Zaloguj się
Wszystkie
7 marca 2023
470
Transfer Multisort Elektronik (TME)
Zasadniczo istnieją trzy rozwiązania dostarczenia do zasilania układu napięcia o wymaganej wartości (zwykle wyprostowanego i wygładzonego). Sekcja zasilania może być oparta na dzielniku napięcia, stabilizatorze liniowym lub przetwornicy. Każdy ze sposobów może posłużyć do obniżania napięcia, jednak tylko przetwornice pozwalają je podwyższyć.
Pierwszym sposobem realizacji sekcji zasilania, z jakim możemy się spotkać, są układy oparte o dzielnik napięcia. Działanie takiego układu bazuje na prawie Ohma i odkładającym się napięciu na poszczególnych rezystorach, według schematu z ilustracji 1.
Dobierając odpowiednie wartości rezystorów dzielnika, możemy uzyskać na wyjściu napięcie o dowolnej wartości z przedziału od 0 do napięcia wejściowego. Taki sposób zasilania urządzenia posiada jednak pewne wady, które praktycznie wyparły go z tego zastosowania. Pierwszą z nich jest wydajność prądowa - taki układ jest projektowany dla ustalonych warunków pracy. Zmiana natężenia prądu pobieranego lub napięcia zasilającego oznacza zmianę napięcia na wyjściu z dzielnika; to nie jest napięcie stabilizowane. Z zasadą pracy wiążą się też duże straty mocy. Dodatkowo, aby zapewnić stabilne napięcie (przy stałym odbiorze prądu) trzeba zapewnić stałą temperaturę rezystorów dzielnika. Przy większych mocach prowadzi to do gigantycznych, kosztownych i niewygodnych układów.
Stabilizatory liniowe są drugą możliwością, dzięki której obniżymy napięcie wejściowe. Produkowane najczęściej w postaci elementów z trzema nóżkami, są dość często spotykane w sprzęcie użytkowym. Ich zadanie jest bardzo proste – utrzymać stałą wartość napięcia na wyjściu, niezależnie od napięcia wejściowego i chwilowego poboru prądu. Oczywiście należy pamiętać, że napięcie wejściowe musi być wyższe od wyjściowego, a natężenie musi się mieścić w zakresie nominalnym. Elementy tego typu są dostępne w bardzo szerokim asortymencie wykonań i przystępnych cenach; ich główną wadą są znaczące ilości wydzielanego ciepła. Typowy przedstawiciel takich stabilizatorów to przedstawiony na Ilustracji 2 regulator L7805ACV.
W każdym stabilizatorze tego typu różnica między napięciem wejściowym a pożądaną wartością napięcia wyjściowego (ang. Drop Out Voltage) zamienia się w ciepło. Skutkuje to faktem, że nawet przy niewielkich prądach element bardzo szybko nagrzewa się, co wymusza stosowanie dodatkowych radiatorów.
Trzecią możliwością zrealizowania układu zasilania jest jego oparcie na przetwornicy napięcia. Występują one w kilku rodzajach i mogą zarówno zwiększać, jak i obniżać napięcie wyjściowe względem wejściowego. Charakteryzuje jedna niezwykle korzystna cecha – wysoka sprawność. Dużą wadą stabilizatorów liniowych są straty mocy. Pod tym względem przetwornice są znacznie bardziej oszczędne. Każda przetwornica napięcia posiada parametr określony jako sprawność, jest on wyrażony w procentach i odnosi się do stosunku mocy wyjściowej do mocy pobranej ze źródła. Innymi słowy, jeśli urządzenie posiada sprawność na poziomie 80%, oznacza to, że 20% tracone jest w postaci ciepła wydzielanego “do otoczenia” poprzez nagrzewanie się przetwornicy. sprawność nie jest wartością stałą i zależy od warunków pracy przetwornicy głównie od napięcia zasilania, napięcia wyjściowego i prądu obciążenia.
Dla równowagi, należy podkreślić, że przetwornice posiadają również wadę – zakłócenia. Ze względu na swoją budowę i zasadę działania napięcie wyjściowe przetwornicy nie jest idealnie stałe. Może być to problem, jeśli musimy zasilić układ potrzebujący naprawdę “bardzo stałego” napięcia. W takim przypadku należy na wyjściu przetwornicy umieścić odpowiednie obwody filtrujące.
Na rynku dostępnych jest kilka rodzajów przetwornic napięcia, najpopularniejsze z nich to:
- przetwornica step-down (buck) – obniżająca napięcie,
- przetwornica step-up (boost) – podwyższająca napięcie,
- przetwornica step-up/down (SEPIC) – może zarówno podwyższać, jak i obniżać napięcie wejściowe.
Bardzo bogaty wybór przetwornic znajdziemy w katalogu firmy TME, gdzie możemy wybierać spośród ponad 18000 różnych przetwornic DC-DC. Przykładowa przetwornica obniżająca napięcie OKY3497-4 jest przedstawiona na ilustracji 3.
Jest to mały, zgrabny moduł o mocy 300 W i prądzie wyjściowym 9 A dostępny “od ręki” w TME. Jest dedykowany do wbudowania w projektowane urządzenie, pozwala na regulację prądu wyjściowego i napięcia w zakresie od 1,2 V do 35 V przy napięciu zasilania z zakresu od 5 V do 40 V .
Poza tymi najbardziej rozpowszechnionymi istnieją również inne konstrukcje, takie jak:
- przekształtnik typu “forward” (przetwornica przepustowa) – rodzaj przetwornicy DC/DC opartej na transformatorze. Jest to element jednotaktowy – energia pobierana ze źródła przekazywana jest na wyjście w czasie rzeczywistym. Dzięki zastosowaniu transformatora zasilacz typu forward pozwala oddzielić galwanicznie wejście i wyjście. Przetwornice przepustowe stosowane są w zasilaczach impulsowych, których moc nie przekracza kilkuset watów oraz spawarkach inwerterowych.
- przekształtnik flyback (przetwornica zaporowa) – rodzaj przetwornicy DC/DC, w której również zastosowano galwaniczne oddzielenie wejścia i wyjścia. Jest to urządzenie dwutaktowe, w pierwszym takcie energia gromadzona jest w polu magnetycznym cewki, aby w drugim takcie ją oddać. Tego typu układy stosowane są przede wszystkim w zasilaczach impulsowych małej mocy.
Wybór odpowiedniej przetwornicy zależy głównie od projektowanego sprzętu. Jeśli chcemy zaprojektować małe urządzenie przenośne, warto zwrócić uwagę na przetwornice w wersji miniaturowej. Przy większym sprzęcie możemy zastosować przetwornice o większych wymiarach z wbudowanym radiatorem ułatwiającym odprowadzanie ciepła. Dodatkowo należy określić rodzaj potrzebnej przetwornicy – step-up, step-down lub step-up/down.
Jeśli zależy nam na jak najmniejszych stratach energii, warto wyposażyć się w przetwornice napięcia o jak największej sprawności. Standardowo sprawność tego typu urządzeń mieści się w zakresie 80-95%. Dodatkowo warto też pamiętać o podstawowych parametrach przetwornicy takich jak: maksymalny prąd wyjściowy, zakres napięcia wyjściowego i zakres napięcia wejściowego.
Karta katalogowa
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
