Ridicătoare și coborâtoare de tensiune

În zilele noastre, cele mai importante dispozitive electronice cu care interacționăm zi de zi , cum ar fi telefoanele celulare, tabletele și laptopurile sunt alimentate de baterii care necesită o autonomie foarte mare. Au o mulțime de circuite electronice care funcționează cu diferite niveluri de tensiune, ceea ce a creat necesitatea de a avea circuite capabile să gestioneze și să distribuie tensiunile necesare pentru funcționarea corectă a dispozitivelor electronice.În ceea ce privește scenariul actual, în ceea ce privește cerințele noilor dispozitive electronice, există o nevoie tot mai mare de îmbunătățire a eficienței generale a unui sistem prin dezvoltarea acestor blocuri de gestionare și distribuție de energie care să permită reducerea la minimum a pierderilor. 

Principiul de lucru al unui transformator:

Transformator alimentat la AC

Principiul după care funcționează transformatorul este Legea Faraday a inducției electromagnetice sau inducția reciprocă între două bobine. Transformatorul este format din două înfășurări separate așezate peste miezul de oțel laminat.

Înfășurarea la care este conectată alimentarea cu curent alternativ se numește înfășurare primară iar înfășurarea secundară este cea care este conectata la sarcina. Funcționează pe curent alternativ doar pentru că este necesar un flux alternativ pentru inducerea reciprocă între cele două înfășurări.

Atunci când alimentarea de curent alternativ este dată înfășurării primare cu o tensiune V1, un flux alternativ ϕ se instalează în miezul transformatorului, care se leagă de înfășurarea secundară și, ca urmare a acesteia, un câmp electromagnetic este indus în el. Direcția acestui câmp electromagnetic indus este opus tensiunii V1 aplicate,  din cauza legii Lenz prezentată în figura de mai jos:

Atunci când alimentarea de curent alternativ este dată înfășurării primare cu o tensiune de V1, un flux alternativ ϕ se instalează în miezul transformatorului, care se leagă de înfășurarea secundară și ca urmare a acestuia, un câmp electromagnetic este indus în el numit reciproc câmp electromagnetic indus . Direcția acestui câmp electromagnetic indus este opusă tensiunii V1 aplicate, din cauza legii Lenz prezentată în figura de mai jos:

Fizic, nu există nicio conexiune electrică între cele două înfășurări, dar acestea sunt conectate magnetic. Prin urmare, energia electrică este transferată din circuitul primar în circuitul secundar prin inductanță reciprocă.

Câmpul electromagnetic indus în înfășurările primare și secundare depind de viteza de modificare a legăturii de flux .

Transformator alimentat la DC:

După cum s-a discutat mai sus, transformatorul funcționează la alimentarea de curent alternativ și nu poate funcționa cu curent continuu. Dacă tensiunea nominală de curent continuu este aplicată pe înfășurarea primară, un flux de magnitudine constantă va fi configurat în miezul transformatorului și prin urmare, nu va exista o generare de câmp electromagnetic auto-indusă, în ceea ce privește legătura fluxului cu înfășurarea secundară trebuie să fie un flux alternativ necesar și nu un flux constant.

Rezistența înfășurării primare este foarte mică, iar curentul primar este ridicat. Deci acest curent este mult mai mare decât curentul de înfășurare primară cu sarcină completă nominală. Prin urmare, cantitatea de căldură produsă va fi mai mare și pierderea de curent curent (I2R) va fi mai mare.

Din această cauză, izolațiile înfășurărilor primare vor fi arse, iar transformatorul va fi deteriorat.

Ridicător de tensiune

Cu toții ne confruntăm cu situații neplăcute în care avem nevoie de o tensiune puțin mai mare decât pot furniza sursele noastre de alimentare. Avem nevoie de 12 volți, dar avem doar o baterie de 9 volți. Sau poate avem o alimentare de 3,3 V când integratul nostru are nevoie de 5V. 

În cele din urmă, ne punem întrebarea, este posibil să convertim o tensiune continuă în alta? Răspunsul este da. Este posibil să se transforme o tensiune continuă în alta, însă metodele sunt gandite într-un mod mai inteligent.

Acestea sunt denumite “modul de comutare”, deoarece, există un comutator cu semiconductor care se activează și se oprește foarte rapid.

Ce este un ridicător de tensiune ?

Un convertor de impuls este unul dintre cele mai simple tipuri de convertor în modul de comutare. După cum sugerează și numele, este nevoie de o tensiune de intrare și o creștere în tensiune. Tot ce constă este un inductor, un comutator cu semiconductor (în zilele noastre este un MOSFET), o diodă și un condensator. De asemenea, este nevoie de o sursă te curent continuu. 

Cum funcționează un convertor Boost?

Este timpul să respirăm cu adevărat, suntem pe cale să ne cufundăm în adâncurile electronice de putere. Putem spune de la început că este un domeniu foarte plăcut.

Pentru a înțelege funcționarea unui convertor de impuls, este obligatoriu să știți cum funcționează inductorii, MOSFET-urile, diodele și condensatorii.

Cu aceste cunoștințe, putem parcurge funcționarea convertorului de impuls pas cu pas.

PASUL 1

Aici, nu se întâmplă nimic. Condensatorul de ieșire este încărcat la tensiunea de intrare minus o cădere de diodă.

PASUL 2

Acum, este timpul să porniți comutatorul. Sursa noastră de semnal se ridică, pornind MOSFET. Tot curentul este redirecționat către MOSFET prin inductor. Rețineți că acest condensator de ieșire rămâne încărcat, întrucât nu se poate descărca prin intermediul diodei acum părtinitoare.

Sursa de alimentare nu este imediat scurtcircuitată, deoarece inductorul ridică relativ lent curentul. De asemenea, în jurul inductorului se construiește un câmp magnetic. Rețineți polaritatea tensiunii aplicate pe inductor.

Boost Converter Pasul 2 de lucru

PASUL 3

MOSFET este oprit și curentul inductorului este oprit brusc.

Însăși natura unui inductor este menținerea fluxului de curent neted; nu-i plac schimbările bruște ale curentului. Deci nu-i place să se oprească brusc curentul. Răspunde la aceasta generând o tensiune mare cu polaritatea opusă a tensiunii furnizate inițial cu ajutorul energiei stocate în câmpul magnetic pentru a menține fluxul de curent.

Dacă uităm de restul elementelor circuitului și observăm doar simbolurile de polaritate, observăm că inductorul acționează acum ca o sursă de tensiune în serie cu tensiunea de alimentare. Aceasta înseamnă că anodul diodei este acum la o tensiune mai mare decât catodul (amintiți-vă, capacul a fost deja încărcat la tensiunea de alimentare la început) și este îndreptat înainte.

Condensatorul de ieșire este acum încărcat la o tensiune mai mare decât înainte, ceea ce înseamnă că am urcat cu succes o tensiune continuă joasă la una mai mare!

Vă recomand să parcurgeți pașii încă o dată foarte încet și să-i înțelegeți intuitiv.

Acești pași se întâmplă de mii de ori (în funcție de frecvența oscilatorului) pentru a menține tensiunea de ieșire sub sarcină.

Coborâtor de tensiune

De multe ori în lumea electronică găsim nevoia de a reduce o tensiune continuă la una mai mică. De exemplu, este posibil să fie nevoie să alimentăm un microcontroler de 3,3 V de la o sursă de alimentare de 12 V. Soluția este simplă, adăugăm doar un regulator liniar de 3,3 V IC ca LD1117 cu o sursă de 12V și reglează tensiunea până la 3,3 V.

Introducere în domeniul scăzătoarelor de tensiune

Acest dispozitiv este denumit reductor de scăzător de tensiune. Este un tip de convertor DC-DC, astfel încât îndeplinește sarcina de a reduce tensiunea folosind câteva tranzistoare și o bobina. În imaginea de mai sus este prezentat un circuit tipic pentru convertoare de bucle.

Este destul de similar cu un convertor de impuls, dar plasarea inductorului și a tranzistorului sunt comutate. Comutatorul afișat în circuitul de mai sus va fi în mod normal un comutator electronic de putere ca MOSFET, IGBT sau BJT. Comutatorul va fi comutat (pornit și oprit) folosind un semnal PWM. 

Funcționarea scazatorului de tensiune este ușor similară cu cea a „întunecării” PWM. Cu toții am auzit despre luminile care poți sa le reduci intensitatea  de la un semnal PWM. 

Funcționarea scazator de tensiune

PASUL 1:

Comutatorul este ON și permite trecerea fluxului de curent către condensatorul de ieșire, încărcându-l. Întrucât tensiunea din condensator nu poate crește instantaneu și din moment ce bobina limitează curentul de încărcare, tensiunea de-a lungul circuitului în timpul ciclului de comutare nu este tensiunea completă a sursei de alimentare.

PASUL 2:

Comutatorul devine OFF. Deoarece curentul din bobina nu se poate schimba brusc, bobina creează o tensiune peste el. Această tensiune permite încărcarea condensatorului și alimentează o sarcină prin diodă atunci când întrerupătorul este oprit, menținând curentul de ieșire pe întregul ciclu de comutare.

Aceste două etape continuă să se repete de multe mii de ori pe secundă, rezultând o ieșire continuă.

Coborâtoare de tensiune : 

NumeAlimentareIeșire

Modul Coborâre tensiune USB                   
4.5V-40V             5V

Modul coborâre tensiune 150W AC-DC                        
AC:100V-240V 24V

Modul Regulator Tensiune AMS1117 Step Down                    
4V-12V3.3V

Modul Regulator Tensiune AMS1117 Step Down               
6.5V-12V5V

Modul reglare tensiune la 9V                                                  
0V – 15V9V

Modul reglare tensiune la 3.3V S09                    
0-15V 3.3V

Modul reglare tensiune                     
0-15V 12V

Modul coborâre Tensiune                                   
6V-24V 5V

Coborâtoare-ridicatoare reglabile de tensiune 

Principiul de funcționare este printr-un regulator de tensiune reglabil care poate emite tensiuni reglabile de oriunde în intervalul pe care regulatorul de tensiune este proiectat să îl emită. Avand aceasta posibilitate sunt mult mai versatile decât ridicătoarele de tensiune si coboratoarele de tensiune convenționale care au o tensiune fixă la care îți aduc tensiunea.

NumeAlimentareIeșire

Modul coborâre – ridicare tensiune             
3.8V-32V                    1.2V-35V

Modul coborare-ridicare tensiune energie solară  
3.5V-28V          1.2V-26V

Modul coborâre – ridicare tensiune cu display  
3.5V-28V            1.2V-26V

Modul de reglare a tensiunii 8A 100W             
4V-40V           1.2V-36V

Modul ridicare tensiune 250W                          
10V-40V 10V-50V

Modul regulator tensiune 4000W 220V            
AC:110V-220V         0V-200V

Modul ridicător de tensiune cu Display LED      
3V-35V                   3.5-35V

Modul ridicare tensiune cu voltmetru digital         
4.5V-35V         4.5V-35V

Modul ridicare tensiune MT3608 2A                     
2V-24V                    28V

Modul ridicare tensiune XY-016 2A                        
2V-24V 28V

Modul coborâre tensiune LM2596 cu Display      
4V-40V               1.2V-37V

Modul ridicător de tensiune                                  
2V-24V 2V-28V

Modul Coborare Tensiune DC-DC Mini MP1584EN 
4.5V-28V      0.8V-20V

Modul ridicator tensiune USB                              
0.9V-5V 5.1V-5.2V

Modul coborâre tensiune LM317                             
4.2-40V 2V-35V

Modul coborare tensiune LM2596                          
4V-40V 1.2-35V

Modul coborâre tensiune reglabil 200W                    
8V-55V            1V-36V

Modul coborâtor tensiune LED                                
0-30V 1.25V-28V

Modul Coborâre Tensiune LED                        
5V-32V
1.2V-30V

Modul coborâre tensiune                                   
4.75V-23V
1.0V-17V

Modul Ridicare Tensiune 150W DC-DC       
10V-32V                     12V-35V

Ridicare tensiune:

NumeAlimentareIeșire

Modul mini ridicare tensiune 5V, 8V, 9V, 12V   
2.5V-5V         
5V/8V/9V/12V

Modul converter Step Up                                    
 1V-5V                        5V

Modul ridicare de tensiune DC-DC                
5V1200V

Va așteptăm cu întrebări și nelămuriri în secțiunea de comentarii.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *