|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ Anahtarlamalı kapasitörlerdeki voltaj polarite dönüştürücüsü. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Radyo amatör tasarımcısı Makale, dört yerine iki anahtar kullanan anahtarlamalı kapasitörler üzerindeki voltaj polarite dönüştürücüsü için devre seçeneklerini tartışıyor. Dört analog anahtar üzerine kurulu bu dönüştürücülerin çalışma prensiplerini ayrıntılı olarak anlatan bir makale [1] Radio'da yayınlandı. Bu tür dönüştürücüleri iki anahtara uygulama olanakları aşağıda gösterilmiştir.
Dönüştürücünün iki elektronik anahtar üzerinde çalışma prensibi, Şekil 1'deki diyagramda gösterilmektedir. 1. S2 ve S1 anahtarları iki antifaz sinyali ile kontrol edilir. S2 anahtarının “kontakları” kapalıyken (ve S1 açık), C2 kondansatörü güç kaynağından VD2 diyotu aracılığıyla neredeyse Upit seviyesine kadar şarj edilir (açık diyot VDXNUMX boyunca Upr.d voltaj düşüşünü ihmal ederiz). Daha sonra, S1 anahtarı "kontakları" açıldığında ve S2 kapandığında, C1 kondansatörü VD2 diyotu aracılığıyla C1 kondansatörüne bağlanır. Sonuç olarak C2 kapasitörüne boşaltılır. C2 kapasitöründeki voltaj artacak
ve birkaç anahtarlamadan sonra |-UBblx| sabit değerine ulaşacaktır. ≈ Upit- 2Uppr.d, seri deşarj devresinin direnç değeri rn'yi ihmal edersek. Böylece dönüştürücünün negatif kolunun çıkış voltajı her zaman pozitif olandan daha düşük olacaktır. Şekil 2'de pratik bir anahtar devresi gösterilmektedir. 1.1. Dönüştürücü iki analog anahtar DA1.2, DA1.1 üzerine monte edilmiştir. DE anahtarlarının girişlerine antifaz kontrol sinyalleri verilir. DA1 anahtarı kapatıldığında, C1 kondansatörü VD1.1 diyotu aracılığıyla şarj edilir, daha sonra DA1.2 anahtarı açılıp DA2 kapatıldıktan sonra VD2 diyotu üzerinden CXNUMX kondansatörüne vb. boşaltılır. Dönüştürücünün yük karakteristiği eşit koşullar altında Koşullar prototipinkiyle hemen hemen aynı. Sert bir yük karakteristiği sağlamak için C1 ve C2 kapasitörlerinin kapasitansının belirli bir şekilde seçilmesi gerektiğine dikkat edilmelidir. Gerçek şu ki negatif yük koluna C2 kapasitörünün deşarj akımı tarafından güç veriliyor. Kararlı durumda, DA1.2 anahtarının açık olduğu ve C2 kapasitörüne enerji akışının olmadığı aşamalarda, -Uout voltajındaki azalma, yük için izin verilen alternatif voltaj bileşeninin (dalgalanma ΔU) genliğini aşmamalıdır, genellikle hayır Uout'un% 1 ... 2'sinden fazlası). Bu nedenle, 2'ye eşit kontrol sinyallerinin görev döngüsü ve f anahtarlama frekansı ile, C2 kapasitörünün kapasitansının değeri koşulu karşılamalıdır.
C1 kapasitörünün kapasitansının değeri, DA1.2 anahtarının kapalı durumu aşamasında, yalnızca |-Uout| voltajında eş zamanlı bir artışla gerekli yük akımını sağlamakla kalmayacak şekilde olmalıdır. önceki aşamada kaybedilen ΔU kadar, aynı zamanda VD1 ve VD2 diyotlarının açık p-n bağlantılarındaki voltaj kayıplarını ve C2 kapasitörünün seri şarj devresinin aktif direncini (rn) telafi etmek için. Açıkçası, C1 kapasitörünün kapasitansı, C2 kapasitörünün kapasitansından daha büyük olmalıdır. VD1, VD2 diyotları ve rn seri direnci üzerindeki kayıpların göreceli payı daha büyük olduğundan, çıkış veya besleme voltajı ne kadar düşük olursa, pratikte C1 kapasitörünün kapasitansının kapasitansından en az 2 ve 1,3 kat daha büyük seçilmesi tavsiye edilir. Upit voltajındaki kapasitör C2, sırasıyla 5 ve 15 V'a eşittir. Düşük güçlü, düşük voltajlı Schottky diyotları, özellikle düşük Uout değerlerinde dönüştürücü için en uygunudur. Bu aynı zamanda aşağıda tartışılan diğer dönüştürücü türleri için de geçerlidir. Yukarı > 5...6 V olduğunda, başlatma işleminin en başında anahtarlar aracılığıyla aşırı akım yüklenmesi tehlikesinin bulunduğu da dikkate alınmalıdır. Aşırı yüklemeleri azaltmak için, ek bir akım sınırlama direnci R1, kapasitör C1 ile seri olarak bağlanmalıdır (Şekil 2'de kesikli çizgi ile gösterilmiştir). Örneğin, Upit = 15 V ile anahtar üzerinden izin verilen akım 20 mA ve kapalı anahtarın direnci 100 Ohm'dur, R1 direncinin değeri 300...400 Ohm aralığındadır. Bu durumda C1 kapasitörünün kapasitansı 1,5C2'ye yükseltilmelidir. Dönüştürücünün mevcut yetenekleri, bir itme-çekme aşamasına bağlı iki tamamlayıcı transistörün S1 ve S2 anahtarları olarak kullanılması durumunda önemli ölçüde geliştirilebilir (Şekil 3). Burada rn'nin değeri çok küçüktür ve üzerindeki kayıplar ihmal edilebilir ve transistörlerin izin verilen akımı analog anahtarlarınkinden çok daha fazladır. Bu dönüştürücünün transistörleri antifazdaki ortak bir sinyal tarafından kontrol edilir. Bu sinyalin jeneratörü TTL veya CMOS mikro devreleri üzerine monte edilmişse, transistör VT1'in mevcut yetenekleri, bu mikro devrelerin (giden) izin verilen yüksek seviye çıkış akımının kural olarak önemli ölçüde daha az olması nedeniyle tam olarak kullanılamaz. düşük seviyeli akımdan (içeriye doğru) daha fazladır. Bununla birlikte, böyle bir dezavantaj, pn-p yapısının her iki transistörünün kullanılması ve bunların temel devrelerinin, fazı 180 derece kaydırılan iki kontrol darbe dizisi ile beslenmesi yoluyla kolayca ortadan kaldırılabilir. Bu durumda aynı dirence sahip iki temel akım sınırlayıcı direnç gerekli olacaktır. Bu dirençlerin değeri, Upit voltajı, izin verilen maksimum kolektör akımı (Ikmax) ve temel akımın h21e- statik transfer katsayısı dikkate alınarak belirlenir. Ayrıca, Şekil 3'deki devre için. Şekil XNUMX'te, kontrol sinyali üretecinin izin verilen akan akımının değerini ek olarak dikkate almak gerekir. Baz dirençlerinin doğru seçilmiş değeri, transistörlerin (özellikle başlatma sırasında) ve ayrıca kontrol sinyali üretecinin (tüm modlarda) aşırı akım yüklenmesi olasılığını ortadan kaldırır. Bu, transistör bazlı dönüştürücülerin analog anahtarlar üzerine monte edilenlerle karşılaştırıldığında avantajıdır (bkz. Şekil 2), burada aşırı akıma karşı koruma, akım sınırlayıcı bir direnç R1'in eklenmesiyle yük özelliklerinin bozulmasıyla sağlanır. Artık her iki pnp transistörden geçen akım sınırlı olduğundan, izin verilen maksimum yük akımı lH max belirlenirken, belirtilen transistörler aracılığıyla maksimum akımla çalışmak mümkündür:
Ayrıca anahtarlama transistörlerinin doyma modunda çalışabilmesi nedeniyle, deşarj devresinin kayıplarının ihmal edilmesi ve çıkış geriliminin daha doğru bir ilişki ile ifade edilmesi mümkündür: |-Uout| =Yukarı - 2Yük.d. Tamamlayıcı transistörlere dayanan bir dönüştürücünün (Şekil 3) mevcut yetenekleri, KR1006VI1 analog zamanlayıcının [2]'deki devrelerden birine göre bir kontrol darbe üreteci olarak kullanılması durumunda önemli ölçüde artırılabilir. Ayrıca mevcut kontrol sinyalini bir n-p-n transistöründeki verici takipçisi ile yükseltebilirsiniz. Daha sonra bu dönüştürücünün yük karakteristiği, pnp transistörlerle monte edilenle aynı olacaktır. Bana göre en ilginç olanı, her iki anahtarın işlevlerini yerine getiren KR1006VI1 zamanlayıcı (Şekil 4) üzerine bir dönüştürücü oluşturma seçeneğidir.Zamanlayıcı, Schmitt tetikleme devresine göre bağlanır [2]. Zamanlayıcı çıkışlarından biri - pin 3 - 100 mA'ya kadar (darbe başına - 200 mA) giriş ve çıkış akımına izin verir. Zamanlayıcıyı kontrol etmek için, birleşik R ve S girişlerine uygulanan tek bir düşük güçlü darbe dizisi gereklidir; Akım sınırlayıcı direnç gerekmez.
İki diyotun polaritesini dönüştürücüye dahil ederek, yalnızca bir transistörle daha da basit bir dönüştürücü oluşturmak mümkün hale gelir (Şekil 5). Buradaki prototip, Şekil 1'deki şemaya göre düğümdür. Şekil 1'de S1 anahtarının R2 direnci ve S1 anahtarının VTXNUMX transistörü ile değiştirildiği görülmektedir. Transistör kapatıldığında, C1 kondansatörü R1 direnci ve VD1 diyotu üzerinden şarj edilir ve transistör açılır açılmaz bu kondansatör VD2 diyotu üzerinden C2 kondansatörüne boşaltılır. Basitliği nedeniyle mevcut yetenekleri de düşük verimlilik nedeniyle oldukça mütevazıdır. Transistör VT1 açık olduğunda, C1 kapasitörünün deşarj akımıyla birlikte, güç kaynağından Upit/R1'e eşit ve yük akımından önemli ölçüde daha büyük bir işe yaramaz akım da akar. Ancak verimlilik kritik bir faktör değilse, bu dönüştürücü birkaç miliampere kadar çıkış akımlarına sahip düşük güçlü güç kaynaklarında kullanılabilir. Dikkate alınan polarite dönüştürücülerin optimal çalışma frekansı hakkında birkaç kelime. Yukarıdaki C2 kapasitansı formülünden, daha yüksek bir frekansın, gerekli çıkış akımını sağlamak için gereken daha küçük bir kapasitansa karşılık geldiği anlaşılmaktadır. Buradaki sınırlama frekansı, büyük ölçüde, başta kapasitörler ve anahtarlar olmak üzere elemanların frekans özelliklerine göre belirlenir. Şekil 3'deki şemaya göre cihazlar için idealdir. Şekil 4 ve 10'te, nispeten büyük yük akımı değerleri elde etme olasılığına bağlı olarak oksit kapasitörlerin kullanılabileceği durumda, frekansın 20...100 kHz aralığında dikkate alınması gerekir. Analog anahtarları olan daha az güçlü dönüştürücülerde, minyatür yüksek frekanslı kapasitörler kullanılarak frekans neredeyse XNUMX kHz'e yükseltilebilir. İki transistörde anahtar bulunan dönüştürücülerin frekansının üst sınırı, açılma ve kapanma zamanlarındaki fark nedeniyle, kaçınılmaz olarak bir geçiş akımının ortaya çıkması, dinamik kayıpların artan frekansla keskin bir şekilde artmasıyla da sınırlıdır. . Bu nedenle frekansın artmasıyla C1 ve C2 kapasitörlerinin kapasitansını azaltmak ve oksit olmayan kapasitörlere geçmek her zaman olumlu bir etki yaratmaz. Ancak uygulanan anahtarların akım yeteneklerini nominal akım değerine yükseltmenin önündeki ana engel elbette şarj ve deşarj devrelerinin seri direnci rn'dir. Analog anahtarlar üzerindeki dönüştürücülerin çıkış voltajında (özellikle [1]'deki gibi dört anahtarla) anahtarların izin verdiğinden önemli ölçüde daha düşük akım değerlerinde keskin bir düşüş olmasının nedeninin bu olduğuna inanıyorum. Bu bağlamda, Şekil 3'deki şemadaki dönüştürücüler. 4 ve XNUMX, neredeyse on kat daha düşük direnç rn ile olumlu şekilde karşılaştırılır. Sonuç olarak, kontrol darbelerinin Q görev döngüsünün ikiden fazla olduğu durumlarda, C1 ve C2 kapasitörlerinin hesaplanan kapasitans değerinin 0,5Q faktörü kadar arttırılması gerektiğini not ediyoruz. Edebiyat
Yazar: E. Muradkhanyan, Erivan, Ermenistan
Optik Sinyalleri Kontrol Etmenin ve Yönetmenin Yeni Bir Yolu
05.05.2024 Primium Seneca klavye
05.05.2024 Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi açıldı
04.05.2024
▪ Canlı dokunun hızlı bioprinting ▪ Pil bakımı için yeni minyatür çipler ▪ Karbon 3D çerçeve, lityum iyon pil anotlarını iyileştirecek
▪ site bölümü Yıldırımdan korunma. Makale seçimi ▪ ruh avcısı makalesi. Popüler ifade ▪ makale Bir insan neden esner ve esnemenin bulaşıcı olduğu doğru mu? ayrıntılı cevap ▪ makale Blackberry Nesskaya. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri ▪ makale Reçine sertliğinin arttırılması. Basit tarifler ve ipuçları ▪ makale Düşük pil göstergesi. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri