Преобразователи

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:

1. Поскольку эти компоненты более эффективны, они не выделяют так много тепла и могут использоваться для уменьшения и увеличения выходного напряжения. 
2. Импульсные повышающие преобразователи dc dc применяют там, где линейные типы не подходят. 
3. 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.