duke përdorur elementë të jashtëm, vendosen parametrat e qarqeve të kufizimit maksimal të rrymës së integruar dhe "fillimit të butë".
Figura 5 tregon një grafik të ndryshimit të tensionit në të gjithë ngarkesën kur një kërcim i rrymës ndodh nga 2.5 në 18 A. Oshilogrami tregon se koha e rikuperimit të tensionit kur ndryshon rryma nuk i kalon 20 μs.
Përkundër faktit se pajisja e përshkruar u krijua kryesisht për t'u përdorur në një sistem furnizimi me energji memorie DDR, ai mund të përdoret gjithashtu si një konvertues buck për qëllime të përgjithshme me frekuencë të ndryshueshme ndërrimi.
Aktualisht, MAXIM prodhon një numër të madh konvertuesish të specializuar për aplikime të ndryshme:
- sistemet e energjisë celulare (MAX1820-1821, MAX1958-1959);
- Drejtuesit e moduleve Peltier (MAX1968-1969, MAX8520-8521);
- sistemet e fuqisë së laptopëve (MAX1534, MAX1710-1712, MAX1717-1718, MAX1791, MAX1844);
- sistemet e furnizimit me energji të CPU-ve moderne (MAX797798, MAX1624-MAX1625, MAX1638-1639).
Konvertuesit e disponueshëm të uljes mbulojnë një sërë rrymash dalëse deri në 60 A (MAX5041). Shumë pajisje funksionojnë në frekuenca shumë të larta komutuese - 1.2 MHz (MAX1734, MAX1921), 1 MHz (MAX1821), gjë që lejon rritjen e densitetit të fuqisë së furnizimit me energji duke zvogëluar madhësinë e elementeve reaktive që transmetojnë energji.
Konvertuesi MAX1672 Boost/Buck
Ndoshta MAX1672 është konverteri më i pasur funksionalisht midis produkteve MAXIM të këtij lloji. I disponueshëm në një paketë shumë të vogël QSOP, ai siguron tensione dalëse që variojnë nga 1,25 në 5,5 V në 300 mA pa një transistor të jashtëm (Figura 6). Konvertuesi është funksional me një tension të hyrjes nga 1.8 në 11 V. Efikasiteti tipik kur funksionon në modalitetin "Step-Up" është 85%.
Konvertuesi MAX1672 është një pajisje që kombinon 2 metoda të ndryshme të konvertimit të tensionit dhe nuk është një konvertues klasik i Cook. Për të rritur tensionin, pajisja përfshin një konvertues përforcues të bazuar në një transistor MOSFET të integruar me kanal N dhe një induktor të jashtëm miniaturë (10 μH). Ulja e tensionit kryhet nga një rregullator linear i integruar "me rënie të ulët" duke përdorur një transistor P-FET.
Ekzistojnë 3 mënyra të ndryshme funksionimi për konvertuesin MAX1672:
- Tensioni i hyrjes është më i ulët se voltazhi i daljes - konverteri përforcues po funksionon.
- Tensioni i hyrjes është pak më i lartë se voltazhi i daljes - ky është mënyra më efikase e funksionimit - funksioni i konvertuesit të rritjes dhe rregullatorit linear. Në këtë mënyrë, konverteri përforcues ruan automatikisht tensionin në hyrjen e rregullatorit linear të kërkuar për funksionimin e tij. Grafiku i efiçencës kundrejt tensionit të hyrjes (Fig. 7) tregon se në këtë moment arrihet kulmi i efikasitetit - një efikasitet mbi 94%% (në një rrymë ngarkese prej 10 mA). Përveç kësaj, rregullatori linear i përfshirë siguron filtrim me cilësi të lartë të zhurmës me frekuencë të lartë nga konverteri i sipërm.
- Tensioni i hyrjes është shumë më i lartë se voltazhi i daljes - funksionon vetëm rregullatori linear, efikasiteti bie me rritjen e tensionit të hyrjes.
Tensioni i daljes mund të jetë ose i ndryshueshëm (duke përdorur rezistorë të jashtëm) ose fiks - vlera e tij (3.3 ose 5 V) ndryshohet në hyrjen "3/5". Mikroqarku ka një detektor të tensionit të furnizimit të ulët (/PGO), parametrat e funksionimit të të cilit mund të vendosen duke përdorur një ndarës tensioni të lidhur me pinin PGI. Në modalitetin "Shutdown", ngarkesa shkëputet nga hyrja dhe konsumi aktual i mikrocirkut zvogëlohet në 0.1 μA.
Sistemi i mbrojtjes nga mbinxehja i instaluar në pajisje fiket transistorin e kalimit kur temperatura e kristalit rritet në +150 °C dhe e ndez përsëri kur ftohet në +20 °C. Qarku i integruar për kufizimin e rrymës maksimale përmes induktorit ju lejon të zgjidhni dy vlera: 0.5 dhe 0.8 A.
Inverterët e tensionit MAX774, MAX775 dhe MAX776
Grupi i çipave MAX774-MAX776 është një grup inverterësh të karakterizuar nga efikasitet i vazhdueshëm i lartë në një gamë të gjerë rrymash ngarkese. Ato ndryshojnë vetëm në vlerën e tensionit të daljes, kështu që mjafton të merren parasysh veçoritë e një konverteri - MAX774 me një tension negativ të daljes prej –5 V.
Mikroqarku është projektuar për ndërtimin e invertorëve të tensionit duke përdorur një transistor të jashtëm P-FET dhe siguron një efikasitet prej 85% në intervalin e rrymës së ngarkesës nga 5 mA në 1 A. Kjo u bë e mundur falë qarkut unik të kontrollit të zbatuar në pajisje, duke kombinuar avantazhet e modulimit të frekuencës së pulsit (PFM) me kapërcim të pulsit (konsumi i rrymës jashtëzakonisht i ulët) dhe efikasiteti i lartë i konvertuesit me modulimin e gjerësisë së pulsit (PWM) me fuqi të lartë të ngarkesës.
Konvertuesit e tensionit të kondensatorit
Për të fuqizuar ngarkesa me fuqi të ulët si LCD, VCO (oscilatorë të kontrolluar me tension), dioda akorduese, etj., është shumë e dobishme të përdorni konvertuesit e tensionit të kondensatorit me komutim. Përdorimi i pajisjeve të tilla nuk kërkon praninë e komponentëve induktivë (dredha-dredha) ato lejojnë krijimin e moduleve të energjisë të lira dhe me madhësi të vogël; MAXIM prodhon një numër të madh konvertuesish të ngjashëm, të cilët mund të jenë ose me një tension fiks në hyrje ose të rregullueshëm.
Figura 8 tregon një diagram tipik lidhjeje për konvertuesin e kondensatorit të rregullueshëm MAX889T. Siguron një tension të stabilizuar të ngarkesës që varion nga –2,5 V në –Vin me një rrymë prej 200 mA. Kjo pajisje funksionon në një frekuencë prej 2 MHz, e cila lejon përdorimin e kondensatorëve të jashtëm shumë të vegjël, por rrit konsumin e vet aktual. Një kunj i veçantë /SHDN ju lejon të kontrolloni funksionimin e mikroqarkut duke përdorur logjikën e jashtme (rryma e kontrollit jo më shumë se 0,1 μA).
Ashtu si shumica e konvertuesve të tjerë DC/DC nga MAXIM, kjo pajisje ka funksionet e "fillimit të butë", duke kufizuar rrymën e hyrjes në fillim, qarqet mbrojtëse kundër qarqeve të shkurtra dhe mbinxehjes së kristalit.
Ekzistojnë edhe konvertues kondensator bipolarë për tensione të ndryshme (MAX768, MAX864, MAX865), dyfishues të tensionit (MAX680, MAX681) etj.
Konvertuesit në tension bipolar (i balancuar)
Shumica e konvertuesve të tensionit unipolar në bipolar të specializuar nga MAXIM janë ndërtuar në versione të ndryshme të konvertuesve të kondensatorëve. Megjithatë, ato janë të vështira për t'u përdorur për të fuqizuar ngarkesa të fuqishme. Prandaj, nëse keni nevojë të krijoni një konvertues të fuqishëm bipolar, duhet t'i kushtoni vëmendje mikroqarqeve MAX742 dhe MAX743. E para përdoret me dy transistorë të jashtëm dhe siguron fuqi për një ngarkesë deri në 60 W, dhe e dyta ka transistorë të brendshëm me efekt në terren dhe lejon lidhjen e një ngarkese deri në 3 W.
Konvertuesi MAX742 DC/DC (Fig. 9) është projektuar për të krijuar furnizime me energji elektrike me fuqi nga 3 në 60 W. Falë përdorimit të dy induktorëve të pavarur, kjo pajisje (ndryshe nga versioni me transformator) siguron rregullim të veçantë të tensionit në çdo krah me një saktësi prej 4%. Konvertuesi funksionon në 100 ose 200 kHz duke përdorur PWM. Ai konverton tensionin e hyrjes (nga 4.2 në 10 V) në një tension dalës prej ±12 ose ±15 V (tensioni i kërkuar vendoset duke përdorur një kunj të veçantë). Efikasiteti në një frekuencë kalimi prej 100 kHz është më i larti - deri në 92%. Rryma maksimale e ngarkesës për çdo krah është ±2 A.
Konvertuesit multifunksionalë DC/DC
Proceset e rritjes së shkallës së integrimit dhe dëshira e natyrshme për të zvogëluar numrin e përbërësve diskretë në produktin përfundimtar çojnë në shfaqjen e të gjitha llojeve të mikroqarqeve shumëfunksionale, duke përfshirë edhe në fushën e konvertimit të tensionit. MAXIM prodhon një gamë të gjerë kontrolluesish energjie shumëfunksionale për fushat e mëposhtme të përdorimit:
- kamera digjitale dhe video kamera (MAX1800-MAX1802);
- Monitorët LCD TFT (MAX1880-MAX1885, MAX1889, MAX1998);
- CPU/GPU (MAX1816,MAX1994);
- kontrollorët kryesorë të sistemit të energjisë në laptopë (MAX1901,MAX1997,MAX1999);
- xDSL/modem kabllor (MAX1864,MAX1865);
- telefona satelitor (MAX888,MAX1863);
- kompjutera dore PDA (MAX781);
- furnizimi me energji elektrike për dritat e pasme CCFT dhe kontrollorët LCD (MAX753, MAX754).
Një tipar dallues i këtyre pajisjeve është përdorimi i tyre në një zonë specifike, si dhe prania e disa daljeve me nivele të ndryshme tensioni. Një shembull është çipi MAX1800, i projektuar për përdorim në furnizimin me energji elektrike të një aparati fotografik dixhital ose videokamere. Funksionon me një tension të hyrjes nga 0,7 në 5,5 V. Daljet e konvertuesit prodhojnë një sërë tensionesh (efikasiteti deri në 95%):
- +3,3 V (deri në 1,5 A) - prodhimi kryesor, furnizimi me energji logjike;
- +15 V dhe –7,5 V - furnizimi me energji i matricës CCD;
- +18 V dhe +12 V - furnizimi me energji i modulit LCD;
- +7 V - furnizimi me energji CCFL;
- +1,8 V - Furnizimi me energji MCU (CORE).
Përveç kësaj, kontrolluesi MAX1800 (Figura 10) mund të kontrollojë një ose më shumë IC aksesorë MAX1801 për të fuqizuar motorët në miniaturë.
Tabela tregon një numër karakteristikash të disa konvertuesve DC/DC nga MAXIM.
Tabela. Karakteristikat kryesore të konvertuesve DC/DC nga MAXIM
| Emri | Funksioni | Tensioni minimal i hyrjes, V | Tensioni maksimal i hyrjes, V | Tensioni fiks i daljes, V | Tensioni minimal i daljes, V | Tensioni maksimal i daljes, V | Rryma tipike e daljes e siguruar nga mikroqarku, A | Frekuenca e ndërrimit, kHz | Kornizë |
| MAX680 | E ekuilibruar | 2 | 6 | – 2xVin +2xVin |
- | - | 0,01 | 8 | 8/PDIP-300 8/SO-150 |
| MAX768 | E ekuilibruar | 2,5 | 5,5 | ±5 | ±1,25 | ±11 | 0,005 | 240 | 16/QSOP |
| MAX889 | Kondensator i rregulluar | 2,7 | 5,5 | -Vin | –2,5 | –5.5 | 0,2 | 2000 | 8/SO.150 |
| MAX1044 | Kondensatori i parregulluar | 1,5 | 10 | -Vin +2xVin |
- | - | 0,02 | 20 | 8/PDIP.300 8/SO.150 8/µMAX |
| MAX1774 | Tërhiqem | 2,7 | 28 | 1,8 3,3 | 1 | 5.5 | 2 | 600 | 28/QSOP |
| MAX1917 | Tërhiqem | 4,5 | 22 | - | 0,4 | 5 | 25 | 200–550 | 16/QSOP |
| MAX765 | Inverter | 3 | 16,5 | –12 | –1 | –16 | 0,12 | 300 | 8/PDIP.300 8/SO.150 |
| MAX776 | Inverter | 3 | 16,5 | –15 | 0 | –100 | 1 | 300 | 8/PDIP.300 8/SO.150 |
| MAX1724 | Step-Up | 0,8 | 5,5 | 2,7; 3; 3,3; 5 | - | - | 0,15 | - | 5/SOT23-I hollë |
| MAX1709 | Step-Up | 0,7 | 5 | 3,3; 5 | 2,5 | 5,5 | 4 | 600 | 16/SO.150 |
| MAX711 | Hapi lart/poshtë | 1,8 | 11 | - | 2,7 | 5,5 | 0,25 | 300 | 16/SO.150 |
| MAX1672 | Hapi lart/poshtë | 1,8 | 11 | 3,3; 5 | 1,25 | 5,5 | 0,26 | - | 16/QSOP |
| MAX 1800 | Multifunksionale | 0,7 | 5,5 | - | - | - | - | 1000 | 32/TQFP-5.5 |
Letërsia
- MAXIM CD-Catalog i linjës së plotë, Botim 2002.
- Furnizimet e rrjetit Eranosyan S.A me konvertues me frekuencë të lartë L.: Energoatomizdat. Departamenti i Leningradit. 1991.
- Qarqet e integruara: Mikroqarqet për ndërrimin e furnizimeve me energji elektrike dhe aplikimet e tyre. Botimi 2.M.: DODEKA.2000.
- Ndreqës ndërkombëtar. Pajisjet gjysmëpërçuese të energjisë. Përkthim nga anglishtja, ed. V.V. Tokarev. Botimi i parë. Voronezh. 1995.
Sot po shqyrtojmë një konvertues të vogël DC-DC. Mund të themi se kjo është një njësi kontrolli e plotë për furnizimin me energji elektrike. Shamia është në fakt në miniaturë, vjen në një çantë antistatike dhe ju vetë e keni parë që ju përshtatet shumë lehtë në dorë. Shikoni videon e kanalit "KIRILL NESTEROV"
Madhësia e tabelës së konvertuesit është 6 centimetra me 3.5. Përmban 2 patate të skuqura. Një çip rregullon tensionin dhe i dyti kontrollon ekranin, duke treguar numrin e volteve në hyrje dhe dalje. Çipi është i fshehur nën ekranin LED, praktikisht i padukshëm, vetëm nëse mbahet në dritë. Kontrollet kanë 3 komponentë: 2 butona dhe 1 çelës. Rregullatori është përgjegjës për vendosjen e tensionit në daljen e konvertuesit. Dhe 2 butona mikro nuk shpjegojnë menjëherë se çfarë bëjnë ka LED mbi to. LED brenda dhe jashtë LED. Butoni i parë është përgjegjës për ndezjen dhe fikjen e tij, dhe i dyti tregon një tregues. Është më mirë tani të lidhni shallin me një njësi normale dhe të tregoni se si funksionon. Çdo gjilpërë e tabelës është etiketuar dhe ka një bllok lidhjeje dhe një vend për bashkim.
Le të hedhim një vështrim të vogël në karakteristikat e konvertuesit DC-DC. Furnizohet nga 5-36 volt, që do të thotë se ne mund ta vendosim me siguri në 5 në njësinë tonë të furnizimit me energji elektrike, e cila fuqizon konvertuesin.
Ne furnizojmë rrymë nga blloku. Ju shikoni që treguesi i gjelbër tashmë është ndezur, duke treguar 4.9. Kjo është në rrugëdalje. Ne mund të shohim se çfarë shkon në hyrje kur shtypni një buton. Ne shohim 4.9 volt, le të shohim se çfarë është dalja. Po, saktësisht 4.9, mund të themi që tregojnë të njëjtën gjë.
Ne përdorim një testues. Si duken leximet, shohim që në burim tensioni është 5.13, në hyrje 5, në dalje matim 5.11, që është më afër asaj që prodhon furnizimi me energji elektrike.
Së pari, shikoni se çfarë tensioni minimal mund të aplikohet në shall. Pra, blloku ka 3.8 volt, treguesi tashmë ka ndaluar së punuari, por dalja është e njëjtë. Ka rënë në 2 volt, por dalja nuk tregon më asgjë. Përsëri i ngritur në 5, kjo është pika minimale kur furnizimi me energji elektrike është në gjendje të funksionojë normalisht.
Meqenëse thuhet se mund të funksionojë nga 36, tani do ta vendosim këtë tension këtu. Mjaft e çuditshme, konverteri ka 36, që është maksimumi. Tani tregon 14.1 në hyrje dhe 35.7, por pajisja po shtrihet pak.
Çfarë nuk kam thënë ende për rregullimet. Është i qetë nga fillimi në fund dhe ndryshon në mënyrë lineare. Tashmë kemi vënë re se tensioni është 33.6, por sipas karakteristikave duhet të dalë nga 1.25 në 32, që është përtej kufijve. 35.7, por treguesi është gënjeshtar, prodhimi është 36, i njëjtë me atë që prodhon blloku.
Sa i përket kontrollit të pajisjes, ka vetëm 3 kontrolle: 2 butona mikro dhe 1 rregullator, një rezistencë 50 Kom. Treguesi në anën e majtë dhe dalja në anën e djathtë pasqyrojnë tensionin. Duke përdorur butonin që mund të aktivizoni dhe çaktivizoni leximet, njësia vazhdon të punojë. Tensioni është i kuptueshëm. Le ta bëjmë atë më të ulët me 30.6, por fakti është se ka një kondensator në daljen prej 35 volt, është e rrezikshme ta digjni atë.
Shitësi në faqen e tij të produktit pretendon se konverteri është i aftë të japë një rrymë maksimale deri në 5 amper, por këshillon përdorimin e tij në 4.5 amper, fuqia maksimale duhet të jetë jo më shumë se 75 vat, por me përdorim të zgjatur, duhet të mos e kalojë atë me 50 vat.
