Princip fungování regulátoru impulzního napětí

Regulátor pulzního napětí je zařízení s vysokou účinností a mírně generujícím teplo. Může vytvářet zatěžovací proud v širokém rozsahu a současně nemá významnou hmotnost a rozměry.

Obecné informace

Co je to? Stabilizátor může provádět svou funkci změnou trvání impulzů. Kromě toho je k dispozici funkce kontroly jejich frekvence. Kvůli tomu se rozlišuje tzv. Zeměpisná regulace. To je také nazýváno pulzní frekvencí. To znamená, že zařízení pracují v kombinovaném režimu. Na výstupu stabilizátoru je napětí reprezentováno jako zvlnění. Proto není vhodný pro krmení spotřebitele. Zarovnejte před zapnutím. K tomuto účelu se používají kapacitní filtry. Pro výpočet průměrného napětí se používají čtyři parametry:

• doba trvání;
• spotřebitelský odpor;
• trvání impulsu;
• běžící proud na zátěži (v ampérech).

V závislosti na indukčnosti může přestat proudit filtrem před dalším impulsem. V tomto případě se říká, že je variabilní. Pokud bude nadále proudit, pak je proud konstantní. Pokud jsou impulsy nevýznamné, je lepší vybrat proměnnou. Pokud však existuje přecitlivělost, bude vhodný pouze stejnosměrný proud (což vede k významným ztrátám v drátech a navíjení tlumivky).

Struktura zařízení

Takže teď je známo, co je pulzní regulátor napětí. Princip fungování tohoto zařízení je spojen s jeho strukturou. Zařízení se skládá z:

• vyrovnávací filtr (koriguje napěťový impuls na výstupu);
• převodní zařízení;
• generátor;
• porovnávací zařízení (dává signálu rozdíl mezi vstupním a výstupním signálem).

Jak se provádí práce?

Je vždy možné použít pouze dva prvky: převodník a filtr. Je však třeba mít na paměti, že v praxi dlouhodobá činnost bez srovnávacího zařízení a hlavního oscilátoru není. Dále se poslední dva používají k úpravě procesu práce. Proto pracují všechny čtyři komponenty. V tomto případě se napětí, které je vytvořeno na výstupu, přenáší do porovnávacího zařízení. Porovná se se základní hodnotou. Tak je vytvořen proporcionální signál. Přenáší se přímo do generátoru.

Hlavní specifika přístroje

Vzhledem k provozu regulátoru impulzního napětí je třeba zvláště upozornit na regulační proces. Provádí se pomocí generátoru. V něm je diferenciální analogový signál přeměněn na pulsy s proměnlivou dobou trvání a konstantní frekvencí. Ale to není vždycky případ. Je-li zajištěna možnost regulace kmitočtových impulzů, je jejich trvání konstantní. Provoz generátoru závisí na vlastnostech vysílaného signálu. Impulsy, které vytvořil, jsou přenášeny na převodní prvky. V tomto případě řídicí tranzistor pracuje v režimu kláves. Změnou intervalu nebo frekvence impulzů můžete změnit zatížení napětí. Vše závisí na vlastnostech řídících impulzů. Pokud je přístroj založen na principu relé, stabilizační signál se vytvoří pomocí spouště. Podívejme se na tuto možnost podrobněji.

Princip reléového provozu

Fungování pulzního regulátoru napětí je v tomto případě následující: na tranzistor je aplikováno konstantní napětí, které působí jako klíč. Otevře se. Výstupní napětí stoupá. Srovnávací zařízení začne určovat rozdílový signál. Když se dosáhne určitého horního limitu, změní se stav spouštěče. V důsledku toho se řídicí tranzistor přepne na mezní hodnotu. Potom se sníží výstupní napětí. V případě, že dosáhne spodní hranice, srovnávací zařízení opět určuje rozdílový signál, stav spouště se změní. Tranzistor se vrátí k nasycení. Potenciální rozdíl začne stoupat, stejně jako výstupní napětí. Proces vyrovnání se spustí okamžitě.

Spouštěcí limit pro spoušť je nastaven nastavením amplitudy hodnot napětí na použitém srovnávacím zařízení. A tak to vždy půjde do uzavřené smyčky. Regulátor spínacího napětí typu relé má zvýšenou rychlost, která ho odlišuje od zařízení, která využívají řízení šířky a kmitočtu. Tato skutečnost je jejich nejvýznamnější výhodou. Tento přístup však vždy poskytuje impulsy na výstupu zařízení. To je chyba.

Co je pulsní regulátor napětí?

A kde platí? Taková zařízení jsou nezbytná v případě zatížení, jejichž rozdíl je větší než napětí na výstupu zařízení. Jak fungují? Stabilizátor neposkytuje galvanické oddělení výkonu a zatížení. Zpočátku tranzistor vstupuje do saturace. Poté proud protéká okruhem podél kumulativní tlumivky z kladného pólu. V tomto případě je energie nahromaděna v magnetickém poli. Proudový proud může uvolňovat kapacitu použitého kondenzátoru. A co se stane, když vypnete spínací napětí z tranzistoru? Současně se přesune do mezní polohy. Výsledkem toho je, že se elektromotorická síla se samočinnou indukcí objeví na škrtící klapce.

K dispozici bude také sériové přepínání se vstupním napětím a pohybem směrem ke spotřebiteli. To znamená, že proud bude procházet naší cívkou (choke). V tomto okamžiku bude jeho magnetické pole produkovat energii. Mělo by být poznamenáno, že kapacita kondenzátoru ji vyhradí pro udržení napětí po vstupu tranzistoru do režimu saturace. Mělo by se vzít v úvahu, že tlumivka je nezbytná pro rezervní energii, proto by neměla fungovat ve výkonovém filtru.

Stabilizátor pomocí spouště Schmitta

Jedná se o nejjednodušší volbu zařízení. Má nejmenší soubor komponent. Hlavní roli v designu hraje spouštěč, který obsahuje komparátor. Jeho hlavním úkolem je porovnávat rozdíly výstupního potenciálu s maximální přípustnou hodnotou. Princip fungování takového zařízení spočívá v tom, že když se napětí zvýší, spoušť se přepne do nulové polohy. Následuje otevření elektronického klíče. A najednou se musí vypustit pouze tlumivka. Když napětí na ní dosáhne nejmenší hodnoty, spínání se provede jedním. Klíč se uzavře a proud prochází.

Je třeba poznamenat, že tato zařízení jsou poměrně jednoduchá, ale používají se pouze v jednotlivých případech.

Co je regulátor snižující napětí?

Zařízení tohoto typu jsou výkonná a kompaktní napájecí zařízení. Mají nízkou citlivost na vyzvednutí spotřebitele, konstantní napětí jedné hodnoty. Současně neexistuje prakticky žádná galvanická izolace vstupu a výstupu. Výstupní výkon takových zařízení je vždy nižší než vstupní napětí.

Je poměrně snadné sestavit pulsní regulátor napětí tohoto typu s vlastními rukama. Stručně řečeno, obvodové schéma je následující: napětí je připojeno, které slouží k ovládání zdroje a brány tranzistoru. Měl by se přesunout do polohy saturace. Proud prochází od kladného pólu k vyrovnávací tlumivce a zátěži. Ve směru dopředu netěsní. Když je řídící napětí vypnuto, klíčový tranzistor se vypne. Potom se nachází v mezní poloze. Elektromotorická síla indukční vyrovnávací tlumivky blokuje cestu ke změně proudu protékajícího okruhem. Současně prochází zátěží, jde po společném vodiči a vrací se k tlumivce. V důsledku toho se úroveň napětí snižuje.

Invertování stabilizátoru

Toto zařízení slouží k obsluze spotřebičů s konstantním napětím. Jeho zvláštnost spočívá v tom, že polarita konstrukce je opačná ke směru potenciálního rozdílu na výstupu zařízení. Regulátor stejnosměrného napětí může zobrazovat hodnoty nad a pod hodnotami v napájecí síti. Závisí na nastavení stabilizátoru. Galvanické oddělení pro napájení a zátěž není k dispozici.

Jak funguje toto zařízení? Zpočátku je nutné připojit rozdíl potenciálu řízení. Tím se otevře tranzistor mezi branou a zdrojem. Otevře se a proud bude proudit z plusu na minus. V tomto případě tlumivka rezervuje energii v důsledku magnetického pole. Když je potenciálový rozdíl od tranzistorového klíče vypnutý, zavře se. V tomto případě zálohování kondenzátorová energie a magnetické pole se spotřebuje pro zatížení.

O výhodách a nevýhodách

Rozptýlíme se od specifických struktur a nezáleží na tom, co máme: vysokorychlostní nebo nízkonapěťový regulátor spínání, budeme se dívat na to, co představují obecně z pozice silných a slabých stránek. Takže výhody:

• snadné dosažení vyrovnání;
• kompaktní velikost;
• široká vzdálenost pro stabilizaci;
• vysoká účinnost;
• stabilita výstupního napětí;
• hladké připojení.

Bohužel, to nebylo bez vad, mezi nimi jsou následující nuance:

• komplexní konstrukce;
• přítomnost velkého počtu specifických komponent, což negativně ovlivňuje spolehlivost konstrukce;
• zařízení je těžké opravit;
• tam je hodně šumu vybrat požadovanou frekvenci;
• často existuje potřeba použít kompenzační napájecí zařízení.

Závěr

Při vytváření návrhů, přestože to není nejsnadnější, můžete provést úpravy. Naštěstí, se zkušenostmi, není to tak obtížné. Chci vytvořit regulovatelný přepínací regulátor napětí, který bude fungovat v různých rozmezích? To je možné. Musíte však pečlivě přemýšlet o tom, jak jej provést. Přidejte diodu, která informuje světelný signál o provozu zařízení? Jednoduše jednoduché! Zvažované schémata se snadno vylepšují, stačí jen ukázat trpělivost, vytrvalost a pochopení toho, co je třeba udělat.