Funkcijo pretvarjanja električne energije v parameter napetosti lahko opravljajo različne naprave, kot so generatorji, polnilniki in transformatorji. V večji ali manjši meri so vse sposobne spreminjati lastnosti energije, vendar ne vedno utemeljujejo njihove uporabe že iz tehničnih in ergonomskih lastnosti. To je deloma posledica dejstva, da problem transformacije toka za večino regulatorjev ni ključen - v vsakem primeru, če govorimo o konstantnem in izmeničnem toku. Zaradi teh omejitev so proizvajalci električne opreme motivirali razvijanje impulznega pretvornika, ki se prednostno razlikuje po kompaktni velikosti in natančni stabilizaciji napetosti.
Opredelitev naprave
Številne radijsko-inženirske naprave, avtomatizacija in komunikacijska oprema se redko uporabljajo brez moči enofaznih in trifaznih naprav za tokovno transformacijo v razponu od enot do stotin voltov. Za bolj ozke naloge se uporabljajo impulzne naprave. Elektrotehnični impulzni pretvornik je naprava, ki pretvarja napetost v majhnih časovnih intervalih približno 1-2 mikrona na sekundo. Napetostni impulzi so hkrati pravokotne oblike in se ponavljajo s frekvenco 500-20000 Hz.
Tradicionalni pretvorniki, ki lahko uravnavajo izhodno napetost, običajno nadzorujejo upor naprave. To je lahko tiristor ali tranzistor, skozi katerega poteka neprekinjenopreklopi tok. Njegova energija povzroča, da se regulator segreje, zaradi česar se izgubi del moči. Glede na to je impulzni pretvornik napetosti privlačnejši za svoje tehnične in operativne lastnosti, saj njegova konstrukcija vključuje minimalno število delov, kar povzroča zmanjšanje električnih motenj. Krmilni element pretvornika je ključ, ki deluje v različnih načinih - na primer v odprtem in zaprtem stanju. In v obeh primerih se dodeli minimalna količina toplotne energije v procesu dela, kar poveča produktivnost opreme.
Namen pretvornika
Kadar so potrebni parametri moči, se impulzni transformatorji uporabljajo v eni ali drugi operativni konfiguraciji. V prvi fazi razširjene uporabe so se večinoma uporabljali v impulzni tehnologiji - na primer v triodnih generatorjih, plinskih laserjih, magnetronih in diferencialni radijski opremi. Nadaljevali so se z izboljšavami naprave in začeli uporabljati v večini tipičnih predstavnikov električne opreme. Poleg tega to ni nujno bila specializirana tehnika. Tudi v različnih izvedbah je impulzni pretvornik lahko prisoten tako v računalnikih kot v televizorjih.
Druga, vendar manj znana funkcija transformatorjev te vrste je zaščitna. Pulzno reguliranje je lahko samo po sebi zaščitni ukrep, vendar so cilji prilagoditve napetostnih parametrov sprva drugačni. Kljub temu, posebne spremembezagotavljajo zaščito opreme pred zapiranjem pod obremenitvijo. To še posebej velja za opremo, ki deluje v načinu mirovanja. Obstajajo tudi impulzne naprave, ki preprečujejo pregrevanje in prekomerno povečanje napetosti.
Konstrukcija naprave
Pretvornik je sestavljen iz več navitij (vsaj dveh). Prvi in glavni se priključita na omrežje, drugi pa na ciljno napravo. Navitja so lahko izdelana iz aluminija ali bakrovih zlitin, v obeh primerih pa se praviloma uporabi dodatna izolacija laka. Žice so navite na izolacijsko podlago, ki je pritrjena na jedro - magnetni krog. Pri nizkofrekvenčnih pretvornikih so jedra izdelana iz transformatorskega jekla ali magnetno mehke zlitine, v visokofrekvenčnem - na osnovi ferita. Nizkofrekvenčno magnetno žico sestavljajo sklopi plošč W, P ali P v obliki črk. Feritna jedra so običajno sestavni del - taki deli so prisotni v sestavi varilnih pretvornikov in transformatorjev galvanske izolacije. Visokofrekvenčni transformatorji z nizko porabo energije ne delujejo brez jedra, saj njegovo funkcijo opravlja zračno okolje. Za vgradnjo v elektrotehnične naprave je konstrukcija magnetnega vezja zagotovljena z okvirjem. To je tako imenovana impulzna pretvornik, ki je zaprt z zaščitnim pokrovom z oznakami in opozorilnimi nalepkami. Če je potrebno med postopkom popravila vključiti napravo z odstranjenim pokrovom, se ta postopek izvede preko ultrazvoka ali transformatorja.
Če govorimo o pretvornikih, ki se uporabljajo v sodobnem radijskem in elektrotehničnem inženirstvu, bo med njimi in klasičnimi napetostnimi transformatorji velika razlika. Najbolj opazno zmanjšanje velikosti in teže. Impulzne enote lahko tehtajo nekaj gramov, zmogljivost pa se ohranja na isti ravni.
Značilnosti operativnih procesov
Kot smo že omenili, so ključi za krmiljenje toka v impulznih transformatorjih ključi, ki lahko sami postanejo vir visokofrekvenčnih motenj. To je značilno za stabilizacijske modele, ki delujejo v trenutnem preklopnem načinu. Ob trenutkih preklopa so lahko občutljive tokovne in napetostne razlike, ki ustvarjajo pogoje za fazne in fazne motnje na vhodu in izhodu. Zato impulzni pretvornik s funkcijo stabilizatorja predpostavlja uporabo filtrov, ki odpravljajo ovire. Za zmanjšanje neželenih elektromagnetnih dejavnikov se preklapljanje ključev izvede v trenutkih, ko ključ ne sproži toka (ko je odklopljen). Ta način obvladovanja motenj se uporablja tudi v resonančnih pretvornikih. Druga značilnost delovnega procesa obravnavanih naprav je negativna diferenčna upornost na vhodu, ko se stabilizira napetost pod obremenitvijo. To pomeni, da se v pogojih povečevanja napetosti na vhodnem toku zmanjšuje. Ta faktor je treba upoštevati, da se zagotovi stabilnost pretvornika, ki se poveže z viri z visoko notranjo upornostjo.
Primerjavaz linearnim pretvornikom
Za razliko od linearnih naprav, se impulzni adapterji prednostno odlikujejo z večjo zmogljivostjo, kompaktno velikostjo in možnostjo galvanskega ločevanja na vhodu in izhodu. Da bi zagotovili dodatno funkcionalnost s pritrditvijo naprav tretjih oseb, ne zahteva uporabe kompleksnih povezovalnih shem. Vendar pa obstajajo šibke točke v pulznem pretvorniku v primerjavi z linearnimi transformatorji. Ti vključujejo naslednje pomanjkljivosti:
V pogojih spremembe vhodnega toka ali napetosti pod obremenitvijo je opaziti nestabilnost izhodnega signala. Prisotnost že omenjenih impulznih motenj na izhodnih in vhodnih tokokrogih. Po nenadnih spremembah parametrov napetosti in toka je sistem daljši v prehodnih procesih. Tveganje samovratnih nihanj, ki lahko vplivajo na delovanje opreme. Takšna nihanja niso povezana z nestabilnostjo omrežja vira, temveč s konflikti znotraj stabilizacijske sheme.
DC /DC pretvornik
Za vse tipe DC /DC DC impulznih naprav je značilno, da se ključi aktivirajo med prenosom posebnih impulzov v smeri tranzistorja. V prihodnosti bo zaradi naraščanja napetosti logika tranzistorjev zaklenjena in v ozadju polnjenja kondenzatorja. Prav ta funkcija ločuje preklopno napravo impulznih DC-DC pretvornikov od podobnih naprav v neodvisni inverterski opremi.
Običajno take naprave izvajajo nadzorstalna napetost pod obremenitvijo v procesu enosmernega napajanja omrežja. Ta tip krmiljenja se doseže z nastavitvijo napetosti na javnem ključu. Majhne vrednosti toka dajejo možnost določitve visoke stopnje učinkovitosti, pri kateri lahko učinkovitost doseže 95%. Nastavitev maksimalne zmogljivosti sistema je bistven plus pulznih tokovnih pretvornikov, vendar izvedba tokokroga DC-DC ni mogoča v vseh izvedbah. V napravi, najprej kot vir, mora biti kontaktno omrežje - zlasti to načelo se uporablja v baterijah in baterijah.Povišanje pretvornika
S tem transformatorjem je povečanje napetosti od 12 do 220 V. Uporablja se v situacijah, ko je vir z ustreznimi parametri napajanja odsoten, vendar je potrebno zagotoviti napajanje naprave iz standardnega omrežja. Z drugimi besedami, adapter mora biti uveden od vira z enakimi značilnostmi za potrošnika z drugimi zahtevami glede moči. Shematski modeli impulznih pretvornikov napetosti 12-220 V omogočajo priključitev naprav, ki delujejo s frekvenco 50 Hz. Poleg tega moč opreme ne sme presegati največje moči transformatorja. Tudi če so zahteve za napetost izpolnjene, mora biti naprava zaščitena pred preobremenitvijo omrežja. Pri tej metodi popravka napetosti obstaja več prednosti:Možnost dolgega delovnega zasedanja z največjo obremenitvijo brez prekinitev.Samodejno prilagodi izhodno moč. Povečana učinkovitost in stabilnost načina delovanja naprave ter visoka zanesljivost delovanja električnega tokokroga. Spuščanje pretvornika impulzov
Z uporabo opreme nizke frekvence ali nizke porabe je lahko povsem naravno, da je treba zmanjšati indeks napetosti. Na primer, ta naloga se pogosto pojavlja pri povezovanju svetlobnih naprav - na primer z osvetlitvijo LED. Za zmanjšanje pretvornika zaklene regulacijski stikalni ključ, po katerem se akumulira "odvečna" energija. Posebna dioda v tokokrogu ne dopušča toka od napetosti vira do potrošnika. V tem primeru lahko v samovezajemnih sistemih usmerniške diode prenašajo negativne napetostne impulze. Pri delu pulznih pretvornikov 24–12 je pomembna funkcija stabilizacije na izhodu. Uporabijo se lahko linearni in direktni impulzni stabilizatorji. Bolj donosno je uporabljati naprave drugega tipa s širinsko ali frekvenčno modulacijo. V prvem primeru se prilagodi trajanje kontrolnih impulzov, v drugem pa pogostost njihovega pojavljanja. Obstajajo tudi mešalniki z mešano kontrolo, v katerih lahko upravljavec po potrebi spremeni konfiguracijo pulznega reguliranja po frekvenci in trajanju.
Širokokotni pretvornik
Med delovanjem se uporablja naprava, ki akumulira energijo kot rezultat transformacije. Lahko vstopi v osnovno strukturo ali se poveženeposredno na vhodno napetost, ne da bi se povezali s pretvornikom. Tako ali drugače bo izhodna povprečna napetost, ki je določena z vrednostjo vhodne napetosti in trajnosti impulzov iz preklopnega ključa. Na operacijskem ojačevalniku je poseben kalkulator, ki ocenjuje parametre vhodnih in izhodnih signalov ter beleži razliko med njimi. Če je izhodna napetost manjša od referenčne, je modulator priključen na regulator, kar poveča trajanje odprtega stanja preklopnega ključa glede na čas delovanja generatorja ure. Ko se vhodna napetost spremeni, impulzni pretvornik nastavi vezje za upravljanje ključev, tako da se razlika med izhodom in referenčno napetostjo zmanjša.
Zaključek
V čisti obliki, brez priključitve pomožnih naprav, kot so usmerniki in stabilizatorji, se funkcije pretvornika znatno zmanjšajo, čeprav je učinkovitost še vedno visoka. Transformatorji, ki se redko uporabljajo brez dodatne opreme, vključujejo krmilnike v omrežjih izmeničnega toka. Vsaj v tem primeru boste morali namestiti glajevalni filter in vhodni usmernik. Nasprotno pa lahko impulzni pretvorniki konstantnega toka na vhodu in izhodu neodvisno ohranijo svojo glavno funkcijo. Toda v takih sistemih je pomembno, da naprava lahko izvaja naloge stabilizacije napetosti. Prav tako ne pozabite na možne motnje pri aktivni uporabi stikalnih ključev v sistemu stabilizatorja. V takšnih shemahPriporočljivo je priključiti filter brez zagozditve brez ozemljitve na pretvornik.
