مبدل ولتاژ وسیله ای است که ولتاژ مدار را تغییر می دهد. این یک دستگاه الکترونیکی است که برای تغییر مقدار ولتاژ ورودی دستگاه استفاده می شود. مبدل های ولتاژ می توانند ولتاژ ورودی را افزایش یا کاهش دهند، از جمله تغییر مقدار و فرکانس ولتاژ اصلی.

نیاز به استفاده از این دستگاه در درجه اول در مواردی ایجاد می شود که استفاده از هر وسیله الکتریکی در مکان هایی که استفاده از استانداردهای موجود یا قابلیت های منبع تغذیه غیرممکن باشد، ضروری باشد. مبدل ها را می توان به عنوان یک دستگاه جداگانه یا به عنوان بخشی از سیستم های منبع تغذیه بدون وقفه و منابع انرژی الکتریکی استفاده کرد. آنها به طور گسترده در بسیاری از زمینه های صنعت، در زندگی روزمره و سایر بخش ها استفاده می شوند.

دستگاه

برای تبدیل یک سطح ولتاژ به سطح دیگر، مبدل های ولتاژ پالسی با استفاده از دستگاه های ذخیره انرژی القایی اغلب استفاده می شود. بر این اساس، سه نوع مدار مبدل شناخته شده است:

• معکوس کردن.
• بالا بردن.
• تنزل می دهد.

این نوع مبدل ها دارای پنج عنصر مشترک هستند:

• عنصر سوئیچینگ کلید.
• منبع تغذیه.
• ذخیره انرژی القایی (خفه، سلف).
• خازن فیلتری که موازی با مقاومت بار متصل می شود.
• دیود مسدود کننده

گنجاندن این پنج عنصر در ترکیب های مختلف، ایجاد هر یک از انواع مبدل پالس ذکر شده را ممکن می سازد.

تنظیم سطح ولتاژ خروجی مبدل با تغییر عرض پالس ها، که عملکرد عنصر کلید سوئیچینگ را کنترل می کند، تضمین می شود. تثبیت ولتاژ خروجی با روش بازخورد ایجاد می شود: تغییر در ولتاژ خروجی باعث ایجاد تغییر خودکار در عرض پالس می شود.

یک نماینده معمولی مبدل ولتاژ نیز ترانسفورماتور است. ولتاژ AC یک مقدار را به ولتاژ AC مقدار دیگر تبدیل می کند. این خاصیت ترانسفورماتور به طور گسترده ای در رادیو الکترونیک و مهندسی برق استفاده می شود.

دستگاه ترانسفورماتور شامل عناصر زیر است:

• هسته مغناطیسی
• سیم پیچ اولیه و ثانویه.
• قاب برای سیم پیچ.
• عایق.
• سیستم خنک کننده.
• سایر عناصر (برای دسترسی به پایانه های سیم پیچ، نصب، حفاظت ترانسفورماتور و غیره).

ولتاژی که ترانسفورماتور روی سیم پیچ ثانویه تولید می کند به پیچ هایی که روی سیم پیچ های اولیه و ثانویه وجود دارد بستگی دارد.

انواع دیگری از مبدل های ولتاژ وجود دارند که طراحی متفاوتی دارند. دستگاه آنها در بیشتر موارد بر روی عناصر نیمه هادی ساخته می شود، زیرا آنها کارایی قابل توجهی را ارائه می دهند.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

مبدل ولتاژ ولتاژ تغذیه مقدار مورد نیاز را از یک ولتاژ منبع دیگر تولید می کند، به عنوان مثال، برای تغذیه تجهیزات خاصی از باتری. یکی از الزامات اصلی مبدل اطمینان از حداکثر کارایی است.

تبدیل ولتاژ متناوب را می توان به راحتی با استفاده از یک ترانسفورماتور انجام داد، در نتیجه چنین مبدل های ولتاژ مستقیم اغلب بر اساس یک تبدیل میانی ولتاژ مستقیم به ولتاژ متناوب ایجاد می شوند.

• یک ژنراتور ولتاژ متناوب قدرتمند که توسط یک منبع ولتاژ مستقیم اصلی تغذیه می شود، به سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور متصل می شود.
• یک ولتاژ متناوب با مقدار مورد نیاز از سیم پیچ ثانویه حذف می شود که سپس اصلاح می شود.
• در صورت لزوم، ولتاژ خروجی ثابت یکسو کننده با استفاده از یک تثبیت کننده، که در خروجی یکسو کننده روشن می شود، یا با کنترل پارامترهای ولتاژ متناوب تولید شده توسط ژنراتور، تثبیت می شود.
• برای دستیابی به راندمان بالا، مبدل های ولتاژ از ژنراتورهایی استفاده می کنند که در حالت سوئیچینگ کار می کنند و با استفاده از مدارهای منطقی ولتاژ تولید می کنند.
• ترانزیستورهای خروجی ژنراتور که ولتاژ را روی سیم پیچ اولیه تغییر می دهند، از حالت بسته (هیچ جریانی از ترانزیستور عبور نمی کند) به حالت اشباع می روند که در آن ولتاژ در ترانزیستور کاهش می یابد.
• در مبدل های ولتاژ منابع تغذیه فشار قوی در اکثر موارد از emf خود القایی استفاده می شود که در موارد قطع ناگهانی جریان در اندوکتانس ایجاد می شود. یک ترانزیستور به عنوان یک قطع کننده جریان عمل می کند و سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور افزایش دهنده به عنوان یک اندوکتانس عمل می کند. ولتاژ خروجی روی سیم پیچ ثانویه ایجاد شده و اصلاح می شود. چنین مدارهایی قادر به تولید ولتاژ تا چند ده کیلو ولت هستند. آنها اغلب برای تغذیه لوله های پرتو کاتدی، لوله های تصویر و غیره استفاده می شوند. این کارایی بالای 80% را تضمین می کند.

انواع

مبدل ها را می توان به روش های مختلفی طبقه بندی کرد.

مبدل های DC/DC:

• تنظیم کننده های ولتاژ
• مبدل های سطح ولتاژ
• تثبیت کننده ولتاژ خطی

مبدل های AC/DC:

• تثبیت کننده های ولتاژ سوئیچینگ.
• منابع تغذیه.
• یکسو کننده ها

مبدل های DC به AC:

• اینورترها

مبدل های ولتاژ AC:

• ترانسفورماتورهای فرکانس متغیر
• مبدل های فرکانس و ولتاژ.
• تنظیم کننده های ولتاژ
• مبدل های ولتاژ
• ترانسفورماتور در انواع مختلف.

مبدل های ولتاژ در الکترونیک با توجه به طراحی به انواع زیر نیز تقسیم می شوند:

• روی ترانسفورماتورهای پیزوالکتریک
• خود مولد.
• ترانسفورماتور با تحریک پالس.
• سوئیچینگ منابع تغذیه.
• مبدل های پالس.
• مولتی پلکسر.
• با خازن های سوئیچ.
• خازن بدون ترانسفورماتور

ویژگی های خاص

• در صورت عدم وجود محدودیت در حجم و وزن، و همچنین زمانی که ولتاژ تغذیه بالا است، استفاده از مبدل های مبتنی بر تریستور منطقی است.
• مبدل های نیمه هادی مبتنی بر تریستور و ترانزیستور می توانند تنظیم شوند یا غیرقابل تنظیم باشند. در این حالت می توان از مبدل های قابل تنظیم به عنوان تثبیت کننده ولتاژ AC و DC استفاده کرد.
• با توجه به روش تحریک نوسانات در دستگاه می توان مدارهایی با تحریک و خود تحریکی مستقل وجود داشت. مدارهای با تحریک مستقل از یک تقویت کننده قدرت و یک نوسانگر اصلی ساخته شده اند. پالس هایی از خروجی ژنراتور به ورودی تقویت کننده قدرت ارسال می شود که امکان کنترل آن را فراهم می کند. مدارهای خود تحریک شده، خود نوسانگرهای پالسی هستند.

کاربرد

• برای توزیع و انتقال انرژی الکتریکی. در نیروگاه ها، ژنراتورهای جریان متناوب معمولاً انرژی با ولتاژهای 6-24 کیلو ولت تولید می کنند. برای انتقال انرژی در فواصل طولانی، استفاده از ولتاژ بالاتر سودمند است. در نتیجه در هر نیروگاه ترانسفورماتور برای افزایش ولتاژ نصب می شود.
• برای اهداف مختلف تکنولوژیکی: تاسیسات الکتروترمال (ترانسفورماتورهای کوره الکتریکی)، جوشکاری (ترانسفورماتورهای جوشکاری) و غیره.
• برای تغذیه مدارهای مختلف؛

- اتوماسیون در تله مکانیک، دستگاه های ارتباطی، لوازم الکتریکی؛
- تجهیزات رادیویی و تلویزیونی

برای جداسازی مدارهای الکتریکی این دستگاه ها از جمله تطبیق ولتاژ و غیره. ترانسفورماتورهای مورد استفاده در این دستگاه ها در اکثر موارد دارای قدرت کم و ولتاژ پایین هستند.

• مبدل های ولتاژ تقریباً همه انواع به طور گسترده در زندگی روزمره استفاده می شود. منابع تغذیه برای بسیاری از لوازم خانگی، دستگاه های الکترونیکی پیچیده و واحدهای اینورتر به طور گسترده ای برای تامین ولتاژ مورد نیاز و تضمین منبع تغذیه مستقل استفاده می شود. به عنوان مثال، این می تواند یک اینورتر باشد که می تواند برای یک منبع برق اضطراری یا پشتیبان برای لوازم خانگی (تلویزیون، ابزار برقی، لوازم آشپزخانه و غیره) که جریان متناوب 220 ولت مصرف می کنند، استفاده شود.
• گران ترین و مورد تقاضا در پزشکی، انرژی، حوزه نظامی، علم و صنعت مبدل هایی هستند که دارای ولتاژ متناوب خروجی با شکل سینوسی خالص هستند. این فرم برای عملکرد دستگاه ها و ابزارهایی که حساسیت آنها به سیگنال افزایش یافته است مناسب است. اینها شامل تجهیزات اندازه گیری و پزشکی، پمپ های الکتریکی، دیگ های گاز و یخچال و فریزر، یعنی تجهیزاتی است که دارای موتورهای الکتریکی است. مبدل ها اغلب برای افزایش طول عمر تجهیزات ضروری هستند.

مزایا و معایب

مزایای مبدل های ولتاژ عبارتند از:

• ارائه کنترل حالت جریان ورودی و خروجی. این دستگاه ها جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کنند و به عنوان توزیع کننده و ترانسفورماتور ولتاژ DC عمل می کنند. بنابراین، آنها اغلب در تولید و زندگی روزمره یافت می شوند.
• طراحی اکثر مبدل های ولتاژ مدرن قابلیت سوئیچ بین ولتاژهای مختلف ورودی و خروجی از جمله قابلیت تنظیم ولتاژ خروجی را دارد. این به شما امکان می دهد یک مبدل ولتاژ را برای یک دستگاه خاص یا بار متصل انتخاب کنید.
• فشردگی و سبکی مبدل های ولتاژ خانگی، به عنوان مثال، مبدل های خودرو. مینیاتوری هستند و فضای زیادی را اشغال نمی کنند.
• مقرون به صرفه. راندمان مبدل های ولتاژ به 90 درصد می رسد و در نتیجه باعث صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی می شود.
• راحتی و تطبیق پذیری. مبدل ها به شما این امکان را می دهند که به سرعت و به راحتی هر وسیله برقی را متصل کنید.
• امکان انتقال برق در فواصل طولانی به دلیل افزایش ولتاژ و غیره.
• اطمینان از عملکرد مطمئن اجزای حیاتی: سیستم های امنیتی، روشنایی، پمپ ها، دیگ های گرمایش، تجهیزات علمی و نظامی و غیره.

معایب مبدل های ولتاژ عبارتند از:

• حساسیت مبدل های ولتاژ به رطوبت بالا (به جز مبدل هایی که مخصوص استفاده در حمل و نقل آب طراحی شده اند).
• آنها مقداری فضا را اشغال می کنند.
• قیمت نسبتا بالا.

برای تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب از دستگاه های برق الکترونیکی مخصوصی به نام اینورتر استفاده می شود. اغلب، یک اینورتر ولتاژ DC یک مقدار را به ولتاژ AC مقدار دیگر تبدیل می کند.

بدین ترتیب، اینورتر یک ژنراتور با ولتاژ متناوب متغیر است و شکل ولتاژ می تواند سینوسی، نزدیک به سینوسی یا پالسی باشد.. اینورترها هم به عنوان دستگاه های مستقل و هم به عنوان بخشی از سیستم های منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) استفاده می شوند.

به عنوان بخشی از منابع تغذیه اضطراری (UPS)، اینورترها به عنوان مثال، به سیستم های رایانه ای اجازه می دهند تا منبع تغذیه مداوم را به دست آورند و اگر ولتاژ شبکه به طور ناگهانی ناپدید شود، اینورتر فوراً شروع به تغذیه رایانه با انرژی دریافتی از باتری پشتیبان می کند. حداقل کاربر برای خاموش کردن صحیح و خاموش کردن رایانه زمان خواهد داشت.

دستگاه‌های منبع تغذیه بدون وقفه بزرگ‌تر از اینورترهای قدرتمندتر با باتری‌هایی با ظرفیت قابل توجه استفاده می‌کنند که می‌توانند بدون توجه به شبکه، مصرف‌کننده‌ها را برای ساعت‌ها به‌طور خودکار تغذیه کنند، و وقتی شبکه دوباره به حالت عادی برگردد، UPS به‌طور خودکار مصرف‌کنندگان را مستقیماً به شبکه و باتری‌ها سوئیچ می‌کند. شروع به شارژ خواهد کرد.

جنبه فنی

در فن آوری های مدرن برای تبدیل برق، یک اینورتر تنها می تواند به عنوان یک پیوند میانی عمل کند، جایی که وظیفه آن تبدیل ولتاژ با تبدیل در فرکانس بالا (ده ها و صدها کیلوهرتز) است. خوشبختانه امروزه می توان این مشکل را به راحتی حل کرد، زیرا برای توسعه و ساخت اینورترها، هم کلیدهای نیمه هادی وجود دارد که می توانند جریان های صدها آمپر را تحمل کنند و هم مدارهای مغناطیسی با پارامترهای مورد نیاز و هم میکروکنترلرهای الکترونیکی که مخصوص اینورترها طراحی شده اند. (از جمله رزونانس).

الزامات اینورترها مانند سایر دستگاه های قدرت عبارتند از: راندمان بالا، قابلیت اطمینان و کوچکترین ابعاد و وزن ممکن. همچنین لازم است که اینورتر سطح مجاز هارمونیک های بالاتر را در ولتاژ ورودی حفظ کند و صدای ضربه ای غیرقابل قبولی قوی برای مصرف کنندگان ایجاد نکند.

در سیستم‌هایی با منابع برق سبز (پانل‌های خورشیدی، توربین‌های بادی)، از اینورترهای شبکه برای تامین برق مستقیم به شبکه عمومی استفاده می‌شود - اینورترهایی که می‌توانند به طور همزمان با شبکه صنعتی کار کنند.

در حین کار اینورتر ولتاژ، یک منبع ولتاژ ثابت به صورت دوره ای با قطبیت متناوب به مدار بار متصل می شود، در حالی که فرکانس اتصالات و مدت زمان آنها توسط یک سیگنال کنترلی که از کنترلر می آید تشکیل می شود.

کنترل کننده در اینورتر معمولاً چندین عملکرد را انجام می دهد: تنظیم ولتاژ خروجی، همگام سازی عملکرد سوئیچ های نیمه هادی و محافظت از مدار از اضافه بار. در اصل، اینورترها به دو دسته تقسیم می شوند: اینورترهای مستقل (اینورترهای جریان و اینورترهای ولتاژ) و اینورترهای وابسته (محرک شبکه، گرید-tie و غیره).

طراحی مدار اینورتر

کلیدهای نیمه هادی اینورتر توسط یک کنترلر کنترل می شوند و دارای دیودهای شنت معکوس هستند. ولتاژ در خروجی اینورتر، بسته به توان بار فعلی، با تغییر خودکار عرض پالس در واحد مبدل فرکانس بالا تنظیم می شود، در ساده ترین حالت این است.

نیمه امواج ولتاژ فرکانس پایین خروجی باید متقارن باشد تا مدارهای بار در هیچ موردی جزء ثابت قابل توجهی دریافت نکنند (این به ویژه برای ترانسفورماتورها خطرناک است)؛ برای این، عرض پالس بلوک فرکانس پایین (در ساده ترین حالت) ثابت می شود.

در کنترل کلیدهای خروجی اینورتر، از الگوریتمی استفاده می شود که تغییر متوالی در ساختار مدار قدرت را تضمین می کند: مستقیم، اتصال کوتاه، معکوس.

به هر حال، مقدار توان بار لحظه ای در خروجی اینورتر دارای یک شخصیت ضربان دار با فرکانس دو برابر است، بنابراین منبع اولیه باید چنین حالت عملیاتی را در هنگام عبور جریان های ضربانی از طریق آن اجازه دهد و سطح تداخل مربوطه را تحمل کند. در ورودی اینورتر).

اگر اولین اینورترها منحصراً مکانیکی بودند، امروزه گزینه های زیادی برای مدارهای اینورتر مبتنی بر نیمه هادی وجود دارد و فقط سه مدار معمولی وجود دارد: پل بدون ترانسفورماتور، فشار کشش با ترمینال صفر ترانسفورماتور، پل با ترانسفورماتور.

مدار پل بدون ترانسفورماتور در دستگاه های منبع تغذیه بدون وقفه با توان 500 VA یا بیشتر و در اینورترهای خودرو یافت می شود. یک مدار فشار کش با یک ترمینال ترانسفورماتور صفر در یو پی اس های کم مصرف (برای کامپیوترها) با توان حداکثر 500 VA استفاده می شود که ولتاژ باتری پشتیبان 12 یا 24 ولت است. یک مدار پل با یک ترانسفورماتور در منابع تغذیه بدون وقفه قدرتمند (برای واحدها و ده ها کیلو ولت آمپر) استفاده می شود.

در اینورترهای ولتاژ با خروجی مستطیل شکل، گروهی از کلیدها با دیودهای چرخ آزاد سوئیچ می شوند تا ولتاژ متناوب در سرتاسر بار به دست آید و حالت گردش کنترل شده در مدار فراهم شود.

تناسب ولتاژ خروجی توسط: مدت زمان نسبی پالس های کنترل یا تغییر فاز بین سیگنال های کنترل گروه های کلید تعیین می شود. در حالت گردش انرژی راکتیو کنترل نشده، مصرف کننده بر شکل و مقدار ولتاژ در خروجی اینورتر تأثیر می گذارد.

در اینورترهای ولتاژ با خروجی پله ای، پیش مبدل فرکانس بالا یک منحنی ولتاژ پله تک قطبی ایجاد می کند که تقریباً به شکل یک سینوسی است که دوره آن برابر با نیمی از دوره ولتاژ خروجی است. مدار پل LF سپس منحنی پله تک قطبی را به دو نیمه از یک منحنی چندقطبی تبدیل می‌کند، که تقریباً شبیه یک موج سینوسی است.

در اینورترهای ولتاژ با شکل موج خروجی سینوسی (یا تقریباً سینوسی)، مبدل اولیه فرکانس بالا یک ولتاژ ثابت نزدیک به دامنه خروجی سینوسی آینده ایجاد می کند.

پس از این، مدار پل یک ولتاژ متناوب فرکانس پایین را از یک ولتاژ مستقیم با استفاده از PWM چندگانه تشکیل می دهد، زمانی که هر جفت ترانزیستور در هر نیم سیکل سینوسی خروجی چندین بار برای مدت زمانی متفاوت بر اساس قانون هارمونیک باز می شود. سپس فیلتر پایین گذر یک موج سینوسی را از شکل موج حاصل استخراج می کند.

ساده ترین مدارها برای تبدیل اولیه فرکانس بالا در اینورترها خود تولید می شوند. آنها از نظر اجرای فنی بسیار ساده هستند و در توان های کم (تا 10-20 وات) برای تغذیه بارهایی که برای فرآیند تامین انرژی حیاتی نیستند کاملاً مؤثر هستند. فرکانس خود نوسانگرها بیش از 10 کیلوهرتز نیست.

بازخورد مثبت در چنین دستگاه هایی از اشباع مدار مغناطیسی ترانسفورماتور به دست می آید. اما برای اینورترهای قدرتمند چنین طرح هایی قابل قبول نیستند، زیرا تلفات در سوئیچ ها افزایش می یابد و راندمان کم می شود. علاوه بر این، هر گونه اتصال کوتاه در خروجی، خود نوسانات را مختل می کند.

مدارهای بهتر برای مبدل های فرکانس بالا اولیه فلای بک (تا 150 وات)، فشار کش (تا 500 وات)، نیم پل و پل (بیش از 500 وات) در کنترل کننده های PWM هستند که فرکانس تبدیل به صدها کیلوهرتز می رسد. .

انواع اینورتر، حالت های کار

اینورترهای ولتاژ تک فاز به دو گروه با خروجی موج سینوسی خالص و با موج سینوسی اصلاح شده تقسیم می شوند. اکثر دستگاه های مدرن شکل ساده ای از سیگنال شبکه (موج سینوسی اصلاح شده) را امکان پذیر می کنند.

موج سینوسی خالص برای دستگاه هایی که دارای یک موتور الکتریکی یا ترانسفورماتور در ورودی هستند، یا اگر دستگاه خاصی است که فقط با موج سینوسی خالص در ورودی کار می کند، مهم است.

اینورترهای سه فاز معمولاً برای ایجاد جریان سه فاز برای موتورهای الکتریکی مانند منبع تغذیه استفاده می شوند. در این حالت سیم پیچ های موتور مستقیماً به خروجی اینورتر متصل می شوند. از نظر قدرت، اینورتر بر اساس حداکثر مقدار آن برای مصرف کننده انتخاب می شود.

به طور کلی، اینورتر سه حالت دارد: راه اندازی، پیوسته و حالت اضافه بار. در حالت استارت (شارژ ظرفیت، روشن کردن یخچال)، قدرت می تواند برای یک ثانیه از دو برابر امتیاز اینورتر بیشتر شود؛ این برای اکثر مدل ها قابل قبول است. حالت بلند مدت - مربوط به رتبه بندی اینورتر. حالت اضافه بار - زمانی که توان مصرف کننده 1.3 برابر بیشتر از اسمی باشد - در این حالت، اینورتر متوسط ​​می تواند حدود نیم ساعت کار کند.

مبدل های ولتاژ به طور گسترده ای هم در زندگی روزمره و هم در تولید استفاده می شود. برای تولید و صنعت، آنها اغلب به سفارش ساخته می شوند، زیرا به یک مبدل قدرتمند و نه همیشه با ولتاژ استاندارد نیاز دارند. مقادیر استاندارد برای پارامترهای خروجی و ورودی اغلب در زندگی روزمره استفاده می شود. یعنی مبدل ولتاژ یک وسیله الکترونیکی است که برای تغییر نوع برق، مقدار یا فرکانس آن طراحی شده است.

با توجه به عملکرد آنها به موارد زیر تقسیم می شوند:

1. تنزل رتبه؛
2. بالا بردن؛
3. بدون ترانسفورماتور;
4. معکوس کننده؛
5. قابل تنظیم با فرکانس قابل تنظیم و ولتاژ AC خروجی.
6. قابل تنظیم با ولتاژ خروجی ثابت قابل تنظیم.

برخی از آنها را می توان در یک طرح مهر و موم خاص ساخت؛ این نوع دستگاه ها برای اتاق های مرطوب یا به طور کلی برای نصب در زیر آب استفاده می شوند.

بنابراین، هر نوع چیست؟

مبدل ولتاژ بالا

این یک دستگاه الکترونیکی است که برای تولید ولتاژ بالا متناوب یا مستقیم (تا چندین هزار ولت) طراحی شده است. به عنوان مثال، چنین دستگاه هایی برای تولید انرژی با ولتاژ بالا برای لوله های تصویر تلویزیون، و همچنین برای تحقیقات آزمایشگاهی و آزمایش تجهیزات الکتریکی با ولتاژهای چند برابر افزایش یافته استفاده می شود. کابل ها یا مدارهای برق کلیدهای روغن طراحی شده برای ولتاژ 6 کیلو ولت در ولتاژ 30 کیلو ولت و بالاتر تست می شوند، اما این مقدار ولتاژ قدرت بالایی ندارد و در صورت خرابی بلافاصله خاموش می شود. این مبدل ها کاملاً فشرده هستند زیرا باید توسط پرسنل از یک پست به پست دیگر حمل شوند، اغلب به صورت دستی. لازم به ذکر است که تمامی منابع تغذیه و مبدل های آزمایشگاهی دارای ولتاژ تقریبا استاندارد و دقیقی هستند.

برای راه اندازی لامپ های فلورسنت از مبدل های ولتاژ بالا ساده تری استفاده می شود. با استفاده از استارت و دریچه گاز که می تواند مبنای الکترونیکی یا الکترومکانیکی داشته باشد، ضربه را می توان تا حد مطلوبی افزایش داد.

تاسیسات صنعتی که ولتاژ پایین را به ولتاژ بالا تبدیل می کنند دارای حفاظت های زیادی هستند و با استفاده از ترانسفورماتورهای افزایش دهنده (STV) انجام می شوند. در اینجا یکی از این مدارها وجود دارد که از 8 تا 16 هزار ولت خروجی می دهد، در حالی که تنها حدود 50 ولت برای عملکرد آن نیاز است.

با توجه به اینکه ولتاژ بسیار بالایی در سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتورها تولید و جریان می‌یابد، عایق‌کاری این سیم‌پیچ‌ها و همچنین کیفیت آن‌ها بالاست. برای از بین بردن احتمال تخلیه کرونا، قطعات رکتیفایر فشار قوی باید با دقت و بدون سوراخ و گوشه های تیز به برد لحیم شده و سپس از دو طرف با رزین اپوکسی یا یک لایه پارافین 2 پر شود. ضخامت 3 میلی متر، تضمین عایق از یکدیگر. گاهی اوقات به این سیستم ها و دستگاه های الکترونیکی مبدل های ولتاژ افزایش یافته می گویند.

مدار زیر یک مبدل ولتاژ تشدید خطی است که در حالت بوست کار می کند. این بر اساس جداسازی توابع برای افزایش U و تثبیت واضح آن در آبشارهای کاملاً متفاوت است.

در عین حال، برخی از واحدهای اینورتر را می توان با حداقل تلفات روی کلیدهای برق و همچنین روی یک پل اصلاح شده، جایی که ولتاژ با ولتاژ بالا ظاهر می شود، کار کرد.

مبدل ولتاژ خانگی

افراد عادی اغلب با مبدل های ولتاژ برای خانه مواجه می شوند، زیرا بسیاری از دستگاه ها دارای منبع تغذیه هستند. اغلب اینها مبدل های کاهنده ای هستند که عایق گالوانیکی دارند. به عنوان مثال، شارژرهای تلفن همراه و لپ تاپ، رایانه های رومیزی شخصی، رادیو، سیستم های استریو، پخش کننده های مختلف رسانه ای و این لیست را می توان برای مدت بسیار طولانی ادامه داد، زیرا تنوع و کاربرد آنها در زندگی روزمره اخیراً بسیار گسترده شده است.

منابع تغذیه اضطراری مجهز به وسایل ذخیره انرژی به شکل باتری هستند. چنین دستگاه هایی همچنین برای حفظ عملکرد سیستم گرمایش در هنگام قطع برق غیر منتظره استفاده می شود. گاهی اوقات مبدل های خانگی را می توان طبق مدار اینورتر ساخت، یعنی با اتصال آن به منبع جریان مستقیم (باتری) که توسط یک واکنش شیمیایی تغذیه می شود، می توانید یک ولتاژ متناوب معمولی در خروجی بدست آورید که مقدار آن 220 خواهد بود. ولت. یکی از ویژگی های این مدارها امکان به دست آوردن سیگنال سینوسی خالص در خروجی است.

یکی از ویژگی‌های بسیار مهم مبدل‌های مورد استفاده در زندگی روزمره، ثابت بودن مقدار سیگنال در خروجی دستگاه است، صرف نظر از اینکه چه مقدار ولت به ورودی آن می‌رسد. این ویژگی عملکردی منابع تغذیه به این دلیل است که برای عملکرد پایدار و طولانی مدت ریز مدارها و سایر دستگاه های نیمه هادی، یک ولتاژ کاملا استاندارد و حتی بدون ریپل مورد نیاز است.

معیارهای اصلی برای انتخاب مبدل برای خانه یا آپارتمان عبارتند از:

1. قدرت؛
2. مقدار ولتاژ ورودی و خروجی؛
3. امکان تثبیت و حدود آن;
4. بارگذاری مقدار فعلی؛
5. به حداقل رساندن گرمایش، یعنی بهتر است مبدل در حالتی با ذخیره انرژی کار کند.
6. تهویه دستگاه می تواند طبیعی یا اجباری باشد.
7. عایق صوتی خوب؛
8. در دسترس بودن حفاظت در برابر اضافه بار و گرمای بیش از حد.

انتخاب مبدل ولتاژ موضوع ساده ای نیست، زیرا عملکرد دستگاه تغذیه شده به مبدل درست انتخاب شده بستگی دارد.

مبدل های ولتاژ بدون ترانسفورماتور

اخیراً آنها بسیار محبوب شده اند ، زیرا تولید آنها و به ویژه تولید ترانسفورماتورها مستلزم هزینه زیادی است ، زیرا سیم پیچ آنها از فلز غیر آهنی ساخته شده است که قیمت آنها دائماً در حال افزایش است. مزیت اصلی چنین مبدل هایی البته قیمت است. در میان جنبه های منفی، یک چیز وجود دارد که به طور قابل توجهی آن را از منابع تغذیه ترانسفورماتور و مبدل ها متمایز می کند. در نتیجه خرابی یک یا چند دستگاه نیمه هادی، تمام انرژی خروجی می تواند به پایانه های مصرف کننده برسد و این مطمئناً به آن آسیب می رساند. در اینجا ساده ترین مبدل ولتاژ AC به DC آورده شده است. نقش عنصر تنظیم کننده توسط تریستور انجام می شود.

با مبدل هایی که ترانسفورماتور ندارند، اما بر اساس و در حالت دستگاه افزایش دهنده ولتاژ کار می کنند، وضعیت ساده تر است. در اینجا، حتی اگر یک یا چند عنصر از کار بیفتند، انرژی مخرب خطرناک روی بار ظاهر نمی شود.

مبدل های DC-DC

مبدل AC/DC رایج ترین نوع دستگاه از این نوع است. در زندگی روزمره اینها همه نوع منبع تغذیه هستند و در تولید و صنعت اینها دستگاههای منبع تغذیه هستند:

• تمام مدارهای نیمه هادی؛
• سیم پیچ تحریک موتورهای سنکرون و موتورهای DC.
• سیم پیچ برقی سوئیچ روغن;
• مدارهای عملیاتی و خاموشی که سیم پیچ ها به جریان ثابت نیاز دارند.

مبدل ولتاژ تریستور رایج ترین وسیله ای است که برای این اهداف استفاده می شود. یکی از ویژگی های این دستگاه ها تبدیل کامل و نه جزئی ولتاژ متناوب به ولتاژ مستقیم بدون هیچ نوع ریپل است. یک مبدل ولتاژ قدرتمند از این نوع لزوماً باید شامل رادیاتورها و فن های خنک کننده باشد، زیرا تمام قطعات الکترونیکی می توانند برای مدت طولانی و بدون مشکل فقط در دمای کارکرد کار کنند.

مبدل ولتاژ قابل تنظیم

این دستگاه ها به گونه ای طراحی شده اند که در دو حالت افزایش و کاهش ولتاژ کار کنند. بیشتر اوقات، اینها هنوز دستگاه هایی هستند که به آرامی مقدار سیگنال خروجی را تنظیم می کنند که کمتر از سیگنال ورودی است. یعنی 220 ولت به ورودی عرضه می شود و در خروجی یک مقدار ثابت قابل تنظیم مثلاً از 2 تا 30 ولت دریافت می کنیم. چنین دستگاه هایی با تنظیم بسیار خوب برای آزمایش اشاره گر و ابزار دیجیتال در آزمایشگاه ها استفاده می شود. هنگامی که آنها به یک نشانگر دیجیتال مجهز هستند بسیار راحت است. باید اعتراف کرد که هر آماتور رادیویی این نوع را مبنای اولین کار خود قرار داده است، زیرا منبع تغذیه تجهیزات خاص می تواند از نظر اندازه متفاوت باشد، اما این منبع برق بسیار جهانی است. نحوه ساخت یک مبدل باکیفیت که برای مدت طولانی کار می کند مشکل اصلی رادیو آماتورهای جوان است.

مبدل ولتاژ اینورتر

این نوع مبدل اساس دستگاه های جوشکاری فشرده نوآورانه را تشکیل می دهد. دستگاه با دریافت ولتاژ متناوب 220 ولت برای منبع تغذیه، آن را اصلاح می کند و پس از آن دوباره آن را متناوب می کند، اما با فرکانس چند ده هزار هرتز. این امر باعث می شود تا ابعاد ترانسفورماتور جوشکاری نصب شده در خروجی به میزان قابل توجهی کاهش یابد.

روش اینورتر همچنین برای تغذیه دیگ های گرمایش از باتری ها در صورت قطع برق غیر منتظره استفاده می شود. به همین دلیل سیستم به کار خود ادامه می دهد و 220 ولت ولتاژ متناوب از 12 ولت ولتاژ مستقیم دریافت می کند. یک دستگاه تقویت کننده قدرتمند برای این منظور باید از یک باتری با ظرفیت زیاد کار کند؛ این تعیین می کند که چه مدت برق دیگ را تامین می کند. یعنی ظرفیت نقش کلیدی دارد.

مبدل ولتاژ فرکانس بالا

به دلیل استفاده از مبدل های تقویت کننده، کاهش اندازه تمام عناصر الکترونیکی و الکترومغناطیسی تشکیل دهنده مدارها امکان پذیر می شود که به معنای کاهش هزینه ترانسفورماتور، سیم پیچ، خازن و غیره است. تداخل رادیویی فرکانس، که بر عملکرد سایر دستگاه‌های الکترونیکی تأثیر می‌گذارد، سیستم‌ها و حتی گیرنده‌های رادیویی معمولی، بنابراین محفظه‌های آن‌ها باید به‌طور مطمئن محافظت شود. محاسبه مبدل و تداخل آن باید توسط پرسنل مجرب انجام شود.

مبدل مقاومت در برابر ولتاژ چیست؟
این یک نوع خاص است که فقط در تولید و ساخت ابزارهای اندازه گیری به ویژه اهم متر استفاده می شود. از این گذشته، اساس یک اهم متر، یعنی دستگاهی که مقاومت را اندازه گیری می کند، در اندازه گیری افت U و تبدیل آن به نشانگر یا نشانگر دیجیتال ساخته شده است. به طور معمول اندازه گیری ها نسبت به جریان مستقیم انجام می شود. مبدل اندازه‌گیری یک دستگاه فنی است که برای تبدیل یک مقدار اندازه‌گیری شده به مقدار دیگر یا یک سیگنال اندازه‌گیری، مناسب برای پردازش، ذخیره‌سازی، تبدیل‌های بیشتر، نشان‌دادن و انتقال استفاده می‌شود. بخشی از هر وسیله اندازه گیری است.

مبدل جریان به ولتاژ

در بیشتر موارد، تمام مدارهای الکترونیکی برای پردازش سیگنال هایی که به شکل ولتاژ نمایش داده می شوند، مورد نیاز هستند. با این حال، گاهی اوقات شما باید با یک سیگنال به شکل جریان مقابله کنید. چنین سیگنال هایی، به عنوان مثال، در خروجی یک مقاومت نوری یا فوتودیود ایجاد می شوند. سپس توصیه می شود در اولین فرصت سیگنال جریان را به ولتاژ تبدیل کنید. مبدل های ولتاژ به جریان زمانی استفاده می شوند که جریان در بار باید متناسب با ورودی U و مستقل از بار R باشد. به ویژه، با یک ورودی ثابت U، جریان در بار نیز ثابت خواهد بود، بنابراین چنین مبدل هایی گاهی اوقات به طور معمول تثبیت کننده جریان نامیده می شوند.

تعمیر مبدل ولتاژ

تعمیر این دستگاه ها برای تبدیل یک نوع ولتاژ به نوع دیگر بهتر است در مراکز خدماتی انجام شود، جایی که پرسنل از صلاحیت بالایی برخوردار هستند و متعاقباً ضمانت هایی را برای کار انجام شده ارائه می دهند. اغلب، هر مبدل مدرن با کیفیت بالا از چند صد قطعه الکترونیکی تشکیل شده است و اگر هیچ عنصر سوخته آشکاری وجود نداشته باشد، پیدا کردن خرابی و تعمیر آن بسیار دشوار خواهد بود. برخی از دستگاه های ارزان قیمت چینی از این نوع، به طور کلی، اصولاً از امکان تعمیر آنها محروم هستند که در مورد تولید کنندگان داخلی نمی توان گفت. بله، ممکن است کمی حجیم و فشرده نباشند، اما قابل تعمیر هستند، زیرا بسیاری از قطعات آنها را می توان با قطعات مشابه جایگزین کرد.

مبدل های فرکانس چیست؟ باید فکر کنید که آیا این وسیله ای است که عقل را کنترل می کند؟ از یک کنترلر میکروسکوپی با عملکرد نسبتاً بالا استفاده می کند. اینها مبدل های ولتاژ به برق با محدوده فرکانس وسیع هستند. اگر می خواهید مبدل فرکانس بخرید، لطفاً به وب سایت Instart مراجعه کنید.

مبدل های نوع الکترونیکی وجود دارد که برای تنظیم سرعت موتور دوار استفاده می شود (به این ترتیب ولتاژ فرکانس مورد نظر تنظیم می شود، پارامترهای فنی برای حالت عملکرد عادی موتور تبدیل می شوند).
چه نوع از محبوب ترین مبدل های فرکانس وجود دارد؟ اینجا:
- استفاده صنعتی؛
-وکتوری
-FC برای پمپ ها
مبدل های فرکانس برای پمپ ها و نمونه های صنعتی عمومی اغلب مورد استفاده قرار نمی گیرند، استفاده از آنها بسیار ساده تر است (هنگام روشن و خاموش کردن موتورها در پایان یک دوره کاری خاص). می توان آنها را برای چند ساعت روشن کرد و در این مدت زمان لمس نکرد. و مبدل های برداری (خط تولید، دستگاه نورد فلز و سایر مواد، آسانسور، مکانیسم بالابر و غیره که دقت کنترل بیشتری دارد) باید بسیار قابل اعتماد باشند. در میان چنین مبدل هایی نیز انواع فرعی وجود دارد. اینها دستگاه های ترانزیستوری و تریستوری برای تغییر فرکانس ولتاژ الکتریکی هستند. تریستورها فرکانس تنظیم درایوهای الکتریکی را تغییر می دهند، راندمان بسیار بالایی دارند و در برابر ولتاژ بالا (نوع فرعی ولتاژ بالا) مقاوم هستند. مبدل های مبتنی بر ترانزیستور (با مکانیزم قفل ایزوله) قابل کنترل تر هستند و در جایی استفاده می شوند که بالاترین راندمان موتور الکتریکی مورد نیاز است. مبدل های کم توان با استفاده از ترانزیستور ساخته می شوند. اما در حقیقت، ترانزیستورها (به تدریج متصل می شوند) اکنون در مبدل های ولتاژ فوق العاده بالا استفاده می شوند.
مولد فرکانس چگونه کار می کند؟ جریان را با استفاده از 6 دیود تبدیل می کند و به آن اجازه می دهد در یک جهت حرکت کند.

من می خواهم توجه خود را به یک چیز دیگر جلب کنم. اگر از مبدل های فرکانس در جایی که آب معمولی یا مایعات دیگر حمل می شود استفاده شود، جلوه خاصی حاصل می شود. در تاسیسات حمل و نقل از مبدل های VFC3610 بوش (به جای شیر یا شیر) استفاده می شود.

بسیاری از تولید کنندگان مبدل فرکانس وجود دارند که ادعای رهبری دارند. اینها BOSCH REXROTH، DANFOSS، HYUNDAI، MITSUBISHI ELECTRIC، ABYBIBY، ELGE، OUBEN، EMERSON و غیره هستند.

هنگام جستجوی سازنده مبدل فرکانس، تمرکز بر روی شرکت های معتبر بسیار عالی است. از این گذشته، به این ترتیب می توانید تعیین کنید که چه "قطعاتی" برای دستگاه ها موجود است و چه تجهیزاتی باید جایگزین شوند. مبدل‌های فرکانس در مواردی که لازم است موتور الکتریکی را از افت فاز، اضافه بارهای الکتریکی گرمایی و بارهای شوک محافظت کنند، کاربرد وسیعی یافته‌اند. مبدل فرکانس را می توان با دستان خود (در خانه) مونتاژ کرد. مبدل های محدوده فرکانس برای حل تعدادی از مشکلات معمولی هر شرکت یا شرکت مورد نیاز است. دستگاه های مدرن "تبدیل" دارای بسیاری از ویژگی های اضافی هستند. گزینه ها و برنامه های افزودنی

مبدل های DC/DC به طور گسترده ای برای تغذیه تجهیزات الکترونیکی مختلف استفاده می شوند. آنها در دستگاه های کامپیوتری، دستگاه های ارتباطی، مدارهای مختلف کنترل و اتوماسیون و غیره استفاده می شوند.

منابع تغذیه ترانسفورماتور

در منابع تغذیه ترانسفورماتور سنتی، ولتاژ شبکه تغذیه با استفاده از یک ترانسفورماتور به مقدار دلخواه تبدیل می شود که اغلب کاهش می یابد. ولتاژ کاهش یافته توسط یک فیلتر خازن صاف می شود. در صورت لزوم، یک تثبیت کننده نیمه هادی بعد از یکسو کننده نصب می شود.

منابع تغذیه ترانسفورماتور معمولاً مجهز به تثبیت کننده های خطی هستند. چنین تثبیت کننده هایی حداقل دو مزیت دارند: هزینه کم و تعداد کمی قطعات در مهار. اما این مزایا به دلیل راندمان پایین از بین می رود، زیرا بخش قابل توجهی از ولتاژ ورودی برای گرم کردن ترانزیستور کنترل استفاده می شود که برای تغذیه دستگاه های الکترونیکی قابل حمل کاملاً غیرقابل قبول است.

مبدل های DC/DC

اگر تجهیزات از سلول های گالوانیکی یا باتری ها تغذیه شوند، تبدیل ولتاژ به سطح مورد نیاز تنها با کمک مبدل های DC/DC امکان پذیر است.

ایده بسیار ساده است: ولتاژ مستقیم به ولتاژ متناوب تبدیل می شود، معمولاً با فرکانس چند ده یا حتی صدها کیلوهرتز، افزایش می یابد (کاهش می یابد)، و سپس اصلاح می شود و به بار عرضه می شود. چنین مبدل هایی اغلب مبدل های پالس نامیده می شوند.

به عنوان مثال یک مبدل تقویت کننده از 1.5 ولت به 5 ولت، فقط ولتاژ خروجی USB کامپیوتر است. یک مبدل کم مصرف مشابه در Aliexpress فروخته می شود.

برنج. 1. مبدل 1.5V/5V

مبدل های پالس خوب هستند زیرا راندمان بالایی دارند که از 60..90٪ متغیر است. مزیت دیگر مبدل های پالس، طیف گسترده ای از ولتاژهای ورودی است: ولتاژ ورودی می تواند کمتر از ولتاژ خروجی یا بسیار بیشتر باشد. به طور کلی مبدل های DC/DC را می توان به چند گروه تقسیم کرد.

طبقه بندی مبدل ها

پایین آوردن، در اصطلاح انگلیسی step down or buck

ولتاژ خروجی این مبدل ها، به عنوان یک قاعده، کمتر از ولتاژ ورودی است: بدون تلفات گرمایش قابل توجه ترانزیستور کنترل، می توانید ولتاژ تنها چند ولت با ولتاژ ورودی 12 ... 50 ولت دریافت کنید. جریان خروجی چنین مبدل هایی به تقاضای بار بستگی دارد که به نوبه خود طراحی مدار مبدل را تعیین می کند.

نام انگلیسی دیگر مبدل کاهنده، chopper است. یکی از گزینه های ترجمه این کلمه قطع کننده است. در ادبیات فنی، یک مبدل کاهنده گاهی اوقات "چاپر" نامیده می شود. فعلا فقط این اصطلاح را به خاطر بسپاریم.

افزایش، در اصطلاح انگلیسی step-up یا boost

ولتاژ خروجی این مبدل ها بیشتر از ولتاژ ورودی است. به عنوان مثال با ولتاژ ورودی 5 ولت ولتاژ خروجی می تواند تا 30 ولت باشد و تنظیم روان و تثبیت آن امکان پذیر است. اغلب، مبدل های تقویت کننده، تقویت کننده نامیده می شوند.

مبدل های جهانی - SEPIC

ولتاژ خروجی این مبدل ها زمانی که ولتاژ ورودی بالاتر یا کمتر از ولتاژ ورودی باشد، در یک سطح معین حفظ می شود. در مواردی که ولتاژ ورودی می تواند در محدوده قابل توجهی تغییر کند، توصیه می شود. به عنوان مثال، در یک ماشین، ولتاژ باتری می تواند در محدوده 9 ... 14 ولت تغییر کند، اما شما باید ولتاژ پایدار 12 ولت دریافت کنید.

مبدل های معکوس

وظیفه اصلی این مبدل ها تولید ولتاژ خروجی با قطبیت معکوس نسبت به منبع تغذیه است. برای مثال در مواردی که برق دوقطبی مورد نیاز است بسیار راحت است.

تمامی مبدل های ذکر شده می توانند تثبیت یا ناپایدار شوند؛ ولتاژ خروجی می تواند به صورت گالوانیکی به ولتاژ ورودی وصل شود یا دارای ایزوله ولتاژ گالوانیکی باشد. این همه به دستگاه خاصی که مبدل در آن استفاده خواهد شد بستگی دارد.

برای ادامه مطلب در مورد مبدل های DC/DC، حداقل باید این نظریه را به صورت کلی درک کنید.

چاپر مبدل کاهنده - مبدل باک

نمودار عملکردی آن در شکل زیر نشان داده شده است. فلش های روی سیم ها جهت جریان ها را نشان می دهد.

شکل 2. نمودار عملکردی تثبیت کننده خرد کن

ولتاژ ورودی Uin به فیلتر ورودی - خازن Cin عرضه می شود. ترانزیستور VT به عنوان یک عنصر کلیدی استفاده می شود؛ این سوئیچینگ جریان فرکانس بالا را انجام می دهد. می تواند هر دو باشد. علاوه بر قطعات نشان داده شده، مدار حاوی یک دیود تخلیه VD و یک فیلتر خروجی - LCout است که از آن ولتاژ به بار Rн تامین می شود.

به راحتی می توان دید که بار به صورت سری با عناصر VT و L متصل می شود. بنابراین، مدار متوالی است. افت ولتاژ چگونه اتفاق می افتد؟

مدولاسیون عرض پالس - PWM

مدار کنترل پالس های مستطیلی با فرکانس ثابت یا دوره ثابت تولید می کند که در اصل همان چیزی است. این پالس ها در شکل 3 نشان داده شده اند.

شکل 3. کنترل پالس ها

در اینجا t زمان پالس است، ترانزیستور باز است، t زمان مکث است و ترانزیستور بسته است. نسبت ti/T را چرخه وظیفه چرخه کاری می نامند که با حرف D نشان داده می شود و به صورت %% یا به سادگی به اعداد بیان می شود. مثلاً با D برابر 50% معلوم می شود که D=0.5.

بنابراین، D می تواند از 0 تا 1 متغیر باشد. با مقدار D=1، ترانزیستور کلید در حالت رسانایی کامل است و با D=0 در حالت قطع، به بیان ساده، بسته است. حدس زدن اینکه در D=50% ولتاژ خروجی برابر با نصف ورودی خواهد بود دشوار نیست.

کاملاً بدیهی است که ولتاژ خروجی با تغییر عرض پالس کنترل t و در واقع با تغییر ضریب D تنظیم می شود که به این اصل تنظیم (PWM) می گویند. تقریباً در تمام منابع تغذیه سوئیچینگ، با کمک PWM است که ولتاژ خروجی تثبیت می شود.

در نمودارهای نشان‌داده‌شده در شکل‌های 2 و 6، PWM در مستطیل‌هایی با برچسب «مدار کنترل» «پنهان» شده است که برخی عملکردهای اضافی را انجام می‌دهد. به عنوان مثال، این می تواند شروع نرم ولتاژ خروجی، روشن شدن از راه دور یا حفاظت از اتصال کوتاه مبدل باشد.

به طور کلی، مبدل ها به قدری مورد استفاده قرار گرفته اند که سازندگان قطعات الکترونیکی شروع به تولید کنترلرهای PWM برای همه موارد کرده اند. مجموعه آنقدر بزرگ است که فقط برای فهرست کردن آنها به یک کتاب کامل نیاز دارید. بنابراین، هرگز به ذهن کسی خطور نمی‌کند که مبدل‌ها را با استفاده از عناصر گسسته، یا همانطور که اغلب می‌گویند به شکل «شل» جمع‌آوری کند.

علاوه بر این، مبدل های آماده کم مصرف را می توان در Aliexpress یا Ebay با قیمت پایین خریداری کرد. در این حالت برای نصب در طرح آماتور کافی است سیم های ورودی و خروجی را به برد لحیم کرده و ولتاژ خروجی مورد نیاز را تنظیم کنید.

اما اجازه دهید به شکل 3 خود برگردیم. در این مورد، ضریب D تعیین می کند که چه مدت باز (فاز 1) یا بسته (فاز 2) خواهد بود. برای این دو فاز، مدار را می توان در دو نقشه نشان داد. شکل ها آن دسته از عناصری را که در این مرحله استفاده نشده اند نشان نمی دهند.

شکل 4. فاز 1

هنگامی که ترانزیستور باز است، جریان منبع تغذیه (سلول گالوانیکی، باتری، یکسو کننده) از چوک القایی L، بار Rn و خازن شارژ Cout عبور می کند. در همان زمان، جریان از طریق بار عبور می کند، خازن Cout و سلف L انرژی را جمع می کنند. به دلیل تأثیر اندوکتانس سلف، iL فعلی به تدریج افزایش می یابد. این فاز پمپاژ نامیده می شود.

پس از رسیدن ولتاژ بار به مقدار تنظیم شده (تعیین شده توسط تنظیمات دستگاه کنترل)، ترانزیستور VT بسته می شود و دستگاه به فاز دوم - فاز تخلیه می رود. ترانزیستور بسته در شکل اصلا نشان داده نشده است، انگار وجود ندارد. اما این فقط به این معنی است که ترانزیستور بسته است.

شکل 5. فاز 2

هنگامی که ترانزیستور VT بسته است، انرژی در سلف دوباره پر نمی شود، زیرا منبع تغذیه خاموش است. اندوکتانس L تمایل دارد از تغییر در مقدار و جهت جریان (خود القایی) که از سیم پیچ سلف عبور می کند جلوگیری کند.

بنابراین، جریان نمی تواند فورا متوقف شود و از طریق مدار "دیود-بار" بسته می شود. به همین دلیل دیود VD را دیود تخلیه می نامند. به عنوان یک قاعده، این یک دیود شاتکی با سرعت بالا است. پس از دوره کنترل، فاز 2، مدار به فاز 1 سوئیچ می شود و روند دوباره تکرار می شود. حداکثر ولتاژ در خروجی مدار در نظر گرفته شده می تواند برابر با ورودی باشد و نه بیشتر. برای به دست آوردن ولتاژ خروجی بیشتر از ورودی، از مبدل های تقویت کننده استفاده می شود.

در حال حاضر فقط باید میزان اندوکتانس را که دو حالت کارکرد هلی کوپتر را تعیین می کند، یادآوری کنیم. اگر اندوکتانس کافی نباشد، مبدل در حالت جریان قطع کار می کند، که برای منابع تغذیه کاملا غیر قابل قبول است.

اگر اندوکتانس به اندازه کافی بزرگ باشد، عملیات در حالت جریان پیوسته رخ می دهد، که این امکان را با استفاده از فیلترهای خروجی، به دست آوردن یک ولتاژ ثابت با سطح قابل قبول ریپل فراهم می کند. مبدل های تقویت کننده، که در زیر مورد بحث قرار خواهند گرفت، در حالت جریان پیوسته نیز کار می کنند.

برای افزایش اندکی راندمان، دیود تخلیه VD با یک ترانزیستور MOSFET جایگزین می شود که در لحظه مناسب توسط مدار کنترل باز می شود. به چنین مبدل هایی سنکرون می گویند. استفاده از آنها در صورتی توجیه می شود که قدرت مبدل به اندازه کافی بزرگ باشد.

مبدل های افزایش یا تقویت

مبدل های تقویت کننده عمدتاً برای منبع تغذیه ولتاژ پایین، به عنوان مثال، از دو یا سه باتری استفاده می شوند و برخی از اجزای طراحی نیاز به ولتاژ 12 ... 15 ولت با مصرف جریان کم دارند. اغلب، یک مبدل تقویت کننده به طور خلاصه و واضح کلمه "تقویت کننده" نامیده می شود.

شکل 6. نمودار عملکردی یک مبدل تقویت کننده

ولتاژ ورودی Uin به فیلتر ورودی Cin اعمال می شود و به L متصل سری و ترانزیستور سوئیچینگ VT عرضه می شود. یک دیود VD به نقطه اتصال بین سیم پیچ و تخلیه ترانزیستور متصل است. بار Rn و خازن شنت Cout به ترمینال دیگر دیود متصل می شوند.

ترانزیستور VT توسط یک مدار کنترلی کنترل می شود که سیگنال کنترلی با فرکانس پایدار با چرخه کار قابل تنظیم D را تولید می کند، همانطور که دقیقاً در بالا هنگام توصیف مدار چاپر توضیح داده شد (شکل 3). دیود VD بار را از ترانزیستور کلید در زمان های مناسب مسدود می کند.

هنگامی که ترانزیستور کلید باز است، خروجی سمت راست سیم پیچ L مطابق نمودار به قطب منفی منبع تغذیه Uin متصل می شود. جریان فزاینده ای (به دلیل تأثیر اندوکتانس) از منبع تغذیه از طریق سیم پیچ و ترانزیستور باز جریان می یابد و انرژی در سیم پیچ جمع می شود.

در این زمان، دیود VD بار و خازن خروجی را از مدار سوئیچینگ مسدود می کند و در نتیجه از تخلیه خازن خروجی از طریق ترانزیستور باز جلوگیری می کند. بار در این لحظه توسط انرژی انباشته شده در خازن Cout تغذیه می شود. به طور طبیعی، ولتاژ خازن خروجی کاهش می یابد.

به محض اینکه ولتاژ خروجی کمی کمتر از مقدار تنظیم شده (که توسط تنظیمات مدار کنترل تعیین می شود) کاهش یابد، ترانزیستور کلید VT بسته می شود و انرژی ذخیره شده در سلف، از طریق دیود VD، خازن Cout را شارژ می کند، که انرژی را به انرژی می دهد. بار. در این حالت emf خود القایی سیم پیچ L به ولتاژ ورودی اضافه شده و به بار منتقل می شود، بنابراین ولتاژ خروجی بیشتر از ولتاژ ورودی است.

هنگامی که ولتاژ خروجی به سطح تثبیت تنظیم شده رسید، مدار کنترل ترانزیستور VT را باز می کند و فرآیند از مرحله ذخیره انرژی تکرار می شود.

مبدل های جهانی - SEPIC (مبدل سلف اولیه یا مبدل با یک اندوکتانس اولیه با بار نامتقارن).

چنین مبدل هایی عمدتاً زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که بار دارای توان ناچیز است و ولتاژ ورودی نسبت به ولتاژ خروجی بالا یا پایین تغییر می کند.

شکل 7. نمودار عملکرد مبدل SEPIC

بسیار شبیه به مدار مبدل تقویت کننده نشان داده شده در شکل 6، اما با عناصر اضافی: خازن C1 و سیم پیچ L2. این عناصر هستند که عملکرد مبدل را در حالت کاهش ولتاژ تضمین می کنند.

مبدل های SEPIC در برنامه هایی استفاده می شود که ولتاژ ورودی به طور گسترده ای متفاوت است. به عنوان مثال رگولاتور مبدل ولتاژ بالا و پایین 4V-35V به 1.23V-32V Boost Buck ولتاژ است. با این نام است که مبدل در فروشگاه های چینی به فروش می رسد که مدار آن در شکل 8 نشان داده شده است (برای بزرگنمایی روی شکل کلیک کنید).

شکل 8. نمودار شماتیک مبدل SEPIC

شکل 9 ظاهر تخته را با تعیین عناصر اصلی نشان می دهد.

شکل 9. ظاهر مبدل SEPIC

شکل قطعات اصلی را مطابق شکل 7 نشان می دهد. توجه داشته باشید که دو سیم پیچ L1 L2 وجود دارد. بر اساس این ویژگی، می توانید تشخیص دهید که این مبدل SEPIC است.

ولتاژ ورودی برد می تواند در محدوده 4…35 ولت باشد. در این مورد، ولتاژ خروجی را می توان در 1.23…32V تنظیم کرد. فرکانس کاری مبدل 500 کیلوهرتز می باشد.برد با ابعاد کوچک 50*25*12 میلی متر توان تا 25 وات را تامین می کند. حداکثر جریان خروجی تا 3A.

اما در اینجا باید تذکری داده شود. اگر ولتاژ خروجی روی 10 ولت تنظیم شود، جریان خروجی نمی تواند بیشتر از 2.5 آمپر (25 وات) باشد. با ولتاژ خروجی 5 ولت و حداکثر جریان 3 آمپر، توان تنها 15 وات خواهد بود. نکته اصلی در اینجا این است که زیاده روی نکنید: یا از حداکثر توان مجاز تجاوز نکنید یا از حد مجاز جریان فراتر نروید.