Преобразователи
Есть вопросы? Напишите нам.
DC-DC-преобразователи можно найти практически в любой современной электронике. Сферы применения DC-DC-преобразователей варьируются от смартфонов и ноутбуков до промышленных систем. Эти электромеханические устройства или электронные схемы преобразуют одно напряжение постоянного тока или уровень тока в другой. В большинстве случаев устройства используют только один источник питания. Однако если для нормальной работы различных подсхем требуется разное напряжение, необходимо с их помощью преобразовать входное напряжение в более низкий или более высокий уровень. Кроме того, они стабилизируют напряжение, не позволяя ему слишком сильно падать или расти. Например, одно из назначений автомобильных DC-DC-преобразователей - регулировать колебания напряжения в автомобильных генераторах переменного тока.
Эти компоненты помогают правильно распределять энергию и управлять ей, чтобы обеспечить каждого потребителя соответствующим уровнем напряжения или тока. Они также защищают высокочувствительные подсхемы. Кроме того, в портативных устройствах они могут повышать напряжение при частичном разряде батарей, делая энергопотребление более эффективным. Такие преобразователи используются во многих электронных устройствах. Основные области применения преобразователей напряжения dc dc:
- Бытовая электроника;
- Телекоммуникационное оборудование;
- Промышленные установки;
- Медтехника;
- Транспорт;
- Промышленная робототехника;
- Силовая электроника.
Согласно отчету EMR "Глобальный рынок DC-DC преобразователей", более половины из них используются в смартфонах.
Линейные преобразователи DC-DC
Линейные преобразователи понижают выходное напряжение с помощью резистивной нагрузки. В типичной схеме этого типа вход и выход соединены транзистором. Входное напряжение уменьшается на величину напряжения на транзисторе, что приводит к падению выходного напряжения. Такие схемы довольно просты и дешевы, но имеют ряд серьезных недостатков. Их можно использовать только для понижения напряжения. Более того, их эффективность падает при увеличении разницы между входным и выходным напряжением. До тех пор, пока устройство не питается от батарей, это падение не имеет значения. С другой стороны, эта неиспользованная мощность рассеивается в виде тепла, и такие модели легко перегреваются, если входное и выходное напряжения сильно отличаются.
Тем не менее, они используются в маломощных устройствах и узлах, где требуется высокое качество выходного напряжения и низкая пульсация выходного напряжения, или в устройствах, чувствительных к электромагнитным помехам. Решения имеют такие преимущества:
- Просты по конструкции;
- Используют мало компонентов и могут экономить место;
- Не нуждаются в применении теплоотвода.
Линейные понижающие dc dc преобразователи обычно используются в аудио- и видеоэлектронике, коммуникационном оборудовании, медицинских и измерительных приборах.
Свойства импульсных преобразователей
В импульсных преобразователях используется переключающий элемент, который заряжает накопительный конденсатор электрическими импульсами. Затем это напряжение сглаживается конденсатором и передается на нагрузку. Уровень выходного напряжения определяется рабочим циклом переключающего элемента.
Их КПД гораздо выше, чем у линейных преобразователей, и может достигать 85-90%. Именно поэтому инженеры предпочитают использовать их в устройствах с батарейным питанием. Особенности эксплуатации оборудования:
- Поскольку эти компоненты более эффективны, они не выделяют так много тепла и могут использоваться для уменьшения и увеличения выходного напряжения.
- Импульсные повышающие преобразователи dc dc применяют там, где линейные типы не подходят.
- Компоненты генерируют больше электромагнитного шума и требуют больше деталей, что делает их более дорогими.
Оба типа преобразователей имеют свои плюсы и минусы, поэтому выбор может оказаться непростым. Решая, какой преобразователь использовать, необходимо учитывать целый ряд факторов, включая потенциальные проблемы, связанные с электромагнитной совместимостью, эффективностью, перегревом.
Сферы использования неизолированных компонентов
Конструкция неизолированного DC-DC-преобразователя предусматривает прямое соединение между входной и выходной цепями. Они используются в маломощных устройствах, получая преимущества за счет относительно низкой стоимости, меньших размеров и более высокой эффективности по сравнению с изолированными моделями, поскольку отсутствует трансформатор, в котором терялась бы энергия. Такие типы используются в коммуникационной, компьютерной, автомобильной и других отраслях промышленности.
В изолированных преобразователях вход и выход отделены друг от друга, что предотвращает протекание постоянного тока между двумя цепями. Часто первичную и вторичную цепи разделяют для обеспечения безопасности, поэтому такая конструкция широко используется в высоковольтных DC-DC-преобразователях. Также эта конструкция позволяет разрывать контуры заземления для защиты чувствительных схем от помех.
Как и ac dc преобразователи, они используются в программируемых логических контроллерах, промышленной автоматизации, в качестве источников питания для драйверов IGBT и т.д. В частности, неизолированные DC-DC-преобразователи могут быть недопустимы в устройствах по соображениям безопасности. Например, одна из систем, которую помогала разрабатывать компания Integra Sources, должна была работать во влажной среде.
Электромагнитная совместимость - одна из наиболее очевидных проблем, с которыми можно столкнуться при использовании DC-DC преобразователей. Из-за более высокой эффективности очень популярны импульсные типы. Однако, как упоминалось выше, они генерируют электромагнитный шум.