Међутим, процес увек задржава однос П = И к В, што значи да како излаз претварача појачава улазни напон, излаз пропорционално пролази кроз смањење струје, што доводи до тога да је излазна снага готово увек једнака улазној снаге или мање од улазне снаге.
Како ради претварач појачања
Појачала претварач је врста СМПС или преклопног начина напајања који у основи ради са два активна полупроводника (транзистор и диода) и са најмање једном пасивном компонентом у облику кондензатора или индуктора или обоје за већу ефикасност.Индуктор се овде у основи користи за појачавање напона, а кондензатор је уведен за филтрирање флуктуација прекидача и за смањење мрешкања на излазу претварача.
Улазно напајање за које је можда потребно појачање или појачавање може се набавити из било ког одговарајућег извора једносмерне струје, као што су батерије, соларни панели, генератори засновани на мотору итд.
Принцип рада
Пригушница у појачивачем претварача игра важну улогу у појачавању улазног напона.
Кључни аспект који постаје одговоран за активирање појачаног напона од индуктора је због његовог својственог својства да се одупире или супротстави изненада индукованој струји преко њега, и због свог одговора на то стварањем магнетног поља и накнадним уништавањем магнетног поље. Уништавање доводи до ослобађања ускладиштене енергије.
Овај горњи поступак резултира складиштењем струје у индуктору и повратом ове ускладиштене струје преко излаза у облику задњег ЕМФ-а.
Кола покретачког склопа релејног транзистора може се сматрати одличним примером кола претварача појачања. Повратна диода повезана преко релеја уводи се за кратки спој повратних ЕМФ-ова из завојнице релеја и за заштиту транзистора кад год се искључи.
Ако се ова диода уклони и преко колектора / емитора транзистора повеже исправљач диодног кондензатора, појачани напон са завојнице релеја може се прикупити преко овог кондензатора.
Процес у дизајну појачала претварача резултира излазним напоном који је увек већи од улазног напона.
Конфигурација претварача појачања
Позивајући се на следећу слику, можемо видети стандардну конфигурацију појачала претварача, радни образац се може разумети као дат у:Када се приказани уређај (који би могао бити било који стандардни БЈТ или МОСФЕТ) укључи, струја из улазног напајања улази у индуктор и тече у смеру казаљке на сату кроз транзистор да би завршила циклус на негативном крају улазног напајања.
Током горе наведеног процеса, индуктор доживљава нагло увођење струје преко себе и покушава да се одупре приливу, што резултира складиштењем неке количине струје у њему кроз стварање магнетног поља.
У следећем следећем низу, када је транзистор ИСКЉУЧЕН, проводјење струје се прекида, али опет форсира наглу промену нивоа струје на индуктору. Индуктор реагује на то ударањем уназад или испуштањем ускладиштене струје. Пошто је транзистор у положају ИСКЉУЧЕНО, ова енергија проналази свој пут кроз диоду Д и преко приказаних излазних стезаљки у облику задњег ЕМФ напона.
Индуктор то изводи уништавањем магнетног поља које је раније било створено у њему док је транзистор био у режиму прекидача.
Међутим, горњи поступак ослобађања енергије спроводи се са супротним поларитетом, тако да улазни напон напајања сада постаје у серији са повратним напоном ЕМФ индуктора. И као што сви знамо да када се извори напајања спајају у низу, њихов нето напон се додаје да би се постигао већи комбиновани исход.
Исто се дешава у појачивачем претварача током режима пражњења индуктора, производећи излаз који може бити комбиновани резултат повратног ЕМФ напона индуктора и постојећег напона напајања, као што је приказано на горњем дијаграму
Овај комбиновани напон резултира појачаним излазом или појачаним излазом који проналази свој пут кроз диоду Д и попречни кондензатор Ц да би на крају достигао прикључено оптерећење.
Кондензатор Ц овде игра прилично важну улогу, током режима пражњења индуктора кондензатор Ц у њему складишти ослобођену комбиновану енергију, а током следеће фазе када се транзистор поново ИСКЉУЧИ, а индуктор је у режиму складиштења, кондензатор Ц покушава да одржи равнотежу снабдевањем терета сопственом ускладиштеном енергијом. Погледајте доњу слику.
Ово осигурава релативно стабилан напон за прикључено оптерећење које може да добије снагу током ОН и ОФФ периода транзистора.
Ако Ц није укључен, ова функција се отказује што резултира мањом снагом оптерећења и нижом стопом ефикасности.
Горе објашњени поступак се наставља док се транзистор укључује / искључује на датој фреквенцији, одржавајући ефекат појачане конверзије.
Начини рада
Претварачем појачања може се примарно управљати у два начина: континуираном режиму и прекидном режиму.У континуираном режиму, струја индуктора никада не сме да достигне нулу током процеса пражњења (док је транзистор ИСКЉУЧЕН).
То се дешава када је време УКЉ. / ИСКЉ. Транзистора димензионисано на такав начин да се индуктор увек брзо поново повеже са улазним напајањем преко укљученог транзистора, пре него што буде у стању да се потпуно испразни преко терета и кондензатора Ц.
То омогућава индуктору да доследно производи напон појачања ефикасном брзином.
У прекидном режиму, време укључивања транзисторског прекидача може бити толико широко удаљено да се индуктору може дозволити да се потпуно испразни и остане неактиван између периода укључивања транзистора, стварајући огромне валове напона на оптерећењу и кондензатору Ц.
То би могло учинити излаз мање ефикасним и са више флуктуација.
Најбољи приступ је израчунавање времена УКЉУЧИВАЊА / ИСКЉУЧЕЊА транзистора који даје максимални стабилни напон на излазу, што значи да морамо бити сигурни да је индуктор оптимално укључен тако да није ни пребрзо УКЉУЧЕН што му можда не дозвољава пражњење оптимално, нити га УКЉУЧАТИ врло касно, што би могло довести до неефикасне тачке.
Израчунавање, индуктивност, струја, напон и радни циклус у претварачу појачања
Овде ћемо разговарати само о континуираном режиму који је пожељнији начин управљања појачивачким претварачем, проценимо прорачуне укључене са појачивачким претварачем у непрекидном режиму:Док је транзистор у укљученој фази, улазни напон извора (
) примењује се преко индуктора индукујући струју ( 
) накупљају се кроз индуктор током одређеног временског периода, означеног са (т). То се може изразити следећом формулом: ΔИЛ / Δт = Вт / Л.
Док се стање транзистора ОН укључи, а транзистор ИСКЉУЧИ, струја која треба да се накупља у индуктору може се добити следећом формулом:
ΔИЛ (укључено) = 1 / Л 0ʃДТ
или
Ширина = ДТ (Ви) / Л
Где је Д радни циклус. Да бисте разумели његову дефиницију, можете се позвати на наш претходни б уцк претварач повезан пост
Л означава вредност индуктивности индуктора у Хенрију.
Сада, док је транзистор у ИСКЉУЧЕНОМ стању, и ако претпоставимо да диода нуди минимални пад напона на њему и кондензатор Ц довољно велик да може произвести готово константан излазни напон, тада ће излазна струја (
) може се закључити уз помоћ следећег израза Ви - Во = ЛдИ / дт
Такође, тренутне варијације (
) који се могу појавити на индуктору током његовог периода пражњења (искључено стање транзистора) може се дати као: ΔИЛ (искључено) = 1 / Л к ДТʃТ (Ви - Во) дт / Л = (Ви - Во) (1 - Д) Т / Л
Под претпоставком да претварач може да ради у релативно стабилним условима, може се претпоставити да је величина струје или енергија ускладиштена у индуктору током циклуса комутације (пребацивања) стабилна или са идентичном брзином, то се може изразити као:
Е = ½ Л к 2ИЛ
Горе наведено такође имплицира да би, будући да би струја током периода комутације, или на почетку стања УКЉУЧЕЊА и на крају стања ИСКЉУЧЕЊА, требало да буду идентичне, њихова резултујућа вредност промене тренутног нивоа требало би да буде нула, као изражено у наставку:
ΔИЛ (укључено) + ΔИЛ (искључено) = 0
Ако вредности ΔИЛ (укључено) и ΔИЛ (искључено) заменимо у горњој формули из претходних извода, добићемо:
ИЛ (укључено) - ΔИЛ (искључено) = Видт / Л + (Ви - Во) (1 - Д) Т / Л = 0
Даље поједностављивање овога даје следећи резултат: Во / Ви = 1 / (1 - Д)
или
Во = Ви / (1 - Д)
Горњи израз јасно идентификује да ће излазни напон у појачивачком претварачу увек бити већи од улазног напона напајања (у читавом опсегу радног циклуса, од 0 до 1)
Мијешајући појмове на бочним странама у горњој једначини добивамо једначину за одређивање радног циклуса у радном циклусу појачала претварача.
Д = 1 - Во / Ви
Горње процене дају нам различите формуле за одређивање различитих параметара укључених у операције претварача појачања, које се могу ефикасно користити за израчунавање и оптимизацију тачног дизајна претварача појачања.
Израчунајте ниво снаге претварача појачања
Следеће 4 смернице су потребне за израчунавање степена снаге претварача појачања:
1. Распон улазног напона: Вин (мин) и Вин (мак)
2. Минимални излазни напон: Воут
3. Највећа излазна струја: излаз (мак)
4. ИЦ круг запослен за изградњу претварача појачања.
То је често обавезно, једноставно зато што би требало узети одређене обрисе прорачуна који се можда не спомињу у техничком листу.
У случају да су та ограничења позната, апроксимација степена снаге је уобичајена
одржава се.
Процена највеће преклопне струје
Примарни корак за одређивање преклопне струје био би утврђивање радног циклуса Д за минимални улазни напон. Минимални улазни напон се користи углавном зато што то резултира највећом струјом прекидача.
Д = 1 - {Вин (мин) к н} / Воут ---------- (1)
Вин (мин) = минимални улазни напон
Воут = потребан излазни напон
н = ефикасност претварача, нпр. предвиђена вредност може бити 80%
Ефикасност се ставља у прорачун радног циклуса, једноставно зато што је од претварача потребно да представи и расипање снаге. Ова процена нуди разумнији радни циклус у поређењу са формулом без фактора ефикасности.
Морамо да омогућимо процењених 80% толеранције (што не би могло бити непрактично за појачање
ефикасност претварача у најгорем случају), треба размотрити или се евентуално упутити на део Конвенционалне карактеристике листа података изабраног претварача
Израчунавање валове струје
Накнадна радња за израчунавање највеће прекидачке струје била би проналажење мрешкасте струје индуктора.
У техничком листу претварача обично се говори о одређеним индукторима или о разним индукторима који раде са ИЦ. Због тога морамо користити или предложену вредност индуктора за израчунавање валовите струје, ако ништа није представљено у техничком листу, оној процењеној на листи индуктора.
С. избор ове напомене о програму за израчун степена снаге претварача појачања.
Делта И (л) = {Вин (мин) к Д} / ф (с) к Л ---------- (2)
Вин (мин) = најмањи улазни напон
Д = радни циклус измерен у једначини 1
ф (с) = најмања преклопна фреквенција претварача
Л = пожељна вредност индуктора
Накнадно се мора утврдити да ли би жељена ИЦ могла бити у могућности да пружи оптимални излаз
Тренутни.
Иоут (мак) = [И лим (мин) - Делта И (л) / 2] к (1 - Д) ---------- (3)
И лим (мин) = минимална вредност
тренутно ограничење укљученог прекидача (истакнуто у подацима
лист)
Делта И (л) = валовита струја индуктора измерена у ранијој једначини
Д = радни циклус израчунат у првој једначини
У случају да је процењена вредност за оптималну излазну струју одабраног ИЦ, Иоут (мак), испод очекиване највеће излазне струје система, заиста треба користити алтернативну ИЦ са мало већом контролом струје прекидача.
Под условом да је измерена вредност за Иоут (мак) вероватно за нијансу мања од очекиване, регрутовану ИЦ можете применити помоћу индуктора са већом индуктивношћу кад год је још увек у прописаној серији. Већа индуктивност смањује валовиту струју, па повећава максималну излазну струју са одређеним ИЦ.
Ако је утврђена вредност изнад најбоље излазне струје програма, израчунава се највећа преклопна струја у опреми:
Исв (мак) = Делта И (Л) / 2 + Иоут (мак) / (1 - Д) --------- (4)
Делта И (Л) = валовита струја индуктора измерена у другој једначини
Иоут (мак), = оптимална излазна струја битна у услужном програму
Д = радни циклус како је раније измерено
То је заправо оптимална струја, индуктор, затворени прекидач (и) поред спољне диоде су потребни да се супротставе.
Избор индуктора
Листи са подацима понекад дају бројне препоручене вредности индуктора. Ако је таква ситуација, пожељећете индуктор са овим опсегом. Што је већа вредност индуктора, повећана је максимална излазна струја углавном због смањене валовите струје.
Смањена вредност индуктора, умањена је величина решења. Имајте на уму да индуктор заиста треба да садржи бољу струју за разлику од максималне струје наведене у једначини 4 због чињенице да се струја убрзава смањењем индуктивности.
За елементе у којима није подељен опсег пригушнице, следећа слика представља поуздан прорачун за одговарајућу пригушницу
Л = Вин к (Воут - Вин) / Делта И (Л) к ф (с) к Воут --------- (5)
Вин = стандардни улазни напон
Воут = жељени излазни напон
ф (с) = минимална фреквенција укључивања претварача
Делта И (Л) = пројектована валовита струја индуктора, погледајте испод:
Пухала струја индуктора једноставно се не може измерити првом једначином, само зато што индуктор није препознат. Апроксимација звука за валовиту струју индуктора је 20% до 40% излазне струје.
Делта И (Л) = (0,2 до 0,4) к Иоут (мак) к Воут / Вин ---------- (6)
Делта И (Л) = пројектована валовита струја индуктора
Иоут (мак) = оптимални излаз
струја потребна за пријаву
Одређивање диоде исправљача
Да би смањили губитке, Сцхоттки диоде заиста треба сматрати добрим избором.
Напонска струја која се сматра потребном једнака је максималној излазној струји:
И (ф) = Иоут (мак) ---------- (7)
И (ф) = типично
предња струја исправљачке диоде
Иоут (мак) = оптимална излазна струја важна у програму
Сцхоттки диоде укључују знатно већу максималну струју у односу на нормалну вредност. Због тога повећана вршна струја у програму не представља велику бригу.
Други параметар који треба да се надгледа је расипање снаге диоде. Састоји се од руковања:
П (д) = И (ф) к В (ф) ---------- (8)
И (ф) = просечна предња струја исправљачке диоде
В (ф) = предњи напон исправљачке диоде
Подешавање излазног напона
Већина претварача додељује излазни напон отпорном разделном мрежом (која може бити уграђенатреба ли да буду стационарни претварачи излазног напона).
Са додељеним повратним напоном, В (фб), и струјом пристраности повратне спреге, И (фб), делилац напона има тенденцију да буде
израчунати.
Струја уз помоћ отпорног разделника могла би бити око сто пута масовнија од струје пристраности са повратном спрегом:
И (р1 / 2)> или = 100 к И (фб) ---------- (9)
И (р1 / 2) = струја током отпорног разделника на ГНД
И (фб) = струја пристраности повратне спреге из техничког листа
Ово повећава нетачност процене напона испод 1%. Струја је додатно знатно већа.
Главни проблем код мањих вредности отпорника је повећан губитак снаге у отпорном разделнику, осим што би релевантност могла бити донекле повишена.
Са горњим увјерењем, отпорници су израђени како је наведено у наставку:
Р2 = В (фб) / И (р1 / 2) ---------- (10)
Р1 = Р2 к [Воут / В (фб) - 1] ---------- (11)
Р1, Р2 = отпорни делилац.
В (фб) = повратни напон са техничког листа
И (р1 / 2) = струја због отпорног разделника на ГНД, утврђеног у једначини 9
Воут = планирани излазни напон
Избор улазног кондензатора
Најмање вредности за улазни кондензатор се обично дају у техничком листу. Ова најмања вредност је витална за стабилан улазни напон као резултат вршне струје која је предуслов за преклопно напајање.
Најприкладнија метода је употреба керамичких кондензатора са смањеним еквивалентним серијским отпором (ЕСР).
Диелектрични елемент мора бити Кс5Р или већи. У супротном, кондензатор би могао отпасти већи део свог капацитета због једносмерне пристрасности или температуре (видети референце 7 и 8).
Вредност би се у ствари могла повећати ако је можда улазни напон бучан.
Избор излазног кондензатора
Најбоља метода је лоцирање малих ЕСР кондензатора како би се умањило таласавање излазног напона. Керамички кондензатори су прави тип када је диелектрични елемент типа Кс5Р или ефикаснијиУ случају да претварач има спољну компензацију, може се применити било која врста кондензатора изнад заговараног најмањег у техничком листу, али некако мора да се изврши промена компензације за изабрани излазни капацитет.
Код интерно компензованих претварача потребно је навикнути препоручене вредности пригушнице и кондензатора, или би се подаци у техничком листу за прилагођавање излазних кондензатора могли усвојити са односом Л к Ц.
Са секундарном компензацијом, следеће једначине могу бити од помоћи у регулисању вредности излазног кондензатора за планирано таласање излазног напона:
Цоут (мин) = Иоут (мак) к Д / ф (с) к Делта Воут ---------- (12)
Пререз (мин) = најмањи излазни капацитет
Иоут (мак) = оптимална излазна струја употребе
Д = радни циклус израђен са једначином 1
ф (с) = најмања преклопна фреквенција претварача
Делта Воут = идеално мрешкање излазног напона
ЕСР излазног кондензатора повећава цртицу више мрешкања, унапред додељену једначином:
Делта Воут (ЕСР) = ЕСР к [Иоут (мак) / 1 -Д + Делта И (л) / 2] ---------- (13)
Делта Воут (ЕСР) = алтернативно валовитост излазног напона настало као последица ЕСР кондензатора
ЕСР = еквивалентни серијски отпор запосленог излазног кондензатора
Иоут (мак) = највећа излазна струја искоришћења
Д = радни циклус одгонетнут у првој једначини
Делта И (л) = валовита струја индуктора из једначине 2 или једначине 6
Једначине за процену степена снаге појачала претварача
Максимални радни циклус: Д = 1 - Вино (мин) к н / Воут ---------- (14)
Вин (мин) = најмањи улазни напон
Воут = очекивани излазни напон
н = ефикасност претварача, нпр. процењује се 85%
Пулсна струја индуктора:
Делта И (л) = Вин (мин) к Д / ф (с) к Л ---------- (15)
Вин (мин) = најмањи улазни напон
Д = радни циклус утврђен у једначини 14
ф (с) = номинална фреквенција укључивања претварача
Л = наведена вредност индуктора
Максимална излазна струја номиноване ИЦ:
Иоут (мак) = [Илим (мин) - Делта И (л)] к (1 - Д) ---------- (16)Илим (мин) = најмања вредност тренутне границе интегралне вештице (понуђена у техничком листу)
Делта И (л) = Струја таласа индуктора утврђена у једначини 15
Д = радни циклус процењен у једначини 14
Максимална преклопна струја специфична за апликацију
Исв (мак) = Делта И (л) / 2 + Иоут (мак) / (1 - Д) ---------- (17)Делта И (л) = пулсна струја индуктора процењена у једначини 15
Иоут (мак), = највећа могућа излазна струја потребна у услужном програму
Д = радни циклус рашчлањен у једначини 14
Приближавање индуктора:
Л = Вин к (Воут - Вин) / Делта И (л) к ф (с) к Воут ---------- (18)Вин = заједнички улазни напон
Воут = планирани излазни напон
ф (с) = најмања преклопна фреквенција претварача
Делта И (л) = пројектована валовита струја индуктора, видети једначину 19
Процена струје таласа индуктора:
Делта И (л) = (0,2 до 0,4) к Иоут (мак) к Воут / Вин ---------- (19)Делта И (л) = пројектована валовита струја индуктора
Иоут (мак) = највиша излазна струја важна у употреби
Типична предња струја исправљачке диоде:
И (ф) = Иоут (мак) ---------- (20)
Иоут (мак) = оптимална излазна струја одговарајућа у услужном програму
Распад снаге у исправљачкој диоди:
П (д) = И (ф)
к В (ф) ---------- (21)
И (ф) = типична предња струја исправљачке диоде
В (ф) = предњи напон исправљачке диоде
Струја коришћењем мреже отпорних разделника за позиционирање излазног напона:
И (р1 / 2)> или = 100 к И (фб) ---------- (22)И (фб) = струја пристраности повратне спреге из техничког листа
Вредност отпорника између ФБ пина и ГНД:
Р2 = В (фб) / И (р1 / 2) ---------- (23)
Вредност отпорника између ФБ пина и вентила:
Р1 = Р2 к [Воут / В (фб) - 1] ---------- (24)
В (фб) = повратни напон са техничког листа
И (р1 / 2) = струја
због отпорног разделника на ГНД, схваћеног у једначини 22
Воут = тражени излазни напон
Најмањи излазни капацитет, иначе унапред додељен у техничком листу:
Одсек (мин) = Иоут (мак) к Д / ф (с) к Делта И (л) ---------- (25)
Иоут (мак) = највећа могућа излазна струја програма
Д = радни циклус рашчлањен у једначини 14
ф (с) = најмања преклопна фреквенција претварача
Делта Воут = очекивано валовитост излазног напона
Прекомерни талас излазног напона због ЕСР:
Делта Воут (еср) = ЕСР к [Иоут (мак) / (1 - Д) + Делта И (л) / 2 ---------- (26)
ЕСР = паралелни серијски отпор запосленог излазног кондензатора
Иоут (мак) = оптимална излазна струја употребе
Д = радни циклус утврђен у једначини 14
Делта И (л) = валовита струја индуктора из једначине 15 или једначине 19
Претходно: Направите овај електрични круг за скутер / рикшу Следеће: Израчунавање индуктора у Буцк Боост претварачима
![Круг индикатора атмосферског притиска [круг ЛЕД барометра]](https://electronics.jf-parede.pt/img/3-phase-power/40/atmospheric-pressure-indicator-circuit-led-barometer-circuit-1.jpg)
