محولات الجهد DC

عند الحديث عن تحويل الطاقة الكهربائية ، يمكن للمرء أن يتذكر العديد من المحولات والمولدات وإمدادات الطاقة لمختلف الأجهزة المنزلية وشواحن الأدوات الإلكترونية ومحولات اللحام وحتى محطات الطاقة النووية. في جميع الأحوال ، يحدث تحول الطاقة الكهربائية بشكل أو بآخر. يمكننا القول أننا محاطون في الحياة اليومية بأنواع مختلفة من المحولات الكهربائية ومن الصعب تخيل غيابها التام في العالم الحديث.

أصبحت محولات DC / DC شائعة بشكل خاص في السنوات العشرين الماضية. ويرجع ذلك إلى التطور السريع لصناعة أشباه الموصلات والإلكترونيات بشكل عام.

تم إخراج محولات النبض عالية التردد من السوق تقريبًا عن طريق مزودات طاقة المحولات منخفضة التردد ، والتي لا يمكن العثور عليها الآن إلا في أجهزة التلفزيون القديمة والأجهزة القديمة الأخرى أو في بعض مكبرات الصوت الحديثة.

يتميز المحول عالي التردد (أو الخانق) بحجم أصغر بكثير من المحول الحديدي منخفض التردد المصمم للعمل من شبكة 50-60 هرتز ، وهذا هو السبب في أن تبديل إمدادات الطاقة مضغوطة للغاية.بطريقة أو بأخرى ، لا تزال محولات DC / DC تحتوي على محول (أو خنق) في تصميمها ، لكنها ليست محولات ثقيلة وصاخبة على الإطلاق.

نطاق محولات DC-DC الحديثة (أي ما يسمى بمحولات الجهد DC إلى DC) واسع جدًا. دعنا نلقي نظرة فاحصة على ماهية محولات DC-DC بالضبط.

1. مصغرة محول قابل للتعديل

يتم تسعير هذا المحول الصغير مقاس 43 مم × 21 مم والموديلات المماثلة بدولار واحد أو أكثر في الأسواق الصينية. يقوم هذا المثيل بتشغيل شريحة LM2596 ، ويمكن ضبط معلمات الإخراج الخاصة به. يتم تطبيق جهد تيار مستمر في النطاق من 4.5 إلى 40 فولت على الدخل ، ويتم الحصول على جهد تيار مستمر من 1.3 إلى 35 فولت عند الخرج.

الحد الأقصى للتيار الذي يمكن الحصول عليه من هذا المحول هو 3 أمبير ، ولكن في هذه الحالة ، يلزم وجود غرفة تبريد ، إذا تم استخدام المحول بدون غرفة تبريد ، يجب ألا يتجاوز متوسط ​​التيار 2 أمبير. يمكن أن تصل كفاءة هذا المحول إلى 92 ٪.

يتم تجميع هذا المحول وفقًا لطوبولوجيا محول باك وجميع مكوناته الرئيسية مرئية على اللوحة: مكثفات الإدخال والإخراجالاختناق شوتكي الصمام الثنائي، وتنظيم المقاوم والدائرة الدقيقة نفسها في حزمة TO-263-5. لا يُظهر المخطط أعلاه مقاومًا تقليمًا ، ولكن يوجد واحد على السبورة.

بدون هذا المقاوم ، لن تعطي الدائرة أكثر من 5 فولت عند الخرج ، ولكن إذا لم تتم إزالة التغذية المرتدة مباشرة من مكثف خرج المرشح ، ولكن من خلال مقسم الجهد الذي تم تجميعه للتو هنا باستخدام هذا المقاوم المنظم ، يمكن أن يوسع نطاق جهد الخرج بشكل كبير كما هو مطبق في هذه اللوحة.

يقتصر نطاق هذه المحولات فقط على خيال المطور. هنا يمكنك تشغيل مصابيح LED وشحن العديد من الأجهزة المحمولة وغير ذلك الكثير.

هناك أيضًا محولات تعزيز من هذا النوع ، مصنوعة وفقًا لطوبولوجيا المحول المتزايد (المضخم).

في الصورة أعلاه (اللوحة الحمراء) عبارة عن محول تعزيز قابل للتعديل بقوة قصوى تصل إلى 150 واط (يلزم تبريد إضافي) ، ويمكن تشغيل مدخلاته من 10 إلى 30 فولت ، وعند خرج من 12 إلى 35 فولت.

كما في المثال السابق ، يحتوي هذا المحول على مقاوم منظم عند الخرج ، وهو مسؤول عن الحصول على القيمة المطلوبة لجهد الخرج. توجد شريحة التحكم في الجزء الخلفي من اللوحة. يبلغ قياس اللوح نفسه 65 مم × 35 مم. سعر هذا المحول أعلى بثلاث مرات من المثال السابق.

2. امدادات الطاقة للماء

يحتوي مصدر الطاقة هذا على غلاف متين ومقاوم للماء ومصبوب ومملوء بالإيبوكسي ، مما يسمح باستخدامه في كل من النقل وأي معدات أخرى تتطلب الموثوقية والسلامة. العاكس لديه الجهد الزائد ، والجهد الزائد ، ماس كهربائى وحماية الزائد.

نطاق جهد الدخل للنماذج المختلفة واسع جدًا وفي هذا المثال من 9 إلى 24 فولت ، بينما يكون الإخراج 24 فولت بحد أقصى للتيار يبلغ 5 أمبير (في هذا المثال). حجم الصندوق في الصورة 75 مم × 75 مم ، الارتفاع 31 مم. سعر هذه المحولات حوالي 10-50 دولارًا ، حسب السعة.

يتم تصنيع المحولات من هذا النوع للطاقة من 15 إلى 360 واط ، لجهود إدخال تصل إلى 60 فولت ولجهود إخراج من 5 إلى 48 فولت. كما أنها شائعة جدًا في العديد من الأسواق.

3. قم بتبديل طاقة التيار المستمر إلى العلبة

عادةً ما يتم تصنيع مصادر الطاقة هذه وفقًا لدائرة تبديل flyback أو push-pull أو half-bridge. وهي متوفرة لجهود الإدخال من 19 إلى 72 فولت وما فوق ، وعادة ما يكون الإخراج من 5 إلى 24 فولت. يمكن أن تصل قوة المحولات من هذا النوع إلى 1000 واط. أحجام العلبة من 78 مم × 51 مم × 28 مم إلى 295 مم × 127 مم × 41 مم.

تتوفر مصادر الطاقة هذه من العديد من الشركات المصنعة ويمكن أن تصل تكلفتها إلى عدة مئات من الدولارات. غالبًا ما تستخدم هذه الأجهزة لتشغيل شرائط LED. لديهم القدرة على ضبط جهد الخرج مع حماية ضد الحمل الزائد.

هناك نماذج مماثلة من المحولات في السوق يتم تشغيلها مباشرة من شبكة التيار المتردد ، ما يسمى بمحولات AC-DC ، ولكن هناك ، ومع ذلك ، يتم تصحيح جهد الشبكة أولاً وتصفيته ، أي جعله ثابتًا وفقط بعد أن يتم تحويله عن طريق التحويل القياسي عالي التردد والتصحيح إلى جهد ثابت عند مستوى آخر ، أقل من ذلك ، يتم استخدامه مرة أخرى في وحدة محول DC-DC.

على عكس المحولات الأخرى ، فإن المحولات التي تعمل بشبكة تيار متناوب لها بالضرورة عزل كلفاني للملف الثانوي لمحول النبض عالي التردد من الأساسي ... وكقاعدة عامة ، يتم عزل حلقة التغذية الراجعة في هذه الوحدات باستخدام optocouplers... في الإنصاف ، تجدر الإشارة إلى أن الوحدات منخفضة الطاقة من هذا النوع متوفرة أيضًا في تصميم بدون إطار.

4. محول DC-DC لتركيب PCB

تتراوح مصادر الطاقة المصغرة هذه من 0.25 إلى 100 واط. إنها تسمح بمجموعة من الفولتية المدخلة: 3-3.6 فولت ، 4.5-9 فولت ، 9-18 فولت ، 13-16.6 فولت ، 9-36 فولت ، 18-36 فولت ، 18-72 فولت ، 36-72 فولت و 36-75 فولت.اعتمادًا على الشركة المصنعة ، قد تختلف نطاقات جهد الإمداد. تسمح بعض المحولات بضبط جهد الخرج ووضع الجهاز في وضع الاستعداد. نطاق جهد الخرج القياسي للكتل: 5V ، 12V ، 15V.

محولات DC-DC لتركيب PCB معزولة كهربائيًا (1500 فولت) ، ويمكن أن تصل درجة الحرارة القصوى المسموح بها إلى 90 درجة مئوية. الأكثر أهمية للمطورين هي المحولات بقوة 3 واط. تختلف تكلفة هذه المحولات من وحدات إلى عشرات الدولارات.

جميع ترددات تشغيل محولات DC-DC الصناعية الحديثة ذات التحويل الصناعي أعلى من 50 كيلو هرتز وتصل إلى 300 كيلو هرتز. هذه العبارة صحيحة بالنسبة لمحولات النبض وخنق الفريت ، حيث يتم استخدام نوى الفريت في كل مكان للمحولات والموانع المستخدمة في المحولات الموصوفة.

غالبًا ما تحتوي الدوائر المتكاملة الخاصة بتبديل المحول الصناعي على تردد محدد بدقة أعلى دائمًا من 50 كيلو هرتز. إذا تم استخدام وحدة تحكم PWM ، فسيتم ضبط التردد المقابل بواسطة مكونات خارجية.