ИНВЕРТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА
Электрический прибор, необходимый, чтобы преобразовать постоянное напряжение размером двенадцать вольт в переменное напряжение, размером в двести двадцать вольт, это приблизительно частота в пятьдесят герц, называется инвертор напряжения (иногда такое устройство называют инвертор постоянного тока). Этот прибор применяется для подключения различных электрических приборов, функционирующих от бытовой сети с напряжением и частотой пятьдесят герц ко всякому источнику с постоянным током. Батареи автомобиля и аккумуляторы чаще всего служат источниками постоянного тока. Преобразователи напряжения бывают электронными или просто электромеханическими. В настоящее время более часто устанавливаются приборы электронного типа. Существуют различные виды устройств, которые отличаются как по конструкции, так и по цене.
Инверторы делятся на несколько видов по форме напряжения, которое они генерируруют. Когда напряжение переменного тока имеет прямоугольную форму, трапециевидную или ступенчатую, то подобным устройствам дано название несинусоидальных. Такие модели подойдут для питания простых приборов в быту. Но имеются приборы такого типа, которым необходима особенная форма напряжения. К приборам такого типа принадлежат ноутбук, электрические инструменты и газовые котлы. Для таких приборов необходимо применять инвертор синусоидального типа. На выходе форма напряжения переменного тока сильно похожа на синусоидальную форму, то есть подобна форме напряжения переменного тока во всякой бытовой электрической сети.
Чаще всего, хороший автомобильный инвертор имеет три режима работы:
- Первый режим — это режим работы инвертора продолжительное время. Такой режим чаще всего должен соответствовать начальному значению мощности.
- Следующий режим — перегрузка. В этом режиме большинство типов инверторов в продолжение какого — то времени (до получаса, в зависимости от модели) способны снабжать мощностью в полтора раза больше, чем при режиме первого типа.
- Третий режим — режим пуска. Данный режим способен дать повышенную мощность, которая служит для запуска электрического двигателя или для определенных нагрузок емкости.
К примеру, когда стоит инвертор 12 220 вольт мощностью в сто пятьдесят ватт, то его будет достаточно, чтобы зарядить от электросети автомобиля любой ноутбук или нетбук, или чтобы зарядить мобильный телефон, фотоаппарат. Осуществлять выбор преобразователя необходимо из расчёта самой большой пиковой нагрузки потребления. Необходимо принимать во внимание, что отдельные электрические приборы (к примеру, холодильник) в момент запуска способны потреблять в несколько раз больше, чем предполагаемая начальная мощность.
преобразователь напряжения постоянного тока
Машина постоянного тока с двумя или более обмотками на якоре, предназначенная для преобразования постоянного тока одного напряжения в постоянный ток других напряжений.
Политехнический терминологический толковый словарь . Составление: В. Бутаков, И. Фаградянц . 2014 .
- преобразователь
- преобразователь постоянного тока
Смотреть что такое «преобразователь напряжения постоянного тока» в других словарях:
- преобразователь напряжения постоянного тока в напряжение постоянного тока — Недопустимые, нерекомендуемые двойной преобразователь постоянного токапреобразователь постоянного напряженияпреобразователь постоянного тока в постоянный Тематики источники и системы электропитания EN DC DC converterDC/DC converter … Справочник технического переводчика
- преобразователь постоянного тока — преобразователь напряжения постоянного тока; преобразователь постоянного тока Машина постоянного тока с двумя или более обмотками на якоре, предназначенная для преобразования постоянного тока одного напряжения в постоянный ток других напряжений … Политехнический терминологический толковый словарь
- преобразователь постоянного тока — конвертор Преобразователь электрической энергии, который преобразует энергию постоянного тока одного напряжения в энергию постоянного тока другого напряжения [ОСТ 45.55 99] EN FR Тематики источники и системы электропитанияпреобразователь… … Справочник технического переводчика
- преобразователь постоянного тока — 3.15 преобразователь постоянного тока (dc/dc converter): Комплект аппаратуры для преобразования постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
- Электропоезд постоянного тока ЭР2 — Электропоезд ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка В эксплуатации с 1962 Производитель Рижский вагоностроительный, Рижский электромашиностроительный, Калининский вагоностроительный Серия … Википедия
- СТО Газпром 2-6.2-086-2006: Методика по техническому диагностированию систем постоянного тока энергохозяйства ОАО «Газпром» — Терминология СТО Газпром 2 6.2 086 2006: Методика по техническому диагностированию систем постоянного тока энергохозяйства ОАО «Газпром»: 3.12 аккумулятор герметичного типа: Необслуживаемые аккумуляторы с рекомбинацией газа. Электролит… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
- Преобразователь электрической энергии — Преобразователь электрической энергии это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования параметров электрической энергии (напряжения, частоты, числа фаз, формы сигнала). Для реализации преобразователей широко… … Википедия
- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — (Converter) вращающаяся машина для преобразования: постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения, переменного тока в постоянный и наоборот; переменного тока в переменный же, но с другим числом периодов. По конструкции П.… … Морской словарь
- преобразователь — 3.1 преобразователь (transducer): Устройство для преобразования измеряемого механического движения, например, ускорения в заданном направлении, в величину, удобную для измерения или записи. Примечание Преобразователь может включать в себя… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
- Преобразователь частоты — 1) в электротехнике устройство для изменения частоты электрического напряжения (тока). Применяется в системах питания регулируемого электропривода и магнитных усилителей, для согласования двух или более систем переменного тока с различной … Большая советская энциклопедия
Преобразователи напряжения постоянного тока
Говоря о преобразовании электрической энергии, можно вспомнить разнообразные трансформаторы, генераторы, блоки питания различных бытовых приборов, зарядные устройства электронных гаджетов, сварочные инверторы и даже атомные электростанции. Во всех случаях в том или ином виде происходит преобразование электрической энергии. Можно сказать, что нас в повседневной жизни окружают разные виды электрических преобразователей, и трудно себе представить их полное отсутствие в современном мире.
Преобразователи напряжения постоянного тока получили особенно широкое распространение в последние двадцать лет. Это связано со стремительным развитием полупроводниковой промышленности и электроники в целом.
Высокочастотные импульсные преобразователи почти вытеснили с рынка блоки питания с низкочастотными трансформаторами, которые можно встретить теперь разве что в старых телевизорах и других старинных приборах, или в некоторых современных усилителях звуковой частоты.
Высокочастотный трансформатор (или дроссель) имеет значительно меньшие габариты, чем низкочастотный трансформатор на железе, рассчитанный на работу от сети 50-60 Гц, именно поэтому импульсные блоки питания так компактны. Так или иначе, преобразователи напряжения постоянного тока все же содержат в своей конструкции трансформатор (или дроссель), но это уже совсем не тот тяжелый и шумный трансформатор.
Ассортимент современных DC-DC конвертеров (а именно так называются преобразователи постоянного напряжения в постоянное напряжение) достаточно широк. Давайте рассмотрим более подробно, какие именно бывают DC-DC конвертеры .
1. Миниатюрный регулируемый преобразователь
Этот крохотный понижающий преобразователь размером 43мм х 21мм, и другие подобные модели, стоят на китайских торговых площадках от одного доллара. Данный экземпляр работает на микросхеме LM2596 , и его выходные параметры могут регулироваться. На вход подается постоянное напряжение в диапазоне от 4,5 до 40 вольт, а на выходе получается постоянное напряжение от 1,3 до 35 вольт.
Максимальный ток, который можно получить от данного преобразователя составляет 3 ампера, однако в этом случае требуется радиатор, если же преобразователь используется без радиатора, средний ток не должен превышать 2 ампер. Эффективность такого преобразователя может достигать 92%.
Данный преобразователь собран по топологии step-down (buck) converter, и на плате видны все его главные составные части: входной и выходной конденсаторы, дроссель, диод Шоттки, регулировочный резистор и сама микросхема в корпусе TO-263-5. На приведенной выше принципиальной схеме не изображен регулировочный резистор, но на плате он есть.
Без этого резистора схема не даст на выходе больше 5 вольт, однако если обратную связь снимать не напрямую с выходного конденсатора фильтра, а через делитель напряжения, который как раз и собран здесь с использованием этого регулировочного резистора, можно существенно расширить диапазон выходных напряжений, что и реализовано на данной плате.
Сфера применения этих преобразователей ограничена лишь фантазией разработчика. Здесь и питание светодиодов, и зарядка различных портативных устройств, и многое другое.
Бывают и повышающие преобразователи такого типа, выполненные по топологии step-up (boost) converter.
На приведенном изображении (красная плата) регулируемый повышающий преобразователь максимальной мощностью до 150 ватт (требуется дополнительное охлаждение), на вход которого можно подавать от 10 до 30 вольт, а на выходе получать от 12 до 35 вольт.
Как и в предыдущем примере, этот преобразователь имеет на выходе регулировочный резистор, который и отвечает за получение на выходе нужного значения напряжения. Управляющая микросхема расположена на обратной стороне платы. Сама плата имеет размер 65мм х 35мм. Стоимость такого преобразователя раза в 3 выше предыдущего примера.
2. Водонепроницаемый блок питания
Этот блок питания имеет прочный литой водонепроницаемый корпус, залитый эпоксидным компаундом, что позволяет применять его как на транспорте, так и с любым другим оборудованием, где требуется надежность и безопасность. Преобразователь имеет защиту от пониженного напряжения, от перенапряжения, от короткого замыкания, и от перегрузок.
Диапазон входного напряжения в разных моделях весьма широк, и в данном примере от 9 до 24 вольт, при этом на выходе получаем 24 вольта с максимальным током 5 ампер (в данном примере). Размер корпуса на фото 75мм х 75 мм, высота 31мм. Стоимость таких преобразователей порядка 10 – 50 долларов, в зависимости от мощности.
Преобразователи такого типа производятся на мощность от 15 до 360 ватт, на входное напряжение до 60 вольт, и на выходное напряжение от 5 до 48 вольт. Они также весьма распространены на многочисленных торговых площадках.
3. Импульсный блок питания постоянного напряжения в кожухе
Обычно эти блоки питания изготавливают по схеме обратноходового, двухтактного или полумостового импульсного преобразователя. Они бывают на входное напряжение от 19 до 72 вольт и выше, а выход обычно от 5 до 24 вольт. Мощность преобразователей такого типа может достигать 1000 ватт. Размеры корпуса от 78мм х 51мм х 28мм до 295мм х 127мм х 41мм.
Такие блоки питания выпускаются многими фирмами-производителями, а их стоимость может доходить до нескольких сотен долларов. Довольно часто подобные блоки применяются для питания светодиодных лент. Они обладают возможностью точной подстройки выходного напряжения и имеют защиту от перегрузки.
Есть на рынке аналогичные модели преобразователей с питанием напрямую от сети переменного тока, называемые AC-DC преобразователями , однако там все равно напряжение сети сначала выпрямляется, фильтруется, то есть делается постоянным, а только после преобразуется посредством стандартного высокочастотного преобразования и выпрямления в постоянное напряжение другого уровня, более низкого, то есть опять же использован модуль DC-DC конвертера .
В отличие от других конвертеров, преобразователи с питанием от сети переменного тока обязательно имеют гальваническую развязку вторичной обмотки высокочастотного импульсного трансформатора от первичной . Как правило, цепь обратной связи в таких блоках развязана с применением оптопары. Справедливости ради нужно отметить, что маломощные блоки такого типа бывают и в бескорпусном исполнении.
4. DC-DC конвертор для монтажа на печатную плату
Эти миниатюрные блоки питания обладают мощностью от 0,25 до 100 ватт. Они допускают разброс входного напряжения: 3-3,6В, 4,5-9В, 9-18В, 13-16,6В, 9-36В, 18-36В, 18-72В, 36-72В, и 36-75В. В зависимости от фирмы – производителя диапазоны питающих напряжений могут отличаться. Некоторые преобразователи допускают регулировку выходного напряжения и перевод блока в режим ожидания. Стандартный же ряд выходных напряжений блоков: 5В, 12В, 15В.
DC-DC конвертеры для монтажа на печатную плату имеют электрически прочную изоляцию (1500 В), а максимально допустимая температура может достигать 90 градусов по Цельсию. Наибольший интерес для разработчиков представляют преобразователи мощностью 3 ватта. Стоимость таких конвертеров – от единиц до десятков долларов.
У всех современных промышленных импульсных DC-DC преобразователей значение рабочей частоты лежит выше 50кГц, и достигает 300кГц. Это утверждение справедливо для импульсных трансформаторов и дросселей на феррите, поскольку для применяемых в описанных преобразователях трансформаторов и дросселей везде задействованы именно ферритовые сердечники.
Выпускаемые промышленностью специализированные интегральные микросхемы для импульсных преобразователей очень часто имеют строго установленную частоту, которая всегда выше 50кГц. Если используется ШИМ контроллер , то соответствующая частота задается внешними компонентами.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Преобразователи постоянного напряжения
Низковольтное постоянное напряжение сначала инвертируют (превращают в переменное напряжение), далее с помощью трансформатора его трансформируют в более высокое, после чего выпрямляют. Часто возникает необходимость иметь на выходе преобразователя не только различные по величине постоянные напряжения, но и ряд переменных напряжений. В этих случаях трансформатор преобразователя постоянного напряжения снабжают несколькими вторичными обмотками. Одни из них работают на выпрямители, а другие обмотки непосредственно подключены к потребителям переменного тока.
Обычно первичное постоянное напряжение преобразуют в переменное напряжение прямоугольной формы. При этом амплитуды выпрямленного и первичного постоянного напряжений равны между собой. Потери в процессе этого преобразования невелики. Обратное преобразование прямоугольного переменного напряжения в постоянное также выгодно, благодаря малым пульсациям выпрямленного напряжения.
На рис. 121 приведена схема двухтактного самовозбуждающегося полупроводникового преобразователя. Основными элементами схемы являются два транзистора Т 1 и Т 2 трансформатор Тр, выпрямитель В и сопротивление нагрузки Z н . Делитель напряжения R 1 —R 2 служит для того, чтобы на участках база—эмиттер транзисторов создать напряжение прямого перехода.
Сопротивление R 1 значительно меньше сопротивления R 2 . В сумме они должны обеспечить величину тока делителя, превышающую величину тока базы транзисторов не менее чем в 5— 6 раз. Трансформатор выполняют обычно на сердечнике из пермалоя, который имеет прямоугольную петлю гистерезиса и хорошо работает на частотах до нескольких килогерц.
Трансформатор имеет три обмотки: первичную I, вторичную повышающую II и обмотку обратной связи III. Первичная обмотка и обмотка обратной связи выполнены с выводом средней точки. Включение обмоток трансформатора должно быть таким, чтобы на концах, обозначенных точками, наводились напряжения одной полярности.
Рис. 121. Схема двухтактного полупроводникового преобразователя.
При подключении преобразователя постоянного напряжения к первичному источнику постоянного напряжения, из-за неидентичности транзисторов и обеих половин первичной обмотки трансформатора, в сердечнике возникает некоторый возрастающий магнитный поток. На зажимах плеч обмотки обратной связи появляются э. д. с. При правильном подключении обмотки обратной связи увеличится отрицательное напряжение на базе того транзистора, у которого ток коллектора был больше (например, на транзисторе Т 2 ).
Это вызывает дальнейший рост коллекторного тока одного транзистора (Т 2 ) и уменьшение коллекторного тока другого транзистора (Т 1 ). В результате транзистор T 1 оказывается запертым, а транзистор Т 2 — полностью открытым.
К плечу первичной обмотки трансформатора, в которое включен транзистор Т 2 , приложено напряжение
где ΔU Т2 — падение напряжения на открытом транзисторе. Поэтому плечу проходят два тока: ток нагрузки i н величина которого определяется как сопротивлением нагрузки, так и напряжением U вх , и намагничивающий ток i L , определяемый возрастающим магнитным потоком в сердечнике. При насыщении сердечника (особенно резко насыщение наступает у сердечников, изготовленных из материала с прямоугольной петлей гистерезиса) исчезает э. д. с. в обмотке обратной связи. Ток коллектора и магнитный поток убывают, и в плечах обмотки обратной связи наводится э. д. с. Знаки э. д. с. таковы, что теперь Т 2 запрется, а T 1 —откроется. К плечу первичной обмотки трансформатора, в которое включен транзистор T 1 оказывается приложенным напряжение
В дальнейшем процесс повторяется в той же последовательности. Происходит автоматическое переключение транзисторов. Конденсатор С сглаживает пики напряжения, которые возникают во время переключения транзисторов. Эта схема обеспечивает надежный запуск преобразователя, но потери мощности в пусковых цепях па делителе несколько снижают его к. п. д.
В заключение следует отметить некоторые особенности работы транзисторов и трансформатора в рассмотренной схеме преобразователя напряжения . Транзисторы работают в ключевом режиме. Когда триод открыт, ток коллектора максимален, напряжение же на участке коллектор— эмиттер минимально. Когда триод закрыт, ток коллектора практически отсутствует, а напряжение на переходе коллектор—эмиттер максимально. Отсюда следует, что потери мощности в транзисторах весьма малы. У германиевых транзисторов максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером не превышает 50—60 в. Поэтому UBK может быть не более 24—27 в, так как к запертому транзистору оказывается приложенным примерно удвоенное напряжение первичного источника.
Транзистор работает на частотах от 300 до 5000 гц, причем частота преобразования определяется данными трансформатора:
U вх — первичное напряжение; S с — сечение магнитопровода; К з.с — коэффициент заполнения сердечника магнитным материалом (≈07÷09); N 1 — число витков первичной обмотки; В макс = 0,9B s — максимальное значение магнитной индукции; B s — магнитная индукция насыщения.
Частота преобразования прямо пропорциональна входному напряжению и обратно пропорциональна числу витков первичной обмотки.