Чопперный преобразователь (chopper).
В этой статье речь пойдет о самом простом, безтрансформаторном, чопперном преобразователе. Он состоит из дросселя, диода, ключа, входного и выходного конденсаторов и схемы управления, схему управления я в этой статье рассматривать не буду, укажу лишь общую схему и принцип построения
Входное напряжение Uin подается на конденсатор C1. В качестве ключевого элемента используется транзистор М1, он осуществляет коммутацию тока. Кроме этого в схеме содержится разрядный диод D1 и выходной фильтр С2, с которого напряжение поступает в нагрузку. Легко заметить, что нагрузка включена последовательно с элементами М1 и L1. Поэтому схема является последовательной. Схема управления вырабатывает прямоугольные импульсы с постоянной частотой (ШИМ). Во время импульса транзистор открыт, во время паузы транзистор закрыт.
Их отношение называется коэффициентом заполнения (duty cycle), обозначается буквой D и выражается в % или просто в числах.
Например, при D равном 50% получается, что D=0,5, в данной схеме коэфф заполнения может достигать D=0,99 или 99%. Регулирование выходного напряжения происходит за счет изменения ширины управляющего импульса, по сути дела изменением коэффициента D.
При открытом транзисторе ток в нагрузку идет из источника питания, через транзистор М1 и дроссель L1 в нагрузку, при этом дроссель запасает энергию.
При закрытом транзисторе М1 пополнения энергии в дросселе не происходит, поскольку источник питания отключен. Индуктивность L1 стремится воспрепятствовать изменению величины и направления тока (самоиндукция) протекающего через обмотку дросселя. Ток мгновенно прекратиться не может и замыкается через цепь «диод-нагрузка». Из-за этого диод D1 получил название разрядный. Процесс заряда и разряда дросселя повторяется. Максимальное напряжение на выходе рассмотренной схемы может быть почти равным входному, и никак не более.
Следует помнить собственно о величине индуктивности, которая определяет два режима работы чоппера:
Первый – режим неразрывных токов, второй – режим разрывных токов ( энергия дросселя может закончиться раньше, чем включится транзистор М1, ток дросселя станет нулевым) в этом случае выходного фильтра С2 может не хватить для поддержания постоянного напряжения на выходе преобразователя с допустимым уровнем пульсаций на выходе.
Для повышения КПД разрядный диод D1 заменяется транзистором, который в нужный момент открывается схемой управления.
Небольшое изменение схемы приведет к преобразователю с повышенным напряжением на выходе, бустерному преобразователю (booster). О нем речь пойдет в другой статье.
По этой же топологии и из этих же компонентов можно собрать источник отрицательного напряжения, это будет выглядеть так.
Как видим ничего сложного в преобразователях нет, все несколько деталей и получаем целый набор преобразователей. Вопросы задавайте в комментариях , или пишите на sergei11212324@yandex.ru.