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슈미트 트리거 및 PWM이 있는 스위칭 전압 조정기. 스위칭 가변 전압 안정기 DIY 스위칭 안정기

네트워크의 다양한 간섭을 효과적으로 극복하려면 간단한 전류 안정 장치를 사용해야 합니다. 현대 제조업체는 이러한 장치의 산업 생산에 종사하므로 각 모델은 기능적 및 기술적 특성으로 구별됩니다. 가정 산업에서는 전류 안정기에 대한 요구 사항이 크지 않지만 고품질 측정 장비에는 항상 안정적인 전압이 필요합니다.

간단한 설명

숙련 된 장인은 가장 단순한 전류 제한기가 기존 저항의 형태로 제공된다는 것을 잘 알고 있습니다. 이러한 집합체는 종종 안정제라고 합니다., 전압이 입력에서 변동할 때 모든 간섭을 제거할 수 없기 때문에 사실이 아닙니다. 장치의 전원 회로에 저항을 사용하는 것은 전체 입력 전압이 안정화된 경우에만 가능합니다.

다른 상황에서는 가장 작은 전력 서지도 부하 증가로 인식되어 전체 장치의 작동에 부정적인 영향을 미칩니다. 저항성 전류 제한기의 효율은 소비하는 에너지가 열의 형태로 발산되기 때문에 다소 낮습니다.

선형 안정기의 기성품 집적 회로를 기반으로 만들어진 설계는 효율성이 더 높습니다. 이러한 장치의 회로는 최소한의 요소 세트, 구성 용이성 및 간섭 부재로 구별됩니다. 조정 요소의 원치 않는 과열을 방지하려면 입력 전압과 출력 전압 간의 차이를 최소로 유지해야 합니다. 그렇지 않으면 마이크로 회로 패키지가 청구되지 않은 모든 에너지를 소산하도록 강제되어 최종 효율이 몇 배로 감소합니다.

펄스 폭 변조를 사용하는 회로는 효율성이 가장 높습니다. 그들의 생산은 전체 장치의 신뢰성을 크게 높이는 피드백 회로와 특수 보호 메커니즘이 있는 범용 미세 회로의 사용을 기반으로 합니다. 펄스 변압기를 사용하면 회로 유지가 발생하여 효율성 수준과 작동 수명에 긍정적인 영향을 미칩니다. 장인이 종종 특수 부품을 사용하여 손으로 그러한 안정제를 만든다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

기능

현재 스태빌라이저의 작동 원리를 잘 아는 마스터만이 이 장치를 다양한 분야에서 효과적으로 사용할 수 있습니다. 주요 어려움은 장비 및 장치의 성능에 악영향을 미치는 다양한 간섭으로 전력망이 포화 상태라는 것입니다. 부정적인 영향의 원인을 효과적으로 극복하기 위해 전문가들은 모든 곳에서 전압 및 전류 안정기를 사용합니다.

각 제품에는 다음이 포함되어 있습니다. 필수 요소 - 변압기, 전체 시스템의 안정적이고 문제 없는 작동을 보장합니다. 가장 기본적인 회로에도 커패시터뿐만 아니라 다양한 저항에 연결된 범용 정류기 브리지가 반드시 장착되어 있습니다. 주요 성능 특성에는 제한적인 저항 수준과 개별 커패시턴스가 포함됩니다.

자격을 갖춘 전문가는 간단한 전류 안정 장치가 가장 기본적인 계획에 따라 작동한다고 지적합니다. 문제는 전류가 주 변압기에 공급되어 제한 주파수가 변경된다는 것입니다. 입력에서는 항상 50Hz 이내의 주 전원에서 이 표시기와 일치합니다. 전류 변환이 발생한 후에만 제한 주파수가 최적 수준으로 감소합니다.

기존 회로에는 전압의 극성을 결정하는 데 도움이 되는 강력한 고전압 정류기가 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 그러나 커패시터는 전류의 고품질 안정화에 관여하고 저항은 기존 간섭을 제거합니다.

간단한 LED 변환기 만들기

숙련 된 장인은 고품질의 내구성있는 스태빌라이저를 조립하는 것이 그리 어렵지 않다는 데 동의합니다. 주요 특징은 저전압 20V 커패시터의 전체 시스템을 장치에 설치할 수 있고 펄스 마이크로 회로는 최대 35V의 입력을 가질 수 있다는 것입니다. 가장 간단한 DIY LED 안정기는 LM317 변형입니다. . 전문 온라인 계산기를 사용하여 사용되는 LED의 저항을 올바르게 계산하기만 하면 됩니다.

중요한 사실은 그러한 장치의 조정된 작동을 위해 남아 있습니다. 편리한 음식은 훌륭합니다.

  • 랩탑의 19볼트에 대한 표준 단위입니다.
  • 24V에서
  • 기존 프린터보다 더 강력한 32볼트 장치입니다.
  • 어떤 종류의 가전 제품에서 나오는 9볼트 또는 12볼트입니다.

이러한 변환기의 주요 장점은 항상 가용성, 최소 요소 수, 높은 수준의 신뢰성 및 매장에서의 가용성을 포함합니다. 더 복잡한 회로를 스스로 조립하는 것은 매우 비합리적입니다. 마스터에게 필요한 경험이 없으면 기성품 펄스 전류 안정기를 구입하는 것이 좋습니다. 필요한 경우 항상 개선할 수 있습니다.

밝기 손실 없이 LED가 지속되는 시간은 모드에 따라 다릅니다. LM317 스태빌라이저 칩과 같은 가장 간단한 스태빌라이저(드라이버)의 주요 장점은 연소가 매우 어렵다는 것입니다. LM317 연결 다이어그램에는 안정화 모드에 포함된 미세 회로 자체와 저항의 두 부분만 필요합니다. 조립 프로세스 자체는 여러 주요 단계로 구성됩니다.

  1. 저항이 0.5kOhm 인 가변 저항을 구입해야합니다 (3 개의 리드와 조정 손잡이가 있음). 인터넷을 통해 주문하거나 라디오 아마추어에서 구입할 수 있습니다.
  2. 전선은 중간 단자와 극단 단자 중 하나에 납땜됩니다.
  3. 저항 측정 모드에서 켜진 멀티 미터를 사용하여 저항의 저항을 측정합니다. 500ohm의 최대 판독 값을 달성해야합니다 (저항의 낮은 저항으로 LED가 타지 않도록).
  4. 연결의 정확성을 신중하게 확인한 후 연결하기 전에 회로를 조립합니다.

모든 장치에 대해 10A의 공급을 달성할 수 있습니다(낮은 저항으로 설정). 이러한 목적을 위해 KT825 트랜지스터를 사용하거나 더 나은 기술적 특성과 냉각 시스템을 갖춘 아날로그를 설치할 수 있습니다. LM317의 최대 전력은 1.5암페어입니다. 전류를 증가시켜야 하는 경우 전계 효과 또는 일반 트랜지스터를 회로에 추가할 수 있습니다.

범용 조정 가능한 모델

많은 마스터는 광범위한 네트워크 설정을 허용하는 고품질 스태빌라이저를 사용해야 할 필요성에 직면해 있습니다. 일부 최신 회로는 특성이 감소된 전류 설정 저항을 제공한다는 점에서 구별됩니다. 전문가들은 이러한 장치를 사용하면 다른 저항의 전압을 증폭할 수 있다고 말합니다. 이 조건은 일반적으로 증폭된 오류 전압이라고 합니다.

마스터가 전계 효과 트랜지스터의 상태를 조정하는 덕분에 기준 증폭기를 사용하여 기준 및 오류 전압의 매개 변수를 비교할 수 있습니다. 이러한 회로에는 별도의 커넥터에 공급되어야 하는 추가 전원이 필요합니다. 문제는 공급 전압이 사용되는 회로의 모든 구성 요소의 조정된 작동을 보장해야 한다는 것입니다. 조기 장비 고장이 발생할 수 있으므로 허용 수준을 초과해서는 안 됩니다.

조정 가능한 전류 안정 장치의 작동을 올바르게 조정하려면 특수 슬라이더를 사용해야 합니다. 마스터가 최대 전류 값을 설정할 수 있도록 하는 것은 튜닝 저항입니다. 작동 강도에 따라 모든 매개변수를 독립적으로 조정할 수 있으므로 네트워크 설정이 더 유연합니다.

다기능 장치

220V LED용 드라이버는 제조가 평균적으로 복잡하여 설정에 많은 시간이 소요될 수 있으므로 설정 경험이 필요합니다. 이러한 드라이버는 결함이 있는 LED 회로가 있는 LED 램프, 스포트라이트 및 고정 장치에서 추출할 수 있습니다. 대부분은 변환기 컨트롤러 모델을 학습하여 수정할 수도 있습니다. 파라미터는 일반적으로 하나 이상의 저항에 의해 설정됩니다.

데이터시트는 원하는 전류를 얻기 위해 필요한 저항 수준을 나타냅니다. 조정 가능한 저항을 설치하면 암페어 수를 조정할 수 있습니다(그러나 지정된 정격 전력을 초과하지 않음).

최근까지 XL4015 범용 모듈은 매우 인기가 있었습니다. 특성상 고출력(최대 100W)의 LED 연결에 적합합니다. 케이스의 표준 버전은 방열판 역할을 하는 보드에 납땜됩니다. XL4015의 냉각 성능을 향상시키기 위해서는 장치 상자에 설치된 방열판으로 회로를 수정해야 합니다.

많은 사용자가 단순히 위에 올려 놓지만 그러한 설치의 효과는 다소 낮습니다. 마이크로 회로의 납땜 반대쪽 보드 하단에 냉각 시스템을 배치하는 것이 바람직합니다. 최적의 품질을 위해 서멀 페이스트를 사용하여 납땜을 풀고 본격적인 방열판에 설치할 수 있습니다. 전선을 연장해야 합니다. 다이오드에 추가 냉각을 장착할 수 있으므로 전체 회로의 효율성이 크게 향상됩니다.

드라이버 중에서 조정 가능한 드라이버가 가장 다재다능한 것으로 간주됩니다. 암페어 수를 설정하는 가변 저항을 설치하십시오. 이러한 특성은 일반적으로 다음 문서에 명시되어 있습니다.

  • 마이크로 회로에 대한 함께 제공되는 문서에서.
  • 데이터시트에서.
  • 표준 배선도에서.

미세 회로를 추가로 냉각하지 않으면 이러한 장치는 1-3A를 견딜 수 있습니다 (펄스 폭 변조 컨트롤러 모델에 따라). 이러한 드라이버의 주요 단점은 다이오드와 인덕터의 과도한 가열입니다. 3A 이상에서는 강력한 다이오드와 컨트롤러의 냉각이 필요합니다. 인덕터는 더 적합한 것으로 교체하거나 두꺼운 와이어로 되감습니다.

필수 DC 장치

초보자 마스터도 알고 있습니다. 장치는 이중 통합 원칙에 따라 작동합니다.. 절대적으로 모든 모델에서 변환기는 이 프로세스를 담당합니다. 범용 2채널 트랜지스터는 기존 동적 특성을 높이도록 설계되었습니다. 열 손실을 없애기 위해서는 대용량 커패시터를 사용해야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.

필요한 값의 정확한 계산 덕분에 정류 지표를 만들 수 있습니다. 실습에서 알 수 있듯이 DC 출력 전압으로 12A를 얻으면 한계 값은 5V 여야합니다. 장치는 30Hz의 작동 주파수를 안정적으로 유지할 수 있습니다. 임계 전압과 관련하여 - 모두 변압기에서 나오는 신호 차단에 달려 있습니다. 그러나 펄스 선단은 2µs를 초과해서는 안 됩니다.

고품질 전류 변환만이 메인 트랜지스터의 원활한 작동을 가능하게 합니다. 이 회로에서는 반도체 다이오드만 허용됩니다. 저항기가 밸러스트이면 열 손실이 큽니다. 이것이 산란 계수가 크게 증가하는 이유입니다. 마스터는 진동의 진폭이 증가했지만 인덕턴스 프로세스가 발생하지 않았음을 알 수 있습니다.

KREN을 기반으로 한 최신 체계

이러한 장치는 LM317 및 KR142EN12 요소에서만 안정적으로 작동합니다. 이는 최대 1.5A의 전류와 최대 40볼트의 출력 전압에 잘 대처하는 범용 전압 조정기 역할을 하기 때문입니다. 고전적인 열 모드에서 이러한 요소는 최대 10W의 전력을 고품질로 소산할 수 있습니다. 이 수치는 8mA에 불과하기 때문에 미세 회로 자체는 낮은 자체 소비로 구별됩니다. 가장 중요한 것은 전압이 변동하더라도 이 표시기는 변경되지 않는다는 것입니다.

LM317 마이크로 회로는 주 저항에 일정한 전압을 유지할 수 있는 특별한 주의가 필요합니다. 저항이 일정한 이 장치는 통과하는 전류의 최대 안정성을 보장하므로 종종 전류 설정 저항이라고 합니다. KREN의 최신 스태빌라이저는 배터리 및 전자 부하용 충전기로 적극적으로 사용되기 때문에 상대적으로 단순하다는 점에서 해당 스태빌라이저와 다릅니다.

고효율의 매우 간단한 강력한 스위칭 조정 전압 조정기의 회로

라디오 아마추어 여러분, 좋은 하루 되세요!
사이트 ""에 오신 것을 환영합니다

오늘 우리는 당신과 함께 강력한 펄스 조정 전압 조정기의 다이어그램을 고려하십시오.. 이 회로는 고정 출력 전압을 사용하는 아마추어 무선 장치와 조정 가능한 출력 전압을 사용하는 전원 공급 장치에 모두 사용할 수 있습니다. 이 계획은 매우 간단하지만 충분한 특성을 가지고 있으며 초기 훈련을 통해 무선 아마추어가 반복할 수 있습니다.

이 안정 장치의 기본은 특수 미세 회로입니다. LM-2596T-ADJ, 펄스 조절 전압 안정기를 구축하도록 설계되었습니다. 마이크로 회로에는 출력 전류 보호 및 열 보호 기능이 내장되어 있습니다. 또한 회로에는 다이오드가 포함되어 있습니다. D1 - 쇼트키 다이오드 유형 1N5822그리고 조절판공장 제작 (원칙적으로 자체적으로 제작 가능) 120마이크로헨리 인덕턴스.커패시터 C1 및 C2 - 작동 전압이 50V 이상인 경우 저항 R1은 전력이 0.25W입니다.

출력에서 조정 가능한 전압을 얻으려면 가변 저항을 핀 1과 2에 연결해야 합니다(가능한 한 짧은 연결 와이어 길이 포함). 출력에서 고정 전압을 얻어야 하는 경우 가변 저항 대신 상수가 설치되며 그 값은 경험적으로 선택됩니다.

또한 LM-2596 시리즈에는 3.3V, 5V 및 12V용 고정 전압 조정기가 있으며 연결 다이어그램이 훨씬 더 간단합니다(데이터시트에서 볼 수 있음).

명세서:

보시다시피 전원 공급 장치에서 이 회로를 사용하는 특성은 꽤 괜찮습니다(데이터시트에 따르면 출력 전압은 1.2-37볼트 내에서 조절됨). 입력 전압이 12볼트, 출력 전압이 3볼트, 부하 전류가 3암페어인 스태빌라이저의 효율은 73%입니다. 이 스태빌라이저를 제조할 때 입력 전압이 높을수록 출력 전압이 낮을수록 허용 부하 전류가 감소하므로 이 스태빌라이저를 최소 100sq 면적의 라디에이터에 설치해야 합니다. .센티미터. 회로가 낮은 부하 전류에서 작동하면 라디에이터를 설치할 필요가 없습니다.

다음은 주요 부품의 모양, 온라인 상점의 대략적인 비용 및 보드의 부품 위치입니다.

부품의 레이아웃에 따라 인쇄 회로 기판의 자체 제작은 어렵지 않습니다.

이 회로는 출력 전류 안정화 모드에서 작동할 수 있으므로 배터리 충전, 강력한 LED 또는 강력한 LED 그룹 등에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있습니다.

회로를 전류 안정화 모드로 전환하려면 저항 R1과 병렬로 저항을 설치해야 하며 그 값은 공식에 의해 결정됩니다. R = 1.23 / I

이 계획의 비용은 약 300 루블이며 완제품을 사는 것보다 적어도 100 루블 저렴합니다.

선형 안정 장치에는 일반적인 단점이 있습니다. 이는 효율성이 낮고 열이 많이 발생한다는 것입니다. 넓은 범위에 걸쳐 부하 전류를 생성하는 강력한 장치는 상당한 크기와 무게를 가지고 있습니다. 이러한 단점을 보완하기 위해 스위칭 레귤레이터가 개발되어 사용되고 있다.

키 모드에서 작동하는 전자 소자를 조정하여 현재 소비자에게 일정한 전압을 유지하는 장치. 스위칭 전압 안정기는 선형 안정기와 마찬가지로 직렬 및 병렬 형태로 존재합니다. 이러한 모델에서 키의 역할은 트랜지스터에 의해 수행됩니다.

안정화 장치의 활성 지점은 활성 영역을 통과하는 컷오프 또는 포화 영역에 거의 일정하게 위치하므로 트랜지스터에서 열이 거의 방출되지 않으므로 스위칭 레귤레이터의 효율이 높습니다.

안정화는 펄스 지속 시간을 변경하고 주파수를 제어하여 수행됩니다. 결과적으로 주파수-펄스, 즉 폭 조절이 구분됩니다. 스위칭 안정기는 결합 펄스 모드에서 작동합니다.

펄스 폭 제어가 있는 안정화 장치에서 펄스 주파수는 일정한 값을 가지며 펄스 지속 시간은 일정하지 않은 값입니다. 주파수 펄스 제어 장치에서 펄스 지속 시간은 변경되지 않고 주파수만 변경됩니다.

장치의 출력에서 ​​전압은 각각 리플 형태로 표시되며 소비자에게 공급하기에 적합하지 않습니다. 소비자의 부하에 전원을 공급하기 전에 수평을 맞춰야 합니다. 이를 위해 스위칭 안정기의 출력에 평준화 용량 성 필터가 장착됩니다. 그들은 다중 링크, L 자형 및 기타입니다.

부하에 적용되는 평균 전압은 다음 공식으로 계산됩니다.

  • Ti는 기간의 길이입니다.
  • ti는 펄스 지속 시간입니다.
  • Rн - 소비자의 저항 값, 옴.
  • 나(t) - 부하를 통과하는 전류 값, 암페어.

인덕턴스에 따라 다음 펄스가 시작될 때까지 전류가 필터를 통해 흐르는 것을 멈출 수 있습니다. 이 경우 교류 작동 모드에 대해 이야기하고 있습니다. 전류는 또한 더 흐를 수 있으며, 이 경우 직류로 작동하는 것을 의미합니다.

전력 펄스에 대한 부하 감도가 증가하면 인덕터 권선 및 전선의 상당한 손실에도 불구하고 정전류 모드가 수행됩니다. 장치 출력의 펄스 크기가 중요하지 않은 경우 교류로 작동하는 것이 좋습니다.

작동 원리

일반적으로 스위칭 조정기는 조정 장치가있는 스위칭 변환기, 발전기, 출력에서 ​​\u200b\u200b전압 펄스를 줄이는 등화 필터, 입력 전압과 출력 전압의 차이 신호를 공급하는 비교 장치를 포함합니다.

전압 안정기의 주요 부분 다이어그램이 그림에 나와 있습니다.

장치 출력의 전압은 기준 전압과 함께 비교 장치에 공급됩니다. 결과는 비례 신호입니다. 증폭 후 발전기에 공급됩니다.

발생기에서 조정될 때 차동 아날로그 신호는 일정한 주파수와 가변 지속 시간을 갖는 맥동으로 수정됩니다. 주파수 펄스를 조절할 때 펄스 지속 시간은 일정한 값을 갖습니다. 신호의 속성에 따라 생성기의 펄스 주파수를 변경합니다.

발전기에서 생성된 제어 펄스는 변환기 요소로 전달됩니다. 제어 트랜지스터는 키 모드에서 작동합니다. 발전기 펄스의 주파수 또는 간격을 변경하여 부하 전압을 변경할 수 있습니다. 컨버터는 제어 펄스의 속성에 따라 출력 전압 값을 수정합니다. 이론에 따르면 주파수 및 폭 조정 장치에서는 소비자의 전압 펄스가 없을 수 있습니다.

릴레이 작동 원리를 사용하면 스태빌라이저에 의해 제어되는 신호가 트리거를 사용하여 생성됩니다. 장치에 일정한 전압이 공급되면 키 역할을 하는 트랜지스터가 열리고 출력 전압이 증가합니다. 비교 장치는 특정 상한에 도달하면 트리거 상태를 변경하고 제어 트랜지스터가 차단으로 전환되는 차이 신호를 결정합니다.

출력 전압이 감소합니다. 전압이 하한으로 떨어지면 비교 장치가 차이 신호를 결정하고 트리거를 다시 전환하고 트랜지스터가 다시 포화 상태에 들어갑니다. 장치 부하의 전위차가 증가합니다. 따라서 릴레이 유형의 안정화를 사용하면 출력 전압이 상승하여 평준화됩니다. 비교기에서 전압 값의 진폭을 조정하여 트리거 제한을 조정합니다.

릴레이 형 안정 장치는 주파수 및 폭 조절 장치와 달리 반응 속도가 증가합니다. 이것이 그들의 장점입니다. 이론적으로 릴레이 유형의 안정화를 사용하면 장치의 출력에 항상 펄스가 있습니다. 이것이 그들의 단점입니다.

부스트 안정제

스위칭 승압 안정기는 전위차가 장치 입력 전압보다 높은 부하와 함께 사용됩니다. 스태빌라이저는 전원 공급 장치와 부하 사이에 갈바닉 절연이 없습니다. 수입 승압 안정기는 부스트 컨버터라고합니다. 이러한 장치의 주요 부분:

트랜지스터는 포화되고 전류는 양극에서 저장 인덕터인 트랜지스터를 통해 회로를 통과합니다. 이 경우 인덕터의 자기장에 에너지가 축적됩니다. 부하 전류는 커패시턴스 C1의 방전만 생성할 수 있습니다.

트랜지스터에서 꺼지는 전압을 끕니다. 동시에 차단 위치에 들어가므로 자체 유도 EMF가 스로틀에 나타납니다. 입력 전압과 직렬로 전환되고 다이오드를 통해 소비자에게 연결됩니다. 전류는 다이오드와 부하를 통해 양극에서 인덕터로 회로를 통해 흐릅니다.

이 순간 인덕티브 초크의 자기장은 에너지를 생성하고 커패시턴스 C1은 트랜지스터가 포화 모드에 들어간 후 소비자의 전압을 유지하기 위해 에너지를 비축합니다. 인덕터는 에너지 비축용이며 전원 필터로 작동하지 않습니다. 트랜지스터에 다시 전압이 가해지면 열리고 전체 프로세스가 다시 시작됩니다.

슈미트 트리거가 있는 안정기

이러한 유형의 임펄스 장치는 가장 작은 구성 요소 세트로 고유한 특성을 갖습니다. 디자인의 주요 역할은 트리거에 의해 수행됩니다. 그것은 비교기를 포함합니다. 비교기의 주요 작업은 출력 전위차의 크기를 허용 가능한 최대값과 비교하는 것입니다.

슈미트 트리거가 있는 장치의 작동 원리는 최고 전압이 증가하면 전자 키가 열리면서 트리거가 제로 위치로 전환된다는 것입니다. 한 번에 스로틀이 방전됩니다. 전압이 가장 낮은 값에 도달하면 하나씩 스위칭이 수행됩니다. 이렇게 하면 키가 닫히고 전류가 적분기로 전달됩니다.

이러한 장치는 단순화된 회로가 다르지만 스위칭 조정기는 승압 및 강압만 가능하므로 특수한 경우에 사용할 수 있습니다.

스텝다운 스태빌라이저

전압 감소로 작동하는 스위칭 유형 안정기는 소형이고 강력한 전류 공급 장치입니다. 동시에 동일한 값의 일정한 전압으로 소비자 간섭에 대한 민감도가 낮습니다. 강압 장치에는 출력과 입력의 갈바닉 절연이 없습니다. 가져온 장치를 초퍼라고 합니다. 이러한 장치의 출력 전력은 입력 전압보다 지속적으로 낮습니다. 강압형 스위칭 안정기의 다이어그램이 그림에 나와 있습니다.

포화 상태가 될 트랜지스터의 소스와 게이트를 구동하는 전압을 연결합니다. 이퀄라이제이션 초크와 부하를 통해 양극에서 회로를 통해 전류를 전달합니다. 순방향으로 다이오드를 통해 전류가 흐르지 않습니다.

키 트랜지스터를 끄는 제어 전압을 끕니다. 그 후에는 컷오프 위치에 있게 됩니다. 이퀄라이징 인덕터의 유도 기전력은 인덕터의 부하를 통해 공통 도체, 다이오드를 따라 회로를 통과하고 다시 인덕터로 오는 전류 변경 경로를 차단합니다. 커패시턴스 C1이 방전되고 출력에서 ​​전압을 유지합니다.

잠금 해제 전위차가 트랜지스터의 소스와 게이트 사이에 적용되면 포화 모드로 들어가고 전체 체인이 다시 반복됩니다.

반전 안정제

반전 유형의 스위칭 안정기는 소비자를 일정한 전압으로 연결하는 데 사용되며 그 극은 장치 출력의 전위차 극과 반대 방향입니다. 그 값은 스태빌라이저의 설정에 따라 주전원보다 높고 주전원보다 낮을 수 있습니다. 전원 공급 장치와 부하 사이에는 갈바닉 절연이 없습니다. 반전 유형의 수입 장치를 벅-부스트 컨버터라고합니다. 이러한 장치의 출력에서 ​​전압은 항상 더 낮습니다.

소스와 게이트 사이의 트랜지스터를 여는 제어 전위차를 연결합시다. 그것은 열리고 전류는 트랜지스터를 통해 플러스에서 마이너스로 초크를 통해 회로를 통해 흐릅니다. 이 과정에서 인덕터는 자기장의 도움으로 에너지를 비축합니다. 트랜지스터의 키에서 제어 전위차를 끄면 닫힙니다. 전류는 인덕터에서 부하인 다이오드를 거쳐 원래 위치로 돌아갑니다. 커패시터의 예비 에너지와 자기장은 부하를 위해 소비됩니다. 소스와 게이트에 다시 트랜지스터의 전원을 켭니다. 트랜지스터가 다시 포화되고 프로세스가 반복됩니다.

장점과 단점

모든 장치와 마찬가지로 모듈식 스위칭 조정기는 완벽하지 않습니다. 따라서 장단점이 있습니다. 주요 이점을 살펴보겠습니다.

  • 정렬을 쉽게 달성합니다.
  • 원활한 연결.
  • 컴팩트한 치수.
  • 출력 전압 안정성.
  • 광범위한 안정화.
  • 효율성 증가.

장치의 단점:

  • 복잡한 디자인.
  • 장치의 신뢰성을 감소시키는 많은 특정 구성 요소.
  • 보상 전원 장치를 사용할 필요성.
  • 수리 작업의 복잡성.
  • 다량의 주파수 간섭 발생.

허용 주파수

스위칭 스태빌라이저의 작동은 상당한 변환 빈도로 가능합니다. 이것은 네트워크 변압기가 있는 장치와 구별되는 주요 기능입니다. 이 매개변수를 늘리면 가장 작은 치수를 얻을 수 있습니다.

대부분의 장치에서 주파수 간격은 20-80kHz입니다. 그러나 PWM 및 주요 장치를 선택할 때 전류의 높은 고조파를 고려해야 합니다. 매개변수의 상한은 무선 주파수 장치에 적용되는 특정 요구 사항에 의해 제한됩니다.

트랜지스터의 집에서 만든 펄스 DC-DC 전압 변환기 구성표, 7가지 예.

고효율로 인해 스위칭 전압 안정기는 일반적으로 더 복잡하고 더 많은 요소를 포함하지만 최근에 더 널리 보급되었습니다.

펄스 안정기에 공급되는 에너지의 극히 일부만이 열 에너지로 변환되기 때문에 출력 트랜지스터가 덜 가열되므로 방열판 면적을 줄임으로써 장치의 무게와 크기가 줄어 듭니다.

스위칭 조정기의 눈에 띄는 단점은 출력에 고주파 리플이 존재하여 실제 사용 영역이 크게 좁아진다는 것입니다. 대부분의 경우 스위칭 조정기는 디지털 미세 회로의 장치에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.

강압 스위칭 전압 조정기

출력 전압이 입력 전압보다 낮은 스태빌라이저는 3개의 트랜지스터(그림 1)에 조립할 수 있으며, 그 중 2개(VT1, VT2)는 주요 규제 요소를 형성하고 세 번째(VTZ)는 오류 신호 증폭기입니다.

쌀. 1. 효율이 84%인 스위칭 전압 조정기의 구성.

장치는 자체 진동 모드에서 작동합니다. 복합 트랜지스터 VT1의 콜렉터에서 커패시터 C2를 통해 포지티브 피드백 전압이 트랜지스터 VT2의 기본 회로로 들어갑니다.

비교 요소와 불일치 신호의 증폭기는 VTZ 트랜지스터의 캐스케이드입니다. 이미 터는 기준 전압 소스 (제너 다이오드 VD2 및베이스)에 출력 전압 분배기 R5-R7에 연결됩니다.

스위칭 스태빌라이저에서 조정 요소는 키 모드에서 작동하므로 키의 듀티 사이클을 변경하여 출력 전압을 조정합니다.

트랜지스터 VTZ의 신호에 의해 트랜지스터 VT1을 켜거나 끄면 트랜지스터 VT2가 제어됩니다. 트랜지스터 VT1이 열리는 순간 인덕터 L1에는 부하 전류의 흐름으로 인해 전자기 에너지가 저장됩니다.

트랜지스터를 닫은 후 다이오드 VD1을 통해 저장된 에너지가 부하에 공급됩니다. 스태빌라이저의 출력 전압 리플은 필터 L1, NW에 의해 평활화됩니다.

스태빌라이저의 특성은 전적으로 트랜지스터 VT1과 다이오드 VD1의 특성에 따라 결정되며 속도는 최대이어야합니다. 입력 전압 24V, 출력 전압 15V, 부하 전류 1A에서 측정된 효율은 84%였습니다.

인덕터 L1은 자기 투자율이 100인 K26x16x12 페라이트 링에 직경 0.63mm의 와이어를 100회 감았습니다. 바이어스 전류 1A에서 인덕턴스는 약 1mH입니다.

+5V로 강압 DC-DC 전압 변환기

간단한 스위칭 조정기의 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. 2. 인덕터 L1 및 L2는 M2000NM 페라이트로 만든 B22 외장 자기 코어에 배치된 플라스틱 프레임에 감겨 있습니다.

초크 L1에는 7개의 와이어 PEV-1 0.35 묶음의 18번 턴이 포함되어 있습니다. 0.8mm 두께의 개스킷이 자기 회로의 컵 사이에 삽입됩니다.

인덕터 권선 L1의 활성 저항은 27mΩ입니다. 초크 L2에는 PEV-1 0.35 와이어 10개 묶음이 9번 감겨 있습니다. 컵 사이의 간격은 0.2mm이고 권선의 활성 저항은 13mΩ입니다.

개스킷은 단단한 내열성 재료 (textolite, 운모, 전기 판지)로 만들 수 있습니다. 자기 회로의 컵을 고정하는 나사는 비자성 재료로 만들어져야 합니다.

쌀. 2. 효율이 60%인 간단한 키 전압 조정기의 구성.

스태빌라이저를 설정하기 위해 저항이 5 ... 7 옴이고 전력이 10 와트 인 부하가 출력에 연결됩니다. 저항 R7을 선택하면 공칭 출력 전압이 설정되고 부하 전류가 3A로 증가하고 커패시터 C4의 값을 선택하면 생성 주파수가 설정됩니다(약 18 ... 20 kHz). 커패시터 C3의 고주파 전압 서지는 최소화됩니다.

안정기의 출력 전압은 저항 R7의 값을 높이고 작동 주파수에 대한 새 값을 설정하여 8 ... 10V로 높일 수 있습니다. 이 경우 VTZ 트랜지스터에서 소비되는 전력도 증가합니다.

스위칭 안정기 회로에서는 전해 커패시터 K52-1을 사용하는 것이 바람직합니다. 필요한 커패시턴스 값은 커패시터를 병렬로 연결하여 얻습니다.

주요 기술적 특성:

  • 입력 전압, V - 15 ... 25.
  • 출력 전압, V - 5.
  • 최대 부하 전류, A - 4.
  • 입력 전압의 전체 범위 mV에서 -50 이하의 부하 전류 4A에서 출력 전압 리플.
  • 효율성, %, - 60 이상.
  • 입력 전압 20b 및 부하 전류 3A, kHz - 20에서 작동 주파수.

+ 5V용 스위칭 레귤레이터의 개선된 버전

A. A. Mironov(그림 3)의 새로운 설계에서 이전 버전의 스위칭 안정기와 비교하여 임펄스 부하에 노출되었을 때 과도 프로세스의 효율성, 출력 전압 안정성, 지속 시간 및 특성과 같은 특성이 개선되고 개선되었습니다.

쌀. 3. 스위칭 전압 조정기의 구성.

프로토 타입 (그림 2) 작동 중에 복합 키 트랜지스터를 통해 소위 통과 전류가 발생하는 것으로 나타났습니다. 이 전류는 비교 노드의 신호에서 주요 트랜지스터가 열리고 스위칭 다이오드가 아직 닫히지 않은 순간에 나타납니다. 이러한 전류의 존재는 트랜지스터 및 다이오드 가열에 대한 추가 손실을 유발하고 장치의 효율을 감소시킵니다.

또 다른 단점은 한계에 가까운 부하 전류에서 출력 전압의 상당한 리플입니다. 잔물결을 방지하기 위해 스태빌라이저에 추가 출력 LC 필터(L2, C5)가 도입되었습니다(그림 2).

인덕터(L2)의 능동 저항을 줄이는 것만으로 부하 전류의 변화에 ​​따른 출력 전압의 불안정성을 줄일 수 있다.

과도 프로세스의 역학 개선(특히 기간 단축)은 인덕터의 인덕턴스를 줄여야 할 필요성과 관련이 있지만 이는 필연적으로 출력 전압 리플을 증가시킵니다.

따라서이 출력 필터를 제외하고 커패시터 C2의 커패시턴스를 5 ~ 10 배 증가시키는 것이 좋습니다 (여러 커패시터를 배터리에 병렬로 연결하여).

원래 스태빌라이저의 회로 R2, C2(그림 6.2)는 실제로 출력 전류 감소 기간을 변경하지 않으므로 제거할 수 있으며(저항 R2 닫기) 저항 R3의 저항을 증가시킬 수 있습니다. 820옴까지.

그러나 입력 전압이 15 6에서 25 6으로 증가하면 저항 R3(원래 장치에서)을 통해 흐르는 전류는 1.7배 증가하고 소산 전력은 3배(최대 0.7W) 증가합니다. ).

출력 회로에 따라 하부 저항 R3(수정된 스태빌라이저의 회로에서 저항 R2임)를 커패시터 C2의 양극 단자에 연결하면 이 효과가 약화될 수 있지만 저항 R2(그림 3)는 반드시 620옴으로 줄입니다.

관통 전류를 처리하는 효과적인 방법 중 하나는 열린 키 트랜지스터를 통과하는 전류의 상승 시간을 늘리는 것입니다.

그런 다음 트랜지스터가 완전히 열리면 VD1 다이오드를 통과하는 전류가 거의 0으로 감소합니다. 이는 키 트랜지스터를 통과하는 전류의 모양이 삼각형에 가까우면 달성할 수 있습니다.

계산에서 알 수 있듯이 이러한 형태의 전류를 얻으려면 저장 인덕터 L1의 인덕턴스가 30μH를 초과하지 않아야 합니다.

또 다른 방법은 KD219B(쇼트키 배리어 포함)와 같은 더 빠른 스위칭 다이오드 VD1을 사용하는 것입니다. 이러한 다이오드는 기존 실리콘 고주파 다이오드에 비해 동일한 순방향 전류에서 더 빠른 속도와 더 적은 전압 강하를 나타냅니다. 커패시터 C2 유형 K52-1.

키 트랜지스터의 작동 모드를 변경하여 장치 매개 변수를 개선할 수도 있습니다. 원래의 개선 된 스태빌라이저에서 강력한 VTZ 트랜지스터 작동의 특징은 포화 모드가 아닌 활성 모드에서 작동하므로 전류 전달 계수가 높고 빠르게 닫힙니다.

그러나 열린 상태에서 증가된 전압으로 인해 소산 전력은 달성 가능한 최소값보다 1.5 ~ 2배 높습니다.

VT2 트랜지스터의 이미 터에 (양 전원 와이어에 비해) 바이어스 전압을 적용하여 키 트랜지스터의 전압을 줄일 수 있습니다 (그림 3 참조).

스태빌라이저를 조정할 때 필요한 바이어스 전압 값을 선택합니다. 주 변압기에 연결된 정류기에 의해 전원이 공급되는 경우 변압기에 별도의 권선을 제공하여 바이어스 전압을 얻을 수 있습니다. 그러나 이 경우 바이어스 전압은 주전원 전압과 함께 변경됩니다.

안정적인 바이어스 전압을 갖는 변환기 회로

안정적인 바이어스 전압을 얻기 위해서는 스태빌라이저를 수정해야 하며(그림 4), 추가 권선 II를 감아 인덕터를 변압기 T1으로 전환해야 합니다. 키 트랜지스터가 닫히고 다이오드 VD1이 열리면 권선 I의 전압은 다음 식으로 결정됩니다. U1=UByx + U VD1.

이때 출력 전압과 다이오드 양단의 전압은 권선 II의 입력 전압 값에 관계없이 약간 변하기 때문에 전압은 거의 안정적입니다. 정류 후 트랜지스터 VT2 (및 VT1)의 이미 터에 공급됩니다.

쌀. 4. 수정된 스위칭 전압 조정기의 구성.

수정 된 스태빌라이저의 첫 번째 버전에서는 열 손실이 14.7 %, 두 번째 버전에서는 24.2 % 감소하여 방열판에 키 트랜지스터를 설치하지 않고도 최대 4A의 부하 전류에서 작동 할 수 있습니다.

옵션 1의 스태빌라이저(그림 3)에서 L1 초크에는 8개의 PEV-1 0.35 와이어 묶음으로 감긴 11개의 권선이 포함되어 있습니다. 권선은 2000NM 페라이트로 만든 B22 장갑 자기 회로에 배치됩니다.

컵 사이에 0.25mm 두께의 텍스타일로 만든 개스킷을 놓아야 합니다. 옵션 2의 스태빌라이저(그림 4)에서 변압기 T1은 인덕터 코일 L1에 PEV-1 0.35 와이어를 두 번 감아 형성됩니다.

게르마늄 다이오드 D310 대신 KD212A 또는 KD212B와 같은 실리콘을 사용할 수 있으며 권선 II의 권수는 3으로 증가해야 합니다.

PWM이 있는 DC 전압 조정기

펄스 폭 제어 스태빌라이저(그림 5)는 원칙적으로 에 설명된 스태빌라이저와 유사하지만 부하 전압이 초과되거나 전류가 증가할 때 키 요소가 닫히는 방식으로 연결된 두 개의 피드백 회로가 있습니다. 로드에 의해 소비됩니다.

장치의 입력에 전원이 공급되면 저항 R3을 통해 흐르는 전류가 트랜지스터 VT.1, VT2에 의해 형성된 핵심 요소를 열어 전류가 회로 트랜지스터 VT1 - 인덕터 L1 - 부하 - 저항에 나타납니다. R9. 커패시터 C4는 충전되고 에너지는 인덕터 L1에 의해 저장됩니다.

부하 저항이 충분히 크면 전압이 12B에 도달하고 VD4 제너 다이오드가 열립니다. 이로 인해 트랜지스터 VT5, VTZ가 열리고 핵심 요소가 닫히고 다이오드 VD3의 존재로 인해 초크 L1이 축적 된 에너지를 부하에 제공합니다.

쌀. 5. 최대 89%의 효율로 펄스 폭을 제어하는 ​​스태빌라이저 구성.

스태빌라이저 사양:

  • 입력 전압 - 15 ... 25V.
  • 출력 전압 - 12V
  • 정격 부하 전류 - 1A
  • 1A - 0.2V의 부하 전류에서 출력 전압 리플. 효율(UBX \u003d 18 6, In \u003d 1A에서) - 89%.
  • 부하 회로를 닫는 모드에서 UBX=18V에서 소비되는 전류는 0.4A입니다.
  • 출력 단락 전류(UBX = 18 6에서) - 2.5A.

인덕터를 통과하는 전류가 감소하고 커패시터 C4가 방전됨에 따라 부하의 전압도 감소하여 트랜지스터 VT5, VTZ가 닫히고 핵심 요소가 열립니다. 또한 안정제의 공정이 반복된다.

진동 과정의 주파수를 줄이는 커패시터 C3는 스태빌라이저의 효율을 높입니다.

낮은 부하 저항으로 스태빌라이저의 진동 과정이 다르게 발생합니다. 부하 전류가 증가하면 저항 R9 양단의 전압 강하가 증가하여 트랜지스터 VT4가 열리고 핵심 요소가 닫힙니다.

스태빌라이저의 모든 작동 모드에서 스태빌라이저가 소비하는 전류는 부하 전류보다 적습니다. 트랜지스터 VT1은 40x25mm 크기의 방열판에 설치해야 합니다.

인덕터 L1은 1500NMZ 페라이트로 만든 B22 컵 자기 회로에 배치된 3개의 PEV-2 0.47 전선 묶음의 20회전입니다. 자기 코어에는 비자성 재료로 만들어진 0.5mm 두께의 간극이 있습니다.

스태빌라이저는 다양한 출력 전압 및 부하 전류에 대해 쉽게 재구성할 수 있습니다. 출력 전압은 제너 다이오드 VD4 유형을 선택하여 설정되며 최대 부하 전류는 저항 R9 저항의 비례 변화 또는 별도의 파라 메트릭 스태빌라이저에서 VT4 트랜지스터의베이스에 작은 전류를 적용하여 설정됩니다. 가변저항을 통해

출력 전압 리플의 수준을 줄이려면 그림 1의 회로에 사용된 것과 유사한 LC 필터를 사용하는 것이 좋습니다. 2.

변환 효율이 69...72%인 스위칭 전압 조정기

스위칭 전압 조정기(그림 6)는 트리거 장치(R3, VD1, VT1, VD2), 기준 전압 소스 및 비교 장치(DD1.1, R1), DC 증폭기(VT2, DD1.2, VT5), 트랜지스터 키(VTZ, VT4), 스위칭 다이오드(VD3, L2) 및 필터가 있는 유도 에너지 저장 장치 - 입력(L1, C1, C2) 및 출력(C4, C5, L3, C6). 유도 에너지 저장 장치의 스위칭 주파수는 부하 전류에 따라 1.3...48kHz 범위에 있습니다.

쌀. 6. 변환 효율이 69 ~ 72%인 스위칭 전압 안정기의 구성.

모든 인덕터 L1 - L3은 동일하며 컵 사이의 간격이 약 0.2mm인 2000NM 페라이트로 만든 B20 외장 자기 회로에 감겨 있습니다.

정격 출력 전압은 입력 전압이 8에서 60b로 변경되고 변환 효율이 69...72%일 때 5V입니다. 안정화 계수 - 500.

0.7A의 부하 전류에서 출력 전압 리플의 진폭은 5mV 이하입니다. 출력 임피던스 - 20mΩ. 최대 부하 전류(VT4 트랜지스터 및 VD3 다이오드용 방열판 제외)는 2A입니다.

12V용 스위칭 전압 조정기

20 ... 25 V의 입력 전압에서 스위칭 전압 조정기(그림 6.7)는 1.2 A의 부하 전류에서 출력에서 ​​12 V의 안정적인 전압을 제공합니다.

최대 2mV의 출력 리플. 고효율로 인해 장치는 방열판을 사용하지 않습니다. 인덕터 L1의 인덕턴스는 470μH이다.

쌀. 7. 리플이 작은 스위칭 전압 조정기의 구성.

트랜지스터 아날로그: VS547 - KT3102A] VS548V - KT3102V. 트랜지스터 VS807 - KT3107의 대략적인 아날로그; BD244 - KT816.

TL494 칩의 스위칭 전원 공급 장치 200W 강압 - 회로도, 인쇄 회로 기판 및 설명. 이것은 인기있는 m / s TL494의 스위칭 레귤레이터의 개선된 버전입니다.

  • 입력 전압 2x18~30V AC
  • 출력 전압은 0-25V DC 범위의 전위차계로 조정 가능
  • 전위차계로 조정 가능한 전류 제한
  • R=0.01옴용 - 5~20A
  • R=0.1옴의 경우 - 0.1~5A

큰 전류는 저항 R에서 너무 많은 전력 손실을 유발하므로 저항을 줄입니다. 컨버터 회로의 효율은 매우 좋습니다. 100와트에서 방열판은 약간만 가열됩니다. 빨간색 LED는 전류 안정화를 나타내고 녹색 LED는 전압 안정화를 나타냅니다. 10A 저항 부하로 테스트했습니다. 예상대로 작동합니다.

펄스 조절 인버터 방식

계획의 두 번째 버전

회로 기판 - 도면

다이어그램에 표시된 스태빌라이저는 14.4V로 설정되어 충전기로 사용되므로 전압이 16V 인 커패시터가 사용됩니다.입력 35V-출력 14.4V에서 변압기는 회전 마진으로 감겨 있습니다. , 원하는 경우 전압을 높일 수 있습니다. 그러나 38세 이상은 너무 많다. 마이크로 회로는 데이터 시트에 따라 44VDC만 견딜 수 있습니다. 변환기의 작동 주파수는 100kHz입니다.

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