Довольно часто, для решения самых разнообразных задач в электротехнике, приходится повышать или понижать постоянное напряжение источника питания или батарей имеющих постоянное напряжение.
РАССМОТРИМ САМЫЕ ПРОСТЫЕ И САМЫЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ТАКИХ УСТРОЙСТВ
Чаще всего любители электроники ищут способы питать устройства (светодиоды) от малых напряжений, но и профессионалы используют подобные решения в своих изобретениях так-же часто
Boost Converter принципиальная схема
ПОВЫШАЕМ НАПРЯЖЕНИЕ
Повышающий boost преобразователь принцип работы:
На 1-й стадии происходит накопление энергии в дросселе при этом нагрузка питается от выходного конденсатора. На 2-й стадии происходит передача энергии из дросселя в нагрузку и одновременно заряжается выходной конденсатор, который будет обеспечивать энергией нагрузку пока дроссель будет «перезаряжаться».
Накопление энергии происходит в момент открытия транзистора, когда ток в дросселе максимален.
Диод перед конденсатором служит для предотвращения утечек энергии конденсатора на транзистор и в цепь питания.
КАК ПОНИЗИТЬ НАПРЯЖЕНИЕ БЕЗ ПОТЕРЬ ?
Не менее часто электронщики и электротехники решают задачу снижения напряжения. Разумеется Делитель напряжения прост, но потери тока и энергии при этом настолько значительны, что приходится подумывать и о более экономичных, пусть и более сложных схемах
Buck Converter принципиальная схема.
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 типовой схеме (см.схему)
Buck-конвертер представляет собой DC-DC преобразователь, который понижает напряжение источника постоянного тока за счет управления импульсной схемой.
Как можно видеть на рисунке, — конвертер состоит из дросселя, диода, ключа, выходного конденсатора и схемы управления.
КАК РАСШИРИТЬ ДИАПАЗОН НАПРЯЖЕНИЙ ?
Бывают задачи, когда диапазон входного напряжения требует одновременно работы и на повышение и на понижение, например, мы имеем вход 1.5..24v, а на выходе необходимо получить стабилизированные 12v.
Тут возможны два решения - с помощью преобразователя boost повысить входное напряжение из малого до стабильных "больше чем надо" на выходе, а затем уже с помощью топологии buck понизить напряжение до требуемых 12v;
Применить топологию buck-boost, которая позволяет оптимально решить данную задачу.
Buck Boost Converter принципиальная схема
Buck Boost преобразователь - это тип преобразователя постоянного тока в постоянный, который имеет величину выходного напряжения, которая либо больше, либо меньше величины входного напряжения.
Это эквивалентно обратимому преобразователю, использующему одну катушку индуктивности вместо трансформатора.
В Buck Boost Converter совместились две разные технологии buck и boost.
Однако, преобразователи buck и boost имеют существенное ограничение: топология buck может лишь понижать входное напряжение, а топология boost только повышает его.
В данной схеме , благодаря, задаваемому импульсами управления, времени открытого состояния транзистора, можно генерировать диапазон выходного напряжения, варьирующийся от намного большего (по абсолютной величине), чем входное напряжение, до почти нулевого.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧУКА
такой преобразователь инвертирует входные напряжения и может увеличивать или уменьшать их абсолютное значение.
Конвертер Чука назван в честь его изобретателя, Слободана Чука из Калифорнийского технологического института , который первым описал эту топологию в своей статье.
Cuk Converter принципиальная схема
Используя катушки индуктивности как на входе, так и на выходе, преобразователь Cuk производит очень малую пульсацию входного и выходного тока. Это является значительным преимуществом по сравнению с другими инвертирующими топологиями, такими как buck-boost и flyback.
Графическая схема проясняющая принцип работы Преобразователя Чука приведена на рисунке
Любой из этих преобразователей по своему хорош для решения своей конкретной задачи, но каждый из них требует стабильной и грамотной схемы управления, без которой вся простота подобных решений просто бесполезна.
В банальных случаях, когда требуется питать лампочку сделанную для работы от сети 220 вольт 50 герц от автомобильного аккумулятора просто нет необходимости "огород городить" и достаточно простых схем автогенератора с повышающей напряжение обмоткой или удвоителем напряжения емкостного типа.
