Импульсный понижающий преобразователь напряжения: Понижающий преобразователь напряжения на LM2596 из каменного века.

Понижающий преобразователь напряжения на LM2596 из каменного века.

Как то достаточно давно, сидя в машине подумал: а чего это я заряжаю телефон через автомобильную зарядку установленную в прикуриватель. Ведь «потребителей» частенько бывает больше чем один, да и само гнездо прикуривателя бывает нужно. Сформулировал для себя ТЗ: питание от борт сети через замок зажигания, выход 1-3 порта с током до 2 А. Поискал в интернете и оказалось что я далеко не первый кто озадачился проблемой и даже больше, реализовал ее различными способами.

Для моей затеи нужен был стабилизатор напряжения выдерживающий напряжение бортсети и ток до 3 Ампер. Вариантов реализации на самом деле огромное количество, но все они сводятся к одному — импульсный понижающий преобразователь. Почему импульсный? Потому что у него КПД максимальное. Значить греться в преобразователе будет почти нечему и размеры обещают быть минимальные.

Понижающий преобразователь предназначен для понижения напряжения до необходимого значения. Его силовые элементы работают в ключевом режиме, по простому включено, выключено. В момент включения энергию накапливает дроссель (катушка на сердечнике), в момент когда силовой элемент (транзистор) выключен, дроссель отдает запасенную энергию в нагрузку. Как только дроссель отдаст накопленную энергию, схема контролирующая напряжение на выходе включит силовой транзистор и процесс повторится.

В настоящий момент все зарядные устройства для телефонов и планшетов вставляемые в гнездо прикуривателя выполнены по схеме с импульсным понижающим преобразователем.

Доставка и внешний вид:

Плата пришла в запаянном антистатическом пакете, вроде бы повод порадоваться, но на самом деле должно восприниматься как должное.

Качество пайки вполне себе качественное. Незначительные остатки флюса на обратной стороне на выводах переменного резистора.

Переменный резистор многооборотный, позволяет точно подстроить выходное напряжение.


Предусмотрены крепежные отверстия под винт. Клеммников нет, провода придется паять. Под микросхемой есть отверстия с металлизацией для дополнительного отвода тепла на обратную сторону платы.

Схема проще не придумаешь:


Единственное что у китайцев номиналы дросселя и конденсаторов отличаются. Видимо что есть в наличии, то и ставят. Хуже уже не будет.

На скорую руку припаял провода и нагрузку в виде проволочного резистора 2.2 Ом 10 Вт.

Для ограничения температуры при нагреве, резистор был помещен в воду.


На стенде доступно 2 напряжения 12 Вольт и 24 Вольта. Первое включение провел без нагрузки, для регулировки выходного напряжения, что бы не сжечь платку. Вращая винт резистора добился напряжения на выходе 5 Вольт.

Нагрузка 2.2 Ом подразумевает ток 2.27 Ампера, что укладывается в заявленные параметры платы а так же мои потребности с небольшим запасом, поскольку я раздобыл сдвоенный разъем с дохлой материнской платы:


По 1 Амперу на порт.

10 минут работы под нагрузкой и дикий нагрев платы. Фото с тепловизора:


Обратная сторона


Ахтунг! Температура 115С на диоде и 110С на микросхеме (сторона с деталями) и 105С с обратной стороны.

Температура дросселя около 70С, многовато, но в насыщение не входит.

Предельная температура для диода 150С, а для микросхемы 125С.

Ни в какие ворота не лезет. Начал думать что это брак или в очередной раз я купил дешевую фигню.
Скачал документацию на микросхему и обнаружил что этот преобразователь имеет паршивенькое КПД. А все из за того, что ключевой элемент в микросхеме является биполярный транзистор, который хоть и работает в ключевом режиме, но в открытом состоянии на нем падает прилично напряжения.

Повышение напряжения на входе до 24 Вольт ситуацию никак не спасло.

График КПД при токе нагрузки 3 Ампера:


Т.е. примерно 80% при питании от борт сети автомобиля. Выходит на микросхеме выделяется при нагрузке 3 А 3.7Вт, а еще греется диод и дроссель. Заменой диода (3А 40В) и дросселя (47мкГн), а так же установкой радиатора можно было бы решить проблему с нагревом, но к чему такие усилия, когда за те же деньги можно взять более продвинутые понижающие преобразователи.

Попытка исправить ситуацию:

На обратную сторону через теплопроводящий клей установил небольшой радиатор (распилил радиатор от неисправного блока питания компьютера).


Диод планировал брать там же из «дежурки» С дросселем немного сложнее, но думаю нашел бы с большим сечением обмоточного провода (учитывая приличный разброс индуктивности в применяемых китайцами дросселях).

Попытка включить и снять показания температуры привела к краху =) я перепутал полярность и спалил микросхему. Сэкономил, надо было штук 5 сразу брать на эксперименты, а лучше не брать вообще, ибо этот древний преобразователь настолько ужасен что в конкретно примененной плате даже 50% характеристик не отрабатывает.

Hint

На просторах сети обнаружил нетипичное применение микросхеме LM2596 — усилитель звуковой частоты класса D! Сигнал подается на вход 4 «обратная связь». Частота дискредитации правда не более 150 КГц. Ни в коем случае не призыв собирать усилитель на базе преобразователя, для этого есть специализированные микросхемы =)

Выводы неутешительны:

Плата в том виде, как она продается не оправдывает заявленные характеристики. Причем зависимость от тока нагрузки гораздо выше, чем от изменения напряжения. Доработать плату можно заменив половину деталей, но какой в этом смысл?

Все же если вам нужен понижающий преобразователь (step down), то лучшей альтернативой обозреваемому были бы преобразователи собранные на микросхемах: LM2577, LM 2678 и аналогичных. На данный момент я уже заказал несколько плат на пробу заявлено КПД 96%

Ps

Пока я очень долго планировал поставить на машину USB порты, моя машинка поехала в утиль 🙁

но все же нашлось еще место, куда бы я поставил преобразователь взамен трансформаторному блоку питания:
Это раз (там где креативненькая надпись):

Это два (передняя планка с USB портами выдрана из старого корпуса от компьютера стенки «корпуса» оргстекло):

Специально к обзору изготовил нагрузочную платку для проверки зарядных устройств (даже спалил парочку, не выдержали нагрузки). на али такие продаются готовые около 1$:

Котэ:

Понижающий преобразователь напряжения с выходным током до 20А

Понадобился мне для одного из проектов мощный понижающий преобразователь напряжения и решил я его перед применением немного протестировать.
Небольшой осмотр, тесты, выводы.

На самом деле задача у меня была получить ток до 40А при напряжении 4.8-5 вольт, причем нагрузку можно разделять и можно использовать 2 преобразователя по 20А. Но рисковать заказывая сразу пару не очень хотелось и решил взять для начала на пробу один.

К слову, вообще это уже второй такой заказанный преобразователь, некоторое время назад я уже пытался его заказать, но прислали вариант на 10А и самое обидное то, что заметил я это уже когда прошли все сроки защит. Пришлось повторить заказ, но уже в другом магазине.

Упаковка простейшая, конверт и антистатический пакет, преобразователь компактный, размеры 60х52х28мм.

Заявленные параметры (со страницы товара)

Входное напряжение: от 6 В до 40 В постоянного тока (от 10 В до 40 в предлагается)

Выходное напряжение: 1,2 В до 36 В постоянного тока

Выходной ток: 20А (макс.), 15А (рекомендуется)

Эффективность: 95% (24В до 12В, 20А)

Выходная пульсация: ≤ 50 мВ

Способ подключения: терминал

Защита от короткого замыкания: самовосстановление (не может долгое замыкание)

Размер: 60x53x27 мм/2,36×2,08×1,06″

Внешне выглядит относительно аккуратно, ничего не болтается, не висит, радиаторы прикручены небольшими винтиками, а не висят на выводах компонентов. Есть четыре крепежных отверстия.

1. Со стороны входа имеется винтовой клемник, выключатель и светодиод индикации включения. Выключатель коммутирует сигнал управления ШИМ контроллером, клемник так себе, какой-то «жиденький»

2. Со стороны выхода такой же терминал, рядом два подстроечных резистора для установки выходного напряжения и ограничения тока.

3. Входные конденсаторы 2шт 470мкФ 50 вольт

4. Выходные конденсаторы 3шт 270мкФ 35 вольт с закосом «под фирму», хотя вполне может статься что и оригинал, сложно так сказать.

5, 6. Преобразователь с синхронным выпрямлением, соответственно на радиаторах установлены два полевых транзистора, а не транзистор + диодная сборка. Транзисторы одинаковые — NCE8290, N-канальные, 82В 90А 8.5мОм, что в принципе даже неплохо.

Компоновка не сильно плотная, но тем не менее, не очень удачная, конденсаторы стоят впритирку к силовому дросселю, который в работе обычно довольно сильно греется.

ШИМ контроллер, операционный усилитель, шунт и остальная мелочь находится снизу платы.

Справа вверху виден ШИМ контроллер — LM25116, ниже шунт 4мОм и ОУ для усиления сигнала с него — LM321

Из ключевых особенностей ШИМ контроллера — синхронное выпрямление, встроенный драйвер с током до 3.5А, питание до 42 вольта, настраиваемое ограничение тока и выходное напряжение в диапазоне 1. 21-36 вольт.

Если коротко, весьма интересный контроллер.

В даташите имеется схема типового включения, но собственно здесь ничего необычного, виден как контроллер, так и силовые транзисторы, а также токоизмерительный шунт. Отмечу что в даташите есть два примера включения и в обоих контроллер и силовая часть питаются от разных источников, у обозреваемого преобразователя источник один, что также допускается, но диапазон входного напряжения при этом ограничен максимальным для контроллера, т.е. 42 вольта.

В реальности с выходным напряжением все немного похуже.

1, 2. Если минимальное в общем-то соответствует заявленному, хотя без нагрузки и болтается в идапазоне примерно 1.24-1.45 вольта.

3. То вот максимально я смог получить только 30 вольт.

4. При том что на входе было установлены максимально заявленные в описании 40 вольт, так что это не ограничение из-за входного напряжения, а не совсем корректно рассчитанный делитель обратной связи.

Потребление вы выключенном состоянии практически нулевое. Во включенном, но без нагрузки в диапазоне 12-24 вольта ток около 20мА, но при входных 36 заметно поднимается и составляет уже 60мА. Измерение в данном случае грубое, но не думаю что это критично.

Ограничение тока работает, но минимум можно выставить только около 700мА, максимум что смог проверить, 12.2А, выше не стал поднимать, предохранители к мультиметру стоят дорого. При некоторых значениях тока преобразователь тихонько пищал.

Далее шла проверка точности поддержания напряжения при токах нагрузки от 5 до 20А. Для начала выставил на выходе 5 вольт.

И затем измерил выходное напряжение при токах 5, 10, 15 и 20А. Мультиметр был подключен к проводникам печатной платы под клеммником.

В диапазоне токов 0-20А просадка напряжения составила 0.12 вольта. Не скажу что это плохо, но при малых выходных напряжениях уже заметно.

Такая же проверка, но при выходном 12 вольт, входное было 24 вольта.

Сначала без нагрузки

Затем при токах 5, 10, 15 и 20А.

Имеем ту же разницу в 0.12 вольта, предположу что имеется проблема с корректностью разводки печатной платы.

Пока гонял преобразователь в разных режимах и делал фото для обзора, заметил что появился нагрев и был удивлен что температура довольно высокая, хотя не сказал бы что предварительные тесты заняли много времени.

Кроме того, обратил внимание на заметную зависимость КПД от входного напряжения, а точнее, от разницы вход/выход.

Для примера на входе 12 вольт, на выходе 5 вольт и ток 20А, при этом преобразователь потребляет 114.5Вт.

При 24 вольта по входу уже 117.3Вт, а если поднять входное до 36 вольт, то еще больше, 121.6Вт.

Т.е. при выходном 5 вольт 20А и изменении входного напряжения в диапазоне 12-36 вольт имеем от 114.5 до 121.6Вт.

В моем случае входное будет 10-14 вольт, потому все нормально, но возможно кому-то будет критично.

КПД измерялся в нескольких режимах, ниже три графика для выходного 5 вольт и входного 12, 24 и 36 вольт, по горизонтали ток нагрузки от 2. 5 до 20А кратно 2.5А.

Результаты довольно грубые так как входная мощность оценивалась по показаниям блока питания, а значит влияло падение на проводах от него к преобразователю, думаю реально КПД примерно на 1% выше.

Здесь также три графика, но в других режимах, пара с выходным 12 вольт и входным 24 и 36 вольт, а также вариант с выходным 24 вольта и входным 36 вольт (верхний график).

Отмечу что в тесте 36-24 вольта был ток нагрузки 15А и соответственно выходная мощность почти 360Вт при максимальной заявленной 300Вт.

Как я писал ранее, преобразователь ощутимо греется, для проверки я провел тест при выходном напряжении 5 вольт, входном 12 вольт и токах нагрузки 10 и 15А. Отмечу что этот один из наиболее оптимальных режимов, в других нагрев может быть еще больше.

1. На момент начала теста преобразователь был уже немного прогрет.

2. Через 20 минут при токе 10А нагрев в пределах нормы.

3. Еще через 20 минут при токе 15А нагрев стал более заметным, максимальную температуру имел входной транзистор — 106 градусов.

По результатам теста рекомендую либо ограничивать выходной ток, либо подумать об активном охлаждении.

Пульсации.

В общих чертах очень даже неплохо, я как-то ожидал худшего.

Выходное напряжение 5 вольт, входное 12.

1. Без нагрузки

2, 3, 4. При токах 5, 10 и 20А

На самом деле в спектре пульсаций присутствовали «иголки», но так как тест производился с насадкой на измерительный щуп (1мкФ+0.1мкФ), то их не видно.

Ниже осциллограмма с прямым включением щупа при токе 20А и соотношении вход выход 12-5.

Те же токи нагрузки, 5, 10 и 20А, но соотношение вход/выход другое, слева 30-5 вольт, справа 24-12 вольт.

Если присмотреться к вышеприведенным осциллограммам, то думаю можно заметить что «горизонт завален», т.е. каждый последующий импульс выше или ниже предыдущего.

Меня заинтересовал этот момент и я увеличил время развертки в итоге получив такую вот не очень приятную картинку. Видно что общий размах пульсаций около 80мВ, проявляется такое при выходном напряжении 12 вольт и выше, а также при токах около 15А и более, нижняя осциллограмма сделана при выходном напряжении 12 вольт, входном 24 вольта и токе 15А.

Под конец обзора сравнительное фото других преобразователей в том же формфакторе, посередине повышающий, справа понижающий, но на 10А. Думаю также написать небольшие обзоры, если кому-то интересно.

В качестве итогов скажу, что в общих чертах преобразователь работает, но есть довольно много замечаний.

1. Нагрев, более 15А с него длительно не снять без дополнительного охлаждения, но это указано в описании. Но даже 15А это уже работа близко к предельным значениям, особенно при большой разнице вход/выход.

2. Регулировка тока только от 0.7А

3. Выходное напряжение до 30 вольт при заявленных 36.

4. Входные конденсаторы низкого качества.

5. Клемники хилые, особенно под заявленные 20А.

Если коротко, то производитель взял в общем-то неплохую элементную базу, но в итоге получил средненький преобразователь, думаю что часть проблем кроется в ошибках трассировки.

На этом пока все, надеюсь что было полезно.

Импульсные преобразователи напряжения | Техника и Программы

Для преобразования напряжения одного уровня в напря­жение другого уровня часто применяют импульсные преобразо­ватели напряжения с использованием индуктивных накопителей энергии. Такие преобразователи отличаются вьюоким КПД, ино­гда достигающим 95%, и обладают возможностью получения повышенного, пониженного или инвертированного выходного напряжения.

В соответствии с этим известно три типа схем преобразова­телей: понижающие (рис. 4.1), повышающие (рис. 4.2) и инверти­рующие (рис. 4.3).

Общими для всех этих видов преобразователей являются пять элементов: источник питания, ключевой коммутирующий элемент, индуктивный накопитель энергии (катушка индуктивно­сти, дроссель), блокировочный диод и конденсатор фильтра, включенный параллельно сопротивлению нагрузки.

Включение этих пяти элементов в различных сочетаниях по­зволяет реализовать любой из трех типов импульсных преобразо­вателей.

Регулирование уровня выходного напряжения преобра­зователя осуществляется изменением ширины импульсов, уп­равляющих работой ключевого коммутирующего элемента и, соответственно, запасаемой в индуктивном накопителе энергии.

Стабилизация выходного напряжения реализуется путем использования обратной связи: при изменении выходного напряжения происходит автоматическое изменение ширины импульсов. . Конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения.

Повышающий импульсный преобразователь напряжения (рис. 4.2) выполнен на тех же основных элементах, но имеет иное их сочетание: к источнику питания подключена последовательная цепочка из индуктивного накопителя энергии L1, диода VD1 и сопротивления нагрузки с параллельно подключенным конден­сатором фильтра С1 [4.1]. Коммутирующий элемент S1 включен между точкой соединения накопителя энергии L1 с диодом VD1 и общей шиной.

При открытом ключе ток от источника питания протекает через катушку индуктивности, в которой запасается энергия. Диод VD1 при этом закрыт, цепь нагрузки отключена от источни­ка питания, ключа и накопителя энергии. Напряжение на сопро­тивлении нагрузки поддерживается благодаря запасенной на конденсаторе фильтра энергии. При размыкании ключа ЭДС са­моиндукции суммируется с напряжением питания, запасенная энергия передается в нагрузку через открытый диод VD1. Полу­ченное таким способом выходное напряжение превышает напря­жение питания. с конденсатором фильтра С1 [4.1]. Ин­дуктивный накопитель энергии L1 включен между точкой соедине­ния коммутирующего элемента S1 с диодом VD1 и общей шиной.

Работает преобразователь так: при замыкании ключа энер­гия запасается в индуктивном накопителе. Диод VD1 закрыт и не пропускает ток от источника питания в нагрузку. При отключении ключа ЭДС самоиндукции накопителя энергии оказывается при­ложенной к выпрямителю, содержащему диод VD1, сопротивле­ние нагрузки Rh и конденсатор фильтра С1. Поскольку диод выпрямителя пропускает в нагрузку только импульсы отрицатель­ного напряжения, на выходе устройства формируется напряжение отрицательного знака (инверсное, противоположное по знаку на­пряжению питания).

Для стабилизации выходного напряжения импульсных ста­билизаторов любого типа могут быть использованы обычные «линейные» стабилизаторы, но они имеют низкий КПД. В этой связи гораздо логичнее для стабилизации выходного напряжения импульсных преобразователей использовать импульсные же ста­билизаторы напряжения, тем более, что осуществить такую ста­билизацию совсем несложно.

Импульсные стабилизаторы напряжения, в свою очередь, подразделяются на стабилизаторы с широтно-импульсной моду­ляцией и на стабилизаторы с частотно-импульсной модуляцией. В первых из них изменяется длительность управляющих импульсов при неизменной частоте их следования. Во вторых, напротив, из­меняется частота управляющих импульсов при их неизменной длительности. Встречаются импульснью стабилизаторы и со сме­шанным регулированием.

Ниже будут рассмотрены радиолюбительские примеры эво­люционного развития импульсных преобразователей и стабили­заторов напряжения.

Задающий генератор (рис. 4.4) импульсных преобразовате­лей с нестабилизированным выходным напряжением (рис. 4.5, 4.6) на микросхеме КР1006ВИ1 работает на частоте 65 кГц [4.2]. Выходные прямоугольные импульсы генератора через RC-цепоч-ки подаются на транзисторные ключевые элементы, включенные параллельно.

Катушка индуктивности L1 выполнена на ферритовом коль­це с внешним диаметром 10 мм и магнитной проницаемостью 2000. Ее индуктивность равна 0,6 мГн. Коэффициент полезного действия преобразователя достигает 82%. Амплитуда пульсаций на выходе не превышает 42 мБ и зависит от величины емкости

Рис. 4.4. Схема задающего генератора для импульсных преобра­зователей напряжения

Рис. 4.5. Схема силовой части повышающего импульсного пре­образователя напряжения +5/12 В

Рис. 4.6. Схема инвертирующего импульсного преобразователя напряжения +5/-12 В

конденсаторов на выходе устройства. Максимальный ток нагруз­ки устройств (рис. 4.5, 4.6) составляет 140 мА [4.2].

В выпрямителе преобразователя (рис. 4.5, 4.6) использо­вано параллельное соединение слаботочных высокочастотных диодов, включенных последовательно с выравнивающими рези­сторами R1 — R3 [4.2]. Вся эта сборка может быть заменена одним современным диодом, рассчитанным на ток более 200 мА при частоте до 100 кГц и обратном напряжении не менее 30 В (на­пример, КД204, КД226). В качестве VT1 и VT2 возможно исполь­зование транзисторов типа КТ81х: структуры п-р-п — КТ815, КТ817 (рис. 4.5) и р-п-р — КТ814, КТ816 (рис. 4.6) и другие. Для повышения надежности работы преобразователя рекомендуется включить параллельно переходу эмиттер — коллектор транзисто­ра диод типа КД204, КД226 таким образом, чтобы для постоянно­го тока он был закрыт.

Для получения выходного напряжения величиной 30…80 В П. Беляцкий [4.3] использовал преобразователь с задающим гене­ратором на основе несимметричного мультивибратора с выходным каскадом, нагруженным на индуктивный накопитель энергии — ка­тушку индуктивности (дроссель) L1 (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Схема преобразователя напряжения с задающим гене­ратором на основе несимметричного мультивибратора

Устройство работоспособно в диапазоне питающих напря­жений 1,0… 1,5 S и имеет КПД до 75%.

В схеме можно применить стандартный дроссель 725 или иной с индуктивностью 120…200м/сГн.

Вариант выполнения выходного каскада преобразователя напряжения [4.4] показан на рис. 4.8. При подаче на вход каскада управляющих сигналов прямоугольной формы ГГЛ-уровня (5 Б) на выходе преобразователя при его питании от источника напря­жением 12 Б получено напряжение 250 Б при токе нагрузки 3…5 мА (сопротивление нагрузки около 100 кОм). Индуктивность дросселя L1 — 1 мГн.

В качестве VT1 можно использовать отечественный транзи­стор, например, КТ604, КТ605, КТ704Б, КТ940А{Б), КТ969А и др.

Рис. 4.8. Вариант выполнения выходного каскада преобразова-

Рис. 4.9. Схема выходного каскада преобразователя напряжения

Аналогичная схема выходного каскада (рис. 4.9) позволила при питании от источника напряжением 28 Б и потребляемом токе 60 мА получить выходное напряжение 250 Б при токе нагрузки 5 мА [4.5]. Индуктивность дросселя — 600 мкГн. Частота управ­ляющих импульсов — 1 кГц.

В зависимости от качества изготовления дросселя на выхо­де может быть получено напряжение 150…450 Б при мощности около 1 Вт и КПД до 75%.

Преобразователь напряжения [4.6], выполненный на основе генератора импульсов на микросхеме DA1 КР1006ВИ1, усилителя на основе полевого транзистора VT1 и индуктивного накопителя энергии с выпрямителем и фильтром, показан на рис. 4.10.

На выходе преобразователя при напряжении питания 9 Б и потребляемом токе 80…90 мА образуется напряжение 400…425 Б. Следует отметить, что величина выходного напряже­ние не гарантирована — она существенно зависит от способа вы­полнения катушки индуктивности (дросселя) L1. Для получения

Рис. 4.10. Схема преобразователя напряжения с генератором им­пульсов на микросхеме КР1006ВИ1

Рис. 4.11. Схема преобразователя с одним индуктивным элементом

нужного напряжения проще всего экспериментально подобрать катушку индуктивности для достижения требуемого напряжения или использовать умножитель напряжения.

Для питания многих электронных устройств требуется ис­точник двухполярного напряжения, обеспечивающий положитель­ное и отрицательное напряжения питания. Схема, приведенная на рис. 4.11, содержит гораздо меньшее число компонентов, чем аналогичные устройства, благодаря тому, что она одновременно выполняет функции повышающего и инвертирующего индуктив­ного преобразователя [4.7].

Схема преобразователя (рис. 4.11) использует новое со­четание основных компонентов и включает в себя генератор четырехфазных импульсов, катушку индуктивности и два тран­зисторных ключа.

Управляющие импульсы формирует D-триггер (DD1.1) [4.8]. В течение первой фазы импульсов катушка индуктивности L1 за­пасается энергией через транзисторные ключи VT1 и VT2. В тече­ние второй фазы ключ VT2 размыкается, и энергия передается на шину положительного выходного напряжения. Во время третьей фазы замыкаются оба ключа, в результате чего катушка индук­тивности вновь накапливает энергию. При размыкании ключа VT1 во время заключительной фазы импульсов эта энергия передает­ся на отрицательную шину питания. При поступлении на вход импульсов с частотой 8 кГц схема обеспечивает выходные напря­жения ±12 В. На временной диаграмме (рис. 4.11, справа) показа­но формирование управляющих импульсов.

В схеме можно использовать транзисторы КТ315, КТ361.

Преобразователь напряжения (рис. 4.12) позволяет полу­чить на выходе стабилизированное напряжение 30 В [4.9]. Напря­жение такой величины используется для питания варикапов, а также вакуумных люминесцентных индикаторов.

Рис. 4.12. Схема преобразователя напряжения с выходным стаби­лизированным напряжением 30 В

На микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 по обычной схеме соб­ран задающий генератор, вырабатывающий прямоугольные им­пульсы с частотой около 40 кГц. К выходу генератора подключен транзисторный ключ VT1, коммутирующий катушку индуктивно­сти L1. Амплитуда импульсов при коммутации катушки зависит от качества ее изготовления. Во всяком случае напряжение на ней достигает десятков вольт. Выходное напряжение выпрямляется диодом VD1. К выходу выпрямителя подключен П-образный RC-фильтр и стабилитрон VD2. Напряжение на выходе стабилизато­ра целиком определяется типом используемого стабилитрона. В качестве «высоковольтного» стабилитрона можно использовать цепочку стабилитронов, имеющих более низкое напряжение ста­билизации.

Преобразователь напряжения с индуктивным накопителем энергии [4.10], позволяющий поддерживать на выходе стабильное регулируемое напряжение, показан на рис. 4.13.

Рис. 4. 13. Схема преобразователя напряжения со стабилизацией

Схема содержит генератор импульсов, двухкаскадный уси­литель мощности, индуктивный накопитель энергии, выпрямитель, фильтр, схему стабилизации выходного напряжения. Резистором R6 устанавливают необходимое выходное напряжение в пределах от 30 до 200 В.

Аналоги транзисторов: ВС237В—КТ342А, КТ3102; ВС307В— КТ3107И; BF459—КТ940А.

Два варианта — понижающего и инвертирующего преобра­зователей напряжения [4.1] показаны на рис. 4.14. Первый из них обеспечивает выходное напряжение 8,4 В при токе нагрузки до 300 мА, второй — позволяет получить напряжение отрицательной полярности (-19,4 В) при таком же токе нагрузки. Выходной тран­зистор VT3 должен быть установлен на радиатор.

Аналоги транзисторов: 2N2222—KT3117A; 2N4903—KT814.

Понижающий стабилизированный преобразователь напря­жения, использующий в качестве задающего генератора микро­схему КР1006ВИ1 (DA1) и имеющий защиту по току нагрузки, [4.1] показан на рис. 4.15. Выходное напряжение составляет 10 В при токе нагрузки до 100 мА. При изменении сопротивления нагрузки

Рис. 4.14. Схемы стабилизированных преобразователей напряжения

Рис. 4.15. Схема понижающего преобразователя напряжения

на 1% выходное напряжение преобразователя изменяется не бо­лее чем на 0,5%.

Аналоги транзисторов: 2N1613 — КТ630Г, 2N2905 — КТ3107Е, КТ814.

Для питания радиоэлектронных схем, содержащих опера­ционные усилители, часто требуются двухполярные источники питания. Решить эту проблему можно, использовав инвертор на­пряжения, схема которого показана на рис. 4.16 [4.11].

Устройство содержит генератор прямоугольных импульсов, нагруженный на дроссель L1. Напряжение с дросселя выпрямля­ется диодом VD2 и поступает на выход устройства (конденсаторы фильтра СЗ и С4 и сопротивление нагрузки). Стабилитрон VD1 обеспечивает постоянство выходного напряжения — регулирует длительность импульса положительной полярности на дросселе.

Рис. 4.16. Схема инвертора напряжения +15/-15 В

Рабочая частота генерации — около 200 кГц под нагрузкой и до 500 кГц без нагрузки. Максимальный ток нагрузки — до 50 мА. КПД устройства — 80%.

Недостатком конструкции является относительно высокий уровень электромагнитных помех, впрочем, характерный и для других подобных схем.

В качестве L1 использован дроссель ДМ-0,2-200.

Наиболее удобно собирать высокоэффективные современ­ные преобразователи напряжения, используя специально создан­ные для этих целей микросхемы.

Микросхема КР1156ЕУ5 {МС33063А, МС34063А фирмы Motorola) предназначена для работы в стабилизированных повы­шающих, понижающих, инвертирующих преобразователях мощ­ностью в несколько ватт.

На рис. 4.17 приведена схема повышающего преобразовате­ля напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5 [4.12]. Преобразователь содержит входные и выходные фильтрующие конденсаторы С1, СЗ, С4, накопительный дроссель L1, выпрямительный диод VD1, конденсатор С2, задающий частоту работы преобразователя, дроссель фильтра L2 для сглаживания пульсаций. Резистор R1 служит датчиком тока. Делитель напряжения R2, R3 определяет величину выходного напряжения.

Рис. 4.17. Схема повышающего преобразователя напряжения на

Частота работы преобразователя близка к 15 кГц при вход­ном напряжении 12 Б и номинальной нагрузке. Размах пульсаций напряжения на конденсаторах СЗ и С4 составлял соответственно 70 и 15 мБ.

Дроссель L1 индуктивностью 170 мкГн намотан на трех склеенных кольцах К12x8x3 М4000НМ проводом ПЭШО 0,5. Об­мотка состоит из 59 витков. Каждое кольцо перед намоткой сле­дует разломить на две части. В один из зазоров вводят общую прокладку из текстолита толщиной 0,5 мм и склеивают пакет. Можно также применить кольца из феррита с магнитной прони­цаемостью свыше 10ОО.

Пример выполнения понижающего преобразователя на мик­росхеме КР1156ЕУ5 приведен на рис. 4.18 [4.12]. На вход такого преобразователя нельзя подавать напряжение более 40 Б. Часто­та работы преобразователя — 30 кГц при Ubx=15 Б. Размах пуль­саций напряжения на конденсаторах СЗ и С4 — 50 мВ.

Дроссель L1 индуктивностью 220 мкГн намотан аналогич­ным образом (см. выше) на трех кольцах, но зазор при склейке микросхеме КР1156ЕУ5

Рис. 4.18. Схема понижающего преобразователя напряжения на микросхеме КР115вЕУ5

Рис. 4.19.

Схема инвертирующего преобразователя напряжения на микросхеме КР115вЕУ5 был установлен 0,25 мм, обмотка содержала 55 витков такого же провода.

На следующем рисунке (рис. 4.19) показана типовая схема инвертирующего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5 [4.12]. Микросхема DA1 питается суммой входного и выходного напряжений, которая не должна превышать 40 В.

Частота работы преобразователя — 30 кГц при Ubx=5 В; размах пульсаций напряжения на конденсаторах СЗ и С4 — 100 и 40 мВ.

Для дросселя L1 инвертирующего преобразователя индук­тивностью 88 мкГн были использованы два кольца К12x8x3

М4000НМ с зазором 0,25 мм. Обмотка состоит из 35 витков про­вода ПЭВ-2 0,7.

Дроссель L2 во всех преобразователях стандартный — ДМ-2,4 индуктивностью 3 мкГч.

Диод VD1 во всех схемах (рис. 4.17 — 4.19) должен быть диодом Шотки.

Для получения двухполярного напряжения из однополярного фирмой MAXIM разработаны специализированные микросхемы. На рис. 4.20 показана возможность преобразования напряжения низкого уровня (4,5.. .5 В) в двухполярное выходное напряжение 12 (или 15 В) при токе нагрузки до 130 (или 100 мА) [4.13].

Рис. 4.20. Схема преобразователя напряжения на микросхеме МАХ743

По внутренней структуре микросхема не отличается от ти­пового построения подобного рода преобразователей, выполнен­ных на дискретных элементах, однако интегральное исполнение позволяет при минимальном количестве внешних элементов соз­давать вьюокоэффективные преобразователи напряжения.

Так, для микросхемы МАХ743 (рис. 4.20) частота преобразо­вания может достигать 200 кГц (что намного превышает частоту преобразования подавляющего большинства преобразователей, выполненных на дискретных элементах). При напряжении питания 5 В КПД составляет 80…82% при нестабильности выходного на­пряжения не более 3%.

Микросхема снабжена защитой от аварийных ситуаций: при снижении питающего напряжения на 10% ниже нормы, а также при перегреве корпуса (выше 195°С).

Для снижения на выходе преобразователя пульсаций с час­тотой преобразования (200 кГц) на выходах устройства установ­лены П-образные LC-фильтры. Перемычка Л на выводах 11 и 13 микросхемы предназначена для изменения величины выход­ных напряжений.

Для преобразования напряжения низкого уровня (2,0…4,5 В) в стабилизированное 3,3 или 5,0 В предназначена специальная микросхема, разработанная фирмой MAXIM, — МАХ765. Отечест­венные аналоги — КР1446ПН1А и КР1446ПН1Б [4.14]. Микросхе­ма близкого назначения — МАХ757 — позволяет получить на выходе плавно регулируемое напряжение в пределах 2,7…5,5 Б.

Рис. 4.21. Схема низковольтного повышающего преобразователя напряжения до уровня 3,3 или 5,0 В

Схема преобразователя, показанная на рис. 4.21, содер­жит незначительное количество внешних (навесных) деталей. Работает это устройство по традиционному принципу, описанно­му ранее. Рабочая частота генератора зависит от величины входного напряжения и тока нагрузки и изменяется в широких пределах — от десятков Гц до 100 кГц. Величина выходного напряжения определяется тем, куда подключен вывод 2 микро­схемы DA1: если он соединен с общей шиной (см. рис. 4.21), вы­ходное напряжение микросхемы КР1446ПН1А равно 5,0±0,25 Б, если же этот вывод соединен с выводом 6, то выходное напря­жение понизится до 3,3±0,15 Б. Для микросхемы КР1446ПН1Б значения будут 5,2±0,45 Б и 3,44±0,29 Б, соответственно. Мак­симальный выходной ток преобразователя — 100 мА. Микросхе­ма МАХ765 обеспечивает выходной ток 200 мА при напряжении 5 В и 300 мА при напряжении 3,3 Б. КПД преобразователя — до 80%.

Назначение вывода 1 {SHDN) — временное отключение преобразователя путем замыкания этого вывода на общий про­вод. Напряжение на выходе в этом случае понизится до значения, несколько меньшего, чем входное напряжение.

Светодиод HL1 предназначен для индикации аварийного снижения питающего напряжения (ниже 2 Б), хотя сам преобразо­ватель способен работать и при более низких значениях входного напряжения (до 1,25 Б и ниже).

Дроссель L1 выполняют на кольце К10x6x4,5 из феррита М2000НМ1. Он содержит 28 витков провода ПЭШО 0,5 мм и име­ет индуктивность 22 мкГн. Перед намоткой ферритовое кольцо разламывают пополам, предварительно надпилив алмазным над­филем. Затем кольцо склеивают эпоксидным клеем, установив в один из образовавшихся зазоров текстолитовую прокладку тол­щиной 0,5 мм. Индуктивность полученного таким образом дроссе­ля зависит в большей степени от толщины зазора и в меньшей — от магнитной проницаемости сердечника и числа витков катушки. Если смириться с увеличением уровня электромагнитных помех, то можно использовать дроссель типа ДМ-2,4 индуктивностью 20 мкГн.

Конденсаторы С2 и С5 типа К53 (К53-18), С1 и С4 — кера­мические (для снижения уровня вьюокочастотных помех), VD1 — диод Шотки (1N5818, 1N5819, SR106, SR160 и др.).

Преобразователь (сетевой блок питания фирмы «Philips», рис. 4.22) при входном напряжении 220 Б обеспечивает выходное стабилизированное напряжение 12 Б при мощности нагрузки 2 Вт [4. 15].

Бестрансформаторный источник питания (рис. 4.23) предна­значен для питания портативных и карманных приемников от сети переменного тока напряжением 220 Б [4.16]. Следует учитывать, что этот источник электрически не изолирован от питающей сети. При выходном напряжении 9 Б и токе нагрузки 50 мА источник пи­тания потребляет от сети около 8 мА.

Сетевое напряжение, выпрямленное диодным мостом VD1 — VD4 (рис. 4.23), заряжает конденсаторы С1 и С2. Время

Рис. 4.22. Схема сетевого блока питания фирмы «Philips»

Рис. 4.23. Схема бестрансформаторного источника питания на основе импульсного преобразователя напряжения

заряда конденсатора С2 определяется постоянной цепи R1, С2. В первый момент после включения устройства тиристор VS1 за­крыт, но при некотором напряжении на конденсаторе С2 он откро­ется и подключит к этому конденсатору цепь L1, СЗ. При этом от конденсатора С2 будет заряжаться конденсатор СЗ большой ем­кости. Напряжение на конденсаторе С2 будет уменьшаться, а на СЗ — увеличиваться.

Ток через дроссель L1, равный нулю в первый момент после открывания тиристора, постепенно увеличивается до тех пор, пока напряжения на конденсаторах С2 и СЗ не уравняются. Как только это произойдет, тиристор VS1 закроется, но энергия, запа­сенная в дросселе L1, будет некоторое время поддерживать ток заряда конденсатора СЗ через открывшийся диод VD5. Далее диод VD5 закрывается, и начинается относительно медленный разряд конденсатора СЗ через нагрузку. Стабилитрон VD6 огра­ничивает напряжение на нагрузке.

Как только закрывается тиристор VS1 напряжение на кон­денсаторе С2 снова начинает увеличиваться. В некоторый момент тиристор снова открывается, и начинается новый цикл работы уст­ройства. Частота открывания тиристора в несколько раз превыша­ет частоту пульсации напряжения на конденсаторе С1 и зависит от номиналов элементов цепи R1, С2 и параметров тиристора VS1.

Конденсаторы С1 и С2 — типа МБМ на напряжение не ниже 250 В. Дроссель L1 имеет индуктивность 1…2 мГн и сопротивле­ние не более 0,5 Ом. Он намотан на цилиндрическом каркасе диа­метром 7 мм. Ширина обмотки 10 мм, она состоит из пяти слоев провода ПЭВ-2 0,25 мм, намотанного плотно, виток к витку. В от­верстие каркаса вставлен подстроенный сердечник 002,8×12 из феррита М200НН-3. Индуктивность дросселя можно менять в ши­роких пределах, а иногда и исключить его совсем.

Рис. 4.24. Схема понижающего преобразователя напряжения с сетевым бестрансформаторным питанием

Схемы устройств для преобразования энергии показаны на рис. 4.24 и 4.25 [4.17]. Они представляют собой понижающие пре­образователи энергии с питанием от выпрямителей с гасящим конденсатором. Напряжение на выходе устройств стабилизирова­но. В качестве динисторов VD4 можно использовать отечествен­ные низковольтные аналоги — КН102А, Б. Как и предыдущее устройство (рис. 4.23), источники питания (рис. 4.24 и 4.25) имеют гальваническую связь с питающей сетью.

В преобразователе напряжения С. Ф. Оиколенко с «им­пульсным накоплением энергии» (рис. 4.26) ключи К1 и К2 выпол­нены на транзисторах КТ630, система управления (СУ) — на микросхеме серии К564 [4.18]. Накопительный конденсатор С1 —

Рис. 4.25. Вариант схемы понижающего преобразователя напря­жения с сетевым бестрансформаторным питанием

Рис. 4.26. Схема преобразователя напряжения с импульсным накоплением

Рис. 4.27. Схема импульсно-резонансного преобразователя Н. М. Музыченко

47 мкФ. В качестве источника питания используется батарея на­пряжением 9 В. Выходное напряжение на сопротивлении нагрузки 1 кОм достигает 50 В. КПД составляет 80% и возрастает до 95% при использовании в качестве ключевых элементов К1 и К2 МО/7-структур типа RFLIN20L

Импульсно-резонансные преобразователи конструкции к.т.н. Н. М. Музыченко, один из которых показан на рис. 4.27 [4.19], в зависимости от формы тока в ключе VT1 делятся на три разновидности, в которых коммутирующие элементы замыкаются при нулевом токе, а размыкаются — при нулевом напряжении. На этапе переключения преобразователи работают как резонанс­ные, а остальную, большую, часть периода — как импульсные.

Отличительной чертой таких преобразователей является то, что их силовая часть выполнена в виде индуктивно-емкостно­го моста с коммутатором в одной диагонали и с коммутатором и источником питания в другом. Такие схемы (рис. 4.27) отличаются высокой эффективностью.

Теория работы и расчёт неизолированного понижающего преобразователя. Часть 1. Введение. Теоретические основы buck-конвертера

  1. Часть 1. Введение. Теоретические основы buck-конвертера
  2. Часть 2. Анализ различных режимов работы и расчёт элементов buck-конвертера
  3. Часть 3. Переходим от идеальных элементов к реальным.

Итак, buck-конвертер (англ. buck-converter, также известен в англоязычной литературе как chopper, хотя тут полный бардак, поскольку так же, чоппером, иногда называют только силовую часть этого чуда или даже только силовой транзистор) относится к импульсным понижающим (step-down) преобразователям и строится по следующей типовой схеме:

Как можно видеть на рисунке, — конвертер состоит из дросселя, диода, ключа, входного и выходного конденсаторов и схемы управления.

Сначала давайте обсудим в чём тут идея.

Как все понимают, — если источник напряжения постоянно подключен к нагрузке, то энергия от источника питания постоянно перекачивается в нагрузку. Идея, нашего преобразователя заключается в том, чтобы энергия от источника питания к преобразователю передавалась не постоянно, а порциями (импульсами), по одной порции за период. Преобразователь эту полученную порцию энергии размазывает на весь период, в результате чего его выходное напряжение получается меньше, чем напряжение источника питания. Более того, регулируя размер передаваемой за период порции (то есть ширину импульса и паузы), можно регулировать величину выходного напряжения. Вот и вся идея.

Исходя из вышеописанной идеи думаю становится понятным и назначение различных элементов преобразователя. Ключ предназначен для подключения и отключения источника питания. В качестве ключа обычно используется полевой или биполярный транзистор. Схема управления решает в какие моменты времени производить переключения ключа, то есть фактически решает – какую порцию энергии нужно от источника питания забрать. Чаще всего схема управления принимает «решение» анализируя напряжение на выходном конденсаторе (это называется управление по напряжению).

Такое управление, когда в зависимости от чего-то регулируется ширина импульса и паузы, называется ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) и, соответственно, так же, «шимами» или «шимками», называются микросхемы, которые это управление осуществляют. Будем считать, что у нас микросхема работает с фиксированной частотой и управление происходит как раз по напряжению.

Далее, зачем нужны катушка индуктивности и выходной конденсатор? Очень просто — они как раз и «размазывают» энергию, полученную от источника питания, на весь период. Когда преобразователь подключен к источнику питания — он запасает получаемую энергию в магнитном поле катушки и электрическом поле выходного конденсатора, а когда отключен — отдаёт эту запасённую энергию в нагрузку.

Так, так, так. Раз преобразователь запасает энергию в конденсаторе, а потом отдаёт — значит напряжение на конденсаторе всё таки меняется? Да, меняется, это называется пульсации и никуда от них в импульснике не денешься, но давайте вспомним, что напряжение на конденсаторе связано с запасённой конденсатором энергией соотношением: E=CU2/2 или по другому: . Отсюда понятно, что если у нас достаточно большая ёмкость и достаточно маленькое изменение энергии за период, то изменение напряжения на конденсаторе тоже будет очень маленьким.

На этом с вводной философской частью закончим и перейдём к точному математическому анализу.

На рисунках ниже показано как течёт ток в зависимости от состояния ключа (толстыми линиями обозначены пути протекания тока). Схема управления не показана, она обычно потребляет мизерный ток и мы её пока рассматривать не будем, будем рассматривать только силовую часть.

Пусть мы имеем установившийся режим работы. Нарисуем для этого режима графики напряжения в точке А (после ключа, на катоде диода) и токов через ключ, диод и катушку. Напряжение источника питания обозначим Vin, а выходное напряжение преобразователя – Vout. Будем считать, что пульсации выходного напряжения незначительны и выходное напряжение можно считать постоянным.

Когда ключ замкнут (левый рисунок) – напряжение на катоде диода равно напряжению питания, соответственно, — падение на катушке постоянно и равно Vin-Vout. Диод в это время закрыт, поскольку напряжение на катоде больше, чем на аноде. Ток и напряжение на катушке связаны соотношением V = -Ldi/dt, проинтегрировав это выражение найдём как изменяется ток через катушку: I=(Vin-Vout)*t/L – это уравнение прямой линии, угол наклона которой зависит от разницы входного и выходного напряжений (Vin-Vout) и индуктивности. Чем больше индуктивность – тем меньше угол наклона, чем меньше индуктивность – тем больше угол наклона. Ток через ключ равен току через катушку (ну потому что тут только один путь, по которому ток течёт в катушку – от источника питания через ключ, диод у нас как вы помните закрыт).

Когда ключ разомкнут (правый рисунок) – напряжение на катушке опять же постоянно и равно -Vout. Как известно – ток через катушку не может измениться скачком, поэтому в момент закрытия ключа скачком меняется напряжение на катоде диода, что приводит к его открытию и к тому, что напряжение на катоде диода становится равно нулю (пока будем считать, что диод идеальный и падение на нём равно нулю). Соответственно напряжение на катушке равно 0-Vout=-Vout. То есть, зависимость тока от времени в этом случае будет определяться следующим уравнением: I=-Vout*t/L. В данном случае ток через ключ равен нулю, а ток через диод равен току через катушку.

Итак, для напряжения в т.А и токов, имеем:
для замкнутого ключа: V=Vin, I=(Vin-Vout)*t/L, ток течёт через катушку и ключ
для разомкнутого ключа: V=0, I=-Vout*t/L, ток течёт через катушку и диод

Графики:

  1. Tи – период импульсов
  2. Ton – время, в течении которого ключ замкнут (ширина импульсов)
  3. Toff – время, в течении которого ключ разомкнут (ширина пауз)
  4. Iкл – ток через ключ
  5. Iд – ток через диод
  6. IL – ток через катушку

Выходной ток равен среднему току через катушку, а выходное напряжение – среднему напряжению в т.А.

Посмотрим, что нам это даёт:

1) Среднее за период напряжение в т. А равно выходному напряжению Vout, поскольку у катушки нет активного сопротивления (мы же пока идеальные элементы рассматриваем) и среднее падение на ней за период равно нулю, то есть: Vin*Ton+0*Toff=Vout*(Ton+Toff), отсюда:

Vin/Vout=(Ton+Toff)/Ton (1)

2) Поскольку у нас установившийся режим, то за время замкнутого состояния ключа ток в катушке вырастает настолько же, насколько он спадает за время разомкнутого состояния (иначе бы у нас менялся выходной ток). То есть (Vin-Vout)*Ton/L=Vout*Toff/L, отсюда:

Ton/Toff=Vout/(Vin-Vout) (2)

Кроме того, очевидно, что график, соответствующий среднему току, должен проходить по серединам рёбер нашей пилы, потому что только в этом случае площади отмеченных на графике треугольников будут равны. Почему эти площади должны быть равны? Потому что площадь под графиком тока от времени — это заряд. А заряд, протекший за период через нагрузку, должен быть равен заряду, протекшему за период через катушку индуктивности (смотрим на рисунок справа). Соответственно, высота h2 равна высоте h3 (раз уж у равных по площади прямоугольных треугольников,
с одинаковыми углами, равны гипотенузы). Таким образом, для токов можно записать: Iout=(Imax+Imin)/2.

Теперь давайте подумаем, что происходит, когда график тока через катушку расположен выше графика выходного тока?

В это время через катушку проходит больше заряда, чем уходит в нагрузку. Соответственно, когда график тока через катушку расположен ниже графика выходного тока — через катушку проходит меньше заряда, чем уходит в нагрузку. Куда же девается и откуда берётся «лишний» заряд? Всё очень просто — он накапливается выходным конденсатором, а потом расходуется. Вот здесь мы, кстати, натыкаемся на первую неточность большинства рисунков, объясняющих работу таких конвертеров. Помните рисунки, на которых было показано как течёт ток в зависимости от состояния ключа? Я их специально перерисовал из доступных источников как есть. Теперь, глядя на графики тока, мы видим, что в обоих состояниях ключа есть интервалы, когда выходной конденсатор заряжается и в обоих состояниях есть интервалы, когда выходной конденсатор разряжается (смотрим на рисунок слева).

Несмотря на то, что это кажется нелогичным, на самом деле всё очень даже логично. Так происходит из-за того, что ток через катушку индуктивности не может измениться мгновенно, не может мгновенно вырасти при подключении источника питания и не может мгновенно упасть при его отключении. Так что, возвращаясь к рисункам где показано как течёт ток в зависимости от состояния ключа, правильно было бы ток в конденсатор и из конденсатора вообще не рисовать, и тем более не говорить, что когда ключ замкнут — конденсатор заряжается, а когда разомкнут — разряжается. Правильный комментарий должен звучать как-то так: «Когда ключ замкнут — в преобразователь и нагрузку передаётся энергия от источника питания. Она сразу начинает запасаться катушкой (но конденсатор всё ещё подпитывает нагрузку), а позднее, когда ток через катушку превысит выходной ток, — передаваемая энергия начинает запасаться и конденсатором. Когда ключ разомкнут — энергия от источника питания в нагрузку и преобразователь не передаётся. При этом сначала начинает расходоваться энергия, запасённая в катушке (и на нагрузку и на продолжение заряда конденсатора), а потом, когда ток через катушку становится меньше выходного тока, — конденсатор тоже начинает отдавать запасённую энергию.»

Ладно, это всё чудесно, но какую практическую ценность несёт для нас понимание того, как и когда заряжается и разряжается этот самый выходной конденсатор? Да самую прямую. Мы теперь можем точно посчитать на какую величину изменяется его заряд, а значит и на какую величину будет изменяться напряжение на нём при той или иной его ёмкости. Или, если мы зададим некий допустимый уровень пульсаций, то можно посчитать — какой должна быть ёмкость выходного конденсатора, чтобы пульсации напряжения на выходе преобразователя не превышали заданный уровень.

Итак, суммарный «лишний» заряд, который должен накопить конденсатор пока ток через катушку больше выходного тока, равен площади треугольника, расположенного выше линии I(t)=Iout (треугольник, образованный маленькими треугольничками «2» и «3» на одном из вышеприведённых рисунков). Эта площадь равна:

1/2*(Imax-Iout)*ton/2+1/2*(Imax-Iout)*toff/2=1/4*Tи*(Imax-Iout), Ти -период импульсов

Или, учитывая что Tи=1/f, окончательно получаем:

(Imax-Iout)/(4*f), f — частота импульсов

Тогда пульсации, обозначим их Vp-p (Vp-p=Vmax-Vout), можно найти по следующей формуле:

Vp-p=(Imax-Iout)/(4*C*f)

Или, если мы задаём допустимый уровень пульсаций и хотим посчитать ёмкость конденсатора, то получим:

C=(Imax-Iout)/(4*Vp-p*f)

Вот, собственно, и вся базовая теория описывающая наш преобразователь. Но это ещё не самое интересное. Самое-то интересное для нас что? Правильно, самое интересное, это: во-первых, понять что будет происходить если уменьшать/увеличивать различные параметры (выходную ёмкость, индуктивность, частоту…), ну и во-вторых, понять как же всё-таки рассчитывать элементы преобразователя, поскольку, если вы заметили, в вышеприведённых формулах участвуют Vin, Iout и прочие компоненты, величина которых может меняться, в связи с чем пока не понятно, какие именно значения использовать в расчётах (максимальные, минимальные, средние). Вот об этом мы поговорим во второй части нашей статьи, а построенные ранее графики очень сильно нам в этом помогут. Графический анализ вообще очень удобен своей наглядностью.

  1. Часть 1. Введение. Теоретические основы buck-конвертера
  2. Часть 2. Анализ различных режимов работы и расчёт элементов buck-конвертера
  3. Часть 3. Переходим от идеальных элементов к реальным.

Buck / Boost преобразователь | Elektronik Devreler Projeler

Uzun süredir bitirme tezi çalışmaları, ehliyet sınavı koşuşturmacası derken siteyle doğru düzgün ilgilenemediğimi, Hatta internette takip ettiğim eleronmedia çalışmaları. Bugün kendime yarattığım bu küçük boşlukta hem kendi bilgilerimi tazelemek hem de güç elektroniği konusunu merak edenler için bir kaç örnek uygulama yapmak istedim.

Öncelikle, güç elektroniğine girmeden önce, herkesin kabul edeceği üzere altyapınızın sağlam olması gereken altı konu vardır.Bunlar mikroelektronik, kontrol, genel devre ve normal düzeyde matematik bilgisi, kaynak araştırma butisi ve doğru simülasyon programını kullanma şeklinde sıralanabilir. Бу sıralamada бен де нормальный бир öğrenci kadar alt yapım olduğunu söylemek isterim. Sonuç olarak ben bu işin uzmanı değil, uzmanı olma aday adayıyım. Yapmamız gerekenleri ise şöyle sıralayabiliriz:

— PSIM Programını kurmak,
— Kalem kağıdı elimize almak,
— Varsa devre analizi kitabımızı çıkarmak.

PSIM programı bir çok kişiye tanıdık gelmeyebilir.Açılımı Power Simulation olan program, güç elektroniği simülasyonları için özelleştirilmiş ve içerisinde güneş paneli modelinden, bir çok control elemanına hatta ADC gibi çeşitli mikrodenıted için. Programın bir diğer güzel özelliği ise oluşturduğunuz şemayı MATLAB Simulink ortamına direk aktarılabilir olmasıdır. PSIM programını indirmek için buraya basabilirsiniz.

1) Понижающий преобразователь

Yukarıda şekli görülebilecek ve genel olarak düşürücü yani step down olarak kullanılan buck çeviricilerin verimleri teorik olarak% 95’lere kadar çıkabilmektedir.Tüm SMPS’lerde olduğu gibi bobin üzerine güç depolama ve bu depolanan gücü çeşitli şekillerde aktarma ile kullanılan buck regülatör için önemli olan formüller (непрерывный режим için) ашагирдаки.

Örnek olarak Vi = 12 В, Vo = 5 В @ 2A seçelim ve anahtarlama frekansımız 50kHz olsun. İstediğimiz Ripple değerleri akım ve gerilim için de 0,01 olsun. Бу değerleri sağlayan D, C ve L değerlerini hesaplarsak;

D = Vo / Vi = 5/12 = 0,4166 олур бурадан D = 0.42 ,
L = 12 * D * (1-D) / f∆I бурадан L = 5,83 мГн ve
C = 12 * D * (1-D) / 8LCf2 бурадан C = 2,5 uF alınabilir.

Teorik olarak denememizi yaparsak, aşağıda görüleceği üzere devremizin oldukça sağlıklı çalıştığı görülebilir.

Elbette kullandığımız kaynaklar sonsuz çıkış gücüne sahip olmadıından, çıkışa bağlanacak değişik yüklere karşın bizler sabit akım veya sabit bir eldeiz et demekeri is. Bunun için D yani doluluk oranını aldığımız geri besleme bilgisine göre sürekli değiştirmemiz gerekmektedir.

Бен хем сабит аким хем де сабит герилим исин илгили контроль механизмаларины ПСИМ’де ашагидаки шекилде курдум. Ve simülasyonlarından da görüleceği üzere (şekle tıklarsanız büyür) istediğim değerlerin hiç değişmediğini gördüm.

Elbette burada siz PI kontrol yerine istediğiniz başka kontrol yöntemlerini kullanabilirsiniz. Ayrıca piyasada bu işlemi yapan bir çok entegre de bulabilirsiniz.

2) Повышающий преобразователь

Yukarıda şekli görülebilecek, genel olarak gerilim yükseltmek yani step-up olarak kullanılan boost çeviriciler özellikle led sürücü devrelerinde oldukça fazla kullanılmaktadır.Повышающий преобразователь için kullanılacak formüller (непрерывный режим için) ise aşağıda görülebilir.

Повышающий преобразователь Biz örneği olarak Vi = 5V Vo = 12V @ 2A, anahtarlama frekansımızı 50kHz, akım ve gerilim ripple’larını 0,01 seçelim. Бу деğерлери самлаян Д., Лев Ц’йи хесапларсак;

D = 1- (5/12) = 0,583 олур бурадан D = 0,58 ,
L = 5 * 0,58 / 50k * 0,01 бурадан L = 5,83 мГн ve
C = 2 * 0,58 /50k*0.01 бурадан C = 2.32mF olur.

Bu değerlere teorik olarak devremize uygularsak, aşağıdaki şekilde görüleceği üzere, devrenin oldukça sağlıklı çalıştığı görülebilmektedir.

Buck converter’da olduğu gibi boost convertor’da geri besleme almak, akım ya da gerilimi kontrol etmek çok önemlidir. Повысьте уровень eviricinin endüktans, diyot ya da çıkış gerilimi üzerinden geri besleme alarak kontrol etmek mümkündür. Бен PSIM’de bunu endüktans üzerindeki ortalama akımı kontrol ederek sağladım.Уфак бир хесаплама иле çıkış gücü giriş gücüne eşit dersek;

Po = 12 * 2 = 24W ve Po = Pi dersek,
Pi = 5 * Iav’dan 24/5 = Iav olur ve buradan Iav = 4.8A çıkar.

Böylelikle endüktansın üzerindeki ortalama akım 4.8A olmasını sağlayan kontrol devresini tasarlarsak aşağıda göreceğiniz PSIM devresine ulaşırız.

Yine şekilde görüleceği üzere PI kontrolün yerine istediğiniz başka kontrol yöntemlerin ide kullanabilirsiniz. Бак eviricilerde olduğu gibi boost için де бир çok entegrenin piyasada bulunabileceğini de ayrıca hatırlatmak isterim.
Başlangıç ​​için bilgilendirici olabilecek yukarıdaki denemelerin PSIM simülasyonları: понижающий / повышающий преобразователь

Dosya indirme LINK listesi (TXT formatında) link-21512.zip şifre-pass: 320volt.com

Herkese iyi çalışmalar dilemeden önce güç elektroniği konusunda çalışma yaparken güvenlik önlemlerine azami şekilde dikkat edilmesini öneririm.

Понижающий преобразователь постоянного тока

[регулируемый, КПД 97%, 3 А]

Автор: Хесам Мошири, Ансон Бао

Крошечная плата понижающего преобразователя постоянного тока полезна для многих приложений, особенно если она может обеспечивать токи до 3 А. (2А непрерывно без радиатора).В этой статье мы научимся создавать небольшую, эффективную и дешевую схему понижающего преобразователя.

[1]: Анализ цепи

На рисунке 1 показана принципиальная схема устройства. Основной компонент — понижающий понижающий преобразователь MP2315.

Рисунок 1

Принципиальная схема понижающего преобразователя постоянного тока в постоянный

Согласно спецификации MP2315 [1]: «MP2315 представляет собой высокочастотный синхронный выпрямленный понижающий импульсный преобразователь со встроенным внутренним источником питания. МОП-транзисторы.Он предлагает очень компактное решение для достижения непрерывного выходного тока 3 А в широком диапазоне входных напряжений с отличной нагрузкой и регулировкой линии. MP2315 работает в синхронном режиме для повышения эффективности в диапазоне нагрузки выходного тока. Работа в текущем режиме обеспечивает быстрый переходный отклик и упрощает стабилизацию контура. Функции полной защиты включают OCP и тепловое отключение ». Низкое значение RDS (включено) позволяет этой микросхеме выдерживать большие токи.

C1 и C2 используются для уменьшения шумов входного напряжения.R2, R4 и R5 создают обратную связь к микросхеме. R2 — многооборотный потенциометр 200K для регулировки выходного напряжения. L1 и C4 — важные элементы понижающего преобразователя. L2, C5 и C7 составляют дополнительный выходной LC-фильтр, который я добавил для уменьшения шума и пульсации. Частота среза этого фильтра составляет около 1 кГц. R6 ограничивает ток на выводе EN. Значение R1 установлено в соответствии с таблицей данных. R3 и C3 относятся к схеме начальной загрузки и определяются в соответствии с таблицей данных.

На рисунке 2 показан график зависимости КПД от выходного тока. Наивысший КПД почти для всех входных напряжений был достигнут на уровне около 1 А.

Рисунок 2

Эффективность в зависимости от выходного тока

[2]: Схема печатной платы

На рисунке 3 показана разработанная компоновка печатной платы. Это небольшая (2,1 см * 2,6 см) двухслойная доска.

Я использовал библиотеки компонентов SamacSys (обозначение схемы и посадочное место печатной платы) для IC1 [2], потому что эти библиотеки бесплатные и, что более важно, они соответствуют промышленным стандартам IPC.Я использую программное обеспечение САПР Altium Designer, поэтому я использовал плагин SamacSys Altium для прямой установки библиотек компонентов [3]. На рисунке 4 показаны выбранные компоненты. Вы также можете искать и устанавливать / использовать библиотеки пассивных компонентов.

Рисунок 3

Компоновка печатной платы понижающего преобразователя постоянного тока в постоянный

Рисунок 4

Выбранный компонент (IC1) из плагина SamacSys Altium

Это последняя версия печатной платы. На рисунках 5 и 6 показаны трехмерные виды печатной платы сверху и снизу.

Рисунок 5

Трехмерный вид печатной платы (верхняя часть)

Рисунок 6

Трехмерный вид печатной платы (снизу)

[3]: Construction and Test

Figure 7 показан первый прототип (первая версия) платы. Плата PCB изготовлена ​​компанией PCBWay, которая является платой высокого качества. Никаких проблем с пайкой у меня не было.

Как видно из рисунка 8, я модифицировал некоторые части схемы для снижения шума, поэтому предоставленная схема и печатная плата являются последними версиями.

Рисунок 7

Первый прототип (более старая версия) понижающего преобразователя

После пайки компонентов мы готовы протестировать схему. В даташите написано, что на вход можно подавать напряжение от 4,5 до 24 В.

Основные различия между первым прототипом (моя протестированная плата) и последней печатной платой / схемой заключаются в некоторых изменениях в конструкции печатной платы и размещении / значениях компонентов. Для первого прототипа выходной конденсатор составляет всего 22 мкФ-35 В.Поэтому я заменил его двумя конденсаторами SMD 47uF (C5 и C7, 1210 корпусов). Я применил те же модификации для входа и заменил входной конденсатор двумя конденсаторами номиналом 35 В. Кроме того, я изменил расположение выходного заголовка.

Поскольку максимальное выходное напряжение составляет 21 В, а конденсаторы рассчитаны на 25 В (керамические), то проблем со скоростью напряжения быть не должно, однако, если у вас есть сомнения относительно номинального напряжения конденсаторов, просто уменьшите их значения емкости до 22 мкФ и увеличить номинальное напряжение до 35 В.Вы всегда можете компенсировать это, добавив дополнительные выходные конденсаторы к целевой цепи / нагрузке. Вы даже можете добавить конденсатор 470 мкФ или 1000 мкФ «извне», потому что на плате недостаточно места для установки любого из них. Фактически, добавляя больше конденсаторов, мы уменьшаем частоту среза финального фильтра, чтобы он подавлял больше шумов.

Конденсаторы лучше использовать параллельно. Например, используйте два параллельно 470 мкФ вместо одного 1000 мкФ. Это помогает снизить общее значение ESR (правило параллельных резисторов).

Теперь давайте исследуем пульсации и шум на выходе с помощью малошумящего входного осциллографа, такого как Siglent SDS1104X-E. Он может измерять напряжение до 500 мкВ / дел, что очень удобно.

Я припаял плату преобразователя вместе с внешним конденсатором 470 мкФ-35 В на небольшой кусок опытной платы DIY, чтобы проверить пульсации и шум (рисунок 8)

Рисунок 8

Плата преобразователя на небольшом кусок макетной платы DIY (включая выходной конденсатор 470 мкФ)

Когда входное напряжение высокое (24 В), а выходное напряжение низкое (например, 5 В), должны генерироваться максимальные пульсации и шум, потому что разница входного и выходного напряжения в приоритете.Итак, давайте оснастим пробник осциллографа заземляющей пружиной и проверим выходной шум (рисунок 9). Важно использовать заземляющую пружину, поскольку заземляющий провод пробника осциллографа может поглощать много синфазных помех, особенно при таких измерениях.

Рисунок 9

Замена заземляющего провода зонда заземляющей пружиной

На рисунке 10 показан выходной шум, когда на входе 24 В и на выходе 5 В. Следует отметить, что выход преобразователя свободен и не подключен к какой-либо нагрузке.

Рисунок 10

Выходной шум преобразователя постоянного тока в постоянный (вход = 24 В, выход = 5 В)

Теперь давайте проверим выходной шум при минимальной разнице входного / выходного напряжения (0,8 В). Я установил входное напряжение на 12 В, а выходное на 11,2 В (рисунок 11).

Рисунок 11

Выходной шум при минимальной разнице входного / выходного напряжения (вход = 12 В, выход = 11,2 В)

Обратите внимание, что при увеличении выходного тока (добавление нагрузки) увеличивается выходной шум / пульсации. .Это правдивая история для всех блоков питания или преобразователей.

[4] Спецификация материалов

На Рисунке 12 показана спецификация материалов проекта.

Рисунок 12

Спецификация материалов

Если вы хотите собрать эту схему, вы можете загрузить файлы Gerber или напрямую заказать для вас изготовление печатной платы с высочайшим качеством.

Ссылки

[1]: https://www.mouser.com/datasheet/2/277/MP2315_r1.01-478439.pdf

[2]: https: // componentsearchengine.com / part.php? partID = 930350

[3]: https://www.samacsys.com/altium-designer-library-instructions

Понижающий преобразователь постоянного тока

| Протокол

Понижающие преобразователи

генерируют выходное постоянное напряжение, которое меньше входного постоянного. Другими словами, понижение или понижение напряжения питания. Обычно используемые линейные регуляторы понижают напряжение за счет рассеивания мощности в виде тепла в резисторе, что становится очень неэффективным из-за большой разницы между входным и выходным напряжениями. В то время как резистивные компоненты тратят энергию из-за джоулева нагрева, понижающие преобразователи используют реактивные компоненты, которые в идеале не рассеивают мощность и, следовательно, могут эффективно снижать напряжение с соответствующим увеличением доступного тока.В понижающем преобразователе переключатель улавливает источник постоянного тока, чтобы создать переменный ток на входе фильтра нижних частот. Фильтр нижних частот состоит из катушки индуктивности и конденсатора и извлекает среднее напряжение с небольшими потерями из-за паразитных сопротивлений. В результате выходное напряжение меньше или равно входному напряжению. Это видео проиллюстрирует конструкцию понижающего преобразователя и исследует, как изменение рабочего состояния преобразователя влияет на его выходное напряжение.

В этой схеме понижающего преобразователя используется электронный переключатель для подключения и отключения индуктора от источника постоянного тока.Этот переключатель может быть биполярным транзистором, полевым МОП-транзистором или другим подобным электронным устройством. Катушка индуктивности и конденсатор составляют фильтр нижних частот с диодом, обеспечивающим путь для тока катушки индуктивности при разомкнутом переключателе. Выход фильтра нижних частот подключен к нагрузке. Последовательность цифровых импульсов открывает или закрывает переключатель с коэффициентом заполнения D, который представляет собой отношение продолжительности включения к периоду. Когда переключатель замкнут, вход фильтра нижних частот подключается к питающему напряжению, V in. Диод становится смещенным в обратном направлении и не проводит, и ток течет через катушку индуктивности.Когда переключатель разомкнут, этот ток катушки индуктивности должен продолжаться в том же направлении, и диод становится смещенным в прямом направлении, образуя полную токовую петлю. На входе в фильтр нижних частот эта коммутация переключателя создает прямоугольную волну, которая колеблется между V in примерно с нулевым вольт. За исключением некоторой пульсации, выходной сигнал фильтра представляет собой среднее значение прямоугольной волны, которое увеличивается с увеличением скважности. При достаточно высоких частотах переключения время заряда и разряда конденсаторов невелико.Таким образом, пульсации напряжения становятся небольшими, и в результате получается чистый выход постоянного тока, пониженный по сравнению с входом постоянного тока. Поскольку катушка индуктивности и конденсатор являются реактивными компонентами, в идеале они не имеют потерь резистивной мощности. Таким образом, идеальный LC-фильтр может передавать мощность на нагрузку со 100% эффективностью. В действительности сопротивление проводов индуктора и другие паразитные сопротивления в цепи снижают эффективность до диапазона от 80 до 95%. Теперь, когда были обсуждены основы понижающего преобразователя, давайте посмотрим, как понижающий преобразователь понижает напряжение и продолжает работу в режиме проводимости, также называемом CCM, состоянии, когда катушка индуктивности все время работает с ненулевым током.

В этих экспериментах используется плата полюса питания HiRel Systems, предназначенная для экспериментов с различными топологиями схем преобразователей постоянного тока. Начните с того, что убедитесь, что переключатель подачи сигнала S90 выключен. Затем подключите источник сигнала к разъему DIN J90. Установите перемычки выбора управления ШИМ, J62 и J63, в положение разомкнутого контура. Отрегулируйте источник питания постоянного тока на положительное напряжение 24 В, но не подключайте выход источника питания к плате. Соберите схему с верхним MOSFET, нижним диодом и магнитной платой BB.Запишите значение индуктора на магнитной доске BB. Нагрузочный резистор RL представляет собой силовой потенциометр. Используйте мультиметр, чтобы определить его сопротивление, устанавливая его на 12 Ом. Затем подключите нагрузочный резистор между клеммами V2 + и COM. Установите группу переключателей S30 следующим образом. ШИМ на верхний MOSFET, используйте встроенный ШИМ и отключите нагрузку. Затем подключите дифференциальный пробник осциллографа между клеммой 15, которая является затвором верхнего полевого МОП-транзистора, и клеммой 11, которая является источником. Включите переключатель подачи сигнала, S90, и наблюдайте за последовательностью импульсов, которая приводит в действие полевой МОП-транзистор.Установите потенциометр регулировки частоты, RV60, на частоту переключения 100 килогерц. Установите потенциометр продолжительности включения RV63 так, чтобы время действия импульсов составляло пять микросекунд.

Не отключайте дифференциальный зонд осциллографа между клеммами 15 и 11, которые являются затвором и истоком верхнего полевого МОП-транзистора соответственно. Для измерения напряжения на нагрузочном резисторе RL подключите другой дифференциальный пробник между клеммами V2 + и COM. Подключите источник питания постоянного тока к входным клеммам V1 + и COM.Обратите внимание на треугольную форму выходного напряжения и прямоугольную последовательность импульсов сигнала переключения. Повышение выходного напряжения происходит, когда переключатель понижающего преобразователя замкнут, а катушка индуктивности передает энергию конденсатору и нагрузке. Нисходящие линейные изменения возникают, когда переключатель разомкнут, катушка индуктивности отключена от источника входного напряжения, а конденсатор отдает часть накопленной энергии нагрузке. Затем измерьте среднее значение выходного напряжения и время включения напряжения затвора истока.Запишите показания входного тока и напряжения от источника постоянного тока. Повторите этот тест после регулировки потенциометра коэффициента заполнения RV64, чтобы последовательность импульсов имела коэффициенты заполнения 0,4, 0,6 и 0,7. По мере увеличения продолжительности включения D среднее выходное напряжение понижающего преобразователя также увеличивается. В идеале, если D имеет значение 0,3, то вход 24 вольт генерирует выход около 7,2 вольт. Аналогично, если D равно 0,5, то выход будет около 12 вольт, или если D равен 0,7, то выход будет примерно 16,8 вольт и так далее.

Установите скважность 0,5 и затем подключите входной источник постоянного тока к клеммам V1 + и COM. Настройте RV60 на частоту переключения 100 килогерц. Как и раньше, форма волны выходного напряжения представляет собой треугольную волну, возникающую в результате воздействия фильтра нижних частот на входную прямоугольную волну. Напряжение затвора-истока представляет собой последовательность цифровых импульсов с частотой 100 килогерц. Период 10 микросекунд и время включения 5 микросекунд. Измерьте среднее значение выходного напряжения и время включения затвора до напряжения истока.Запишите показания входного тока и напряжения от источника постоянного тока. Повторите этот тест после настройки RV60 на частоту переключения 10, 20 и 40 килогерц с фиксированной продолжительностью включения 0,5. По мере увеличения частоты пульсации на выходе уменьшаются, так как время заряда и разряда конденсатора также уменьшается. В общем, выходное напряжение в этом эксперименте меньше, чем ожидалось от идеального соотношения. Это отклонение является результатом паразитного элемента, такого как сопротивление провода в катушке индуктивности и других сопротивлений в цепи, которые создают неидеальные падения напряжения и неучтенные потери энергии.

Понижающий преобразователь

обеспечивает хорошо управляемое регулирование напряжения с соответствующим повышением тока, что делает их критически важными для приложений, связанных с минимальными потерями мощности в процессе преобразования. Энергопотребление ноутбуков значительно снизилось из-за разработки микропроцессоров, которые работают только от 1,8 или 0,8 вольт. В портативных компьютерах и устройствах с дистанционным управлением используются понижающие преобразователи, чтобы снизить напряжение литиевых батарей до этих низких значений, продлить срок их службы и увеличить ток батареи для обеспечения нужд интегральных схем с миллионами транзисторов.В электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, используются литий-ионные батареи с номинальным напряжением ячеек от 3,6 до 3,7 вольт. Однако стандартные зарядные устройства для аккумуляторов с разъемами USB обеспечивают питание до пяти вольт. Понижающий преобразователь в электронном устройстве понижает выходное напряжение USB до более низкого напряжения, необходимого для зарядки литий-ионной батареи.

Вы только что посмотрели введение Jove в понижающие преобразователи. Теперь вы должны понимать их работу и то, как выход постоянного тока зависит от продолжительности включения и частоты переключения.