Eine kurze Einführung in Chopper-Schaltungen

Da die Erfindung und der Einsatz von technologischen Geräten zunehmen, besteht unser Bedarf an Elektrizität nimmt auch zu. Um diesem Bedarf an kontinuierlicher Elektrizität gerecht zu werden, werden verschiedene Methoden und Systeme eingeführt. Einige der von uns verwendeten Geräte und Geräte werden von betrieben Wechselstrom während einige mit Gleichstrom betrieben werden. Nicht alle Geräte benötigen zum Betrieb die gleiche Leistung. Die Stromversorgung der Haushalte über die Hauptstromversorgung erfolgt jedoch über Wechselstrom mit einer festen Menge von etwa 240 V. Um Geräte zu betreiben, die mit Gleichstrom arbeiten, sind einige Wandler erforderlich. Um nur eine geringe erforderliche Energiemenge von der 240-V-Versorgung zu verwenden, ist eine andere Art von Schaltung erforderlich, nämlich eine Chopper-Schaltung.

Was ist ein Chopper Circuit?

Chopper-Schaltungen sind bekannt als DC / DC-Wandler . Ähnlich wie bei den Transformatoren des Wechselstromkreises werden Zerhacker verwendet, um die Gleichstromversorgung zu erhöhen und zu verringern. Sie ändern die feste Gleichstromleistung in eine variable Gleichstromleistung. Mit diesen kann die den Geräten zugeführte Gleichstromversorgung auf die erforderliche Menge eingestellt werden.

Chopper Circuit

Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip des Zerhackers kann aus dem nachstehenden Schaltplan verstanden werden. Die Schaltung besteht aus a Halbleiterdiode , Widerstand und eine Last. Bei allen Arten von Zerhackerschaltungen wird der Ausgangsspannungswert durch periodisches Schließen und Öffnen der in der Schaltung verwendeten Schalter gesteuert.

Der Chopper kann als EIN / AUS-Schalter angesehen werden, mit dem die Quelle zum Laden der Verbindung schnell verbunden oder getrennt werden kann. Kontinuierlicher Gleichstrom wird dem Zerhacker als Quelle als Vs gegeben, und zerhackter Gleichstrom wird über die Last als V0 erhalten.

Ausgangsspannungs- und Stromwellenformen

Oben sind die Ausgangsspannungs- und Stromwellenformen einer Zerhackerschaltung aufgeführt. Aus der Spannungswellenform ist ersichtlich, dass während der Periode von T._AUFdie Lastspannung V0 ist gleich der Quellenspannung Vs. Aber wenn das Intervall T._AUSauftritt, sinkt die Gleichspannung auf Null, wodurch die Last kurzgeschlossen wird.

Ausgangsspannungs- und Stromwellenformen

In der aktuellen Wellenform ist zu sehen, dass während des Intervalls T._AUFDer Laststrom steigt auf den Maximalwert. Während des Intervalls T._AUSfällt der Laststrom ab. In T._AUSWenn der Chopper ausgeschaltet ist, wird die Lastspannung Null. Der Laststrom fließt jedoch durch die Diode FD, wodurch die Last kurzgeschlossen wird.

Somit wird die zerhackte Gleichspannung an der Last erzeugt. Die aktuelle Wellenform ist kontinuierlich und steigt während T an_AUFZustand und Zerfall während T._AUSZustand.

Klassifizierung von Chopper

Aufgrund ihres Funktionsprinzips und der Art des Quellenspannungs-Zerhackers gibt es verschiedene Arten. Die Hauptklassifizierung des Choppers ist DC-Chopper und AC-Link-Chopper. Basierend auf dem Kommutierungsprozess werden sie als natürlicher kommutierter Zerhacker und erzwungener kommutierter Zerhacker klassifiziert.

Forced Commutated Chopper wird weiter als Jones Chopper, Morgan Chopper klassifiziert. Basierend auf den Ausgangsspannungswerten werden Chopper als Step-Down-Chopper, Step-Up-Chopper, Step-Up / Down-Chopper klassifiziert. Basierend auf dem zum Schaltzeitpunkt aufgetretenen Leistungsverlust werden Chopper als hartgeschaltet und weichgeschaltet klassifiziert.

1). AC Link Chopper

Bei dieser Klassifizierung des Zerhackers findet die Spannungsinversion statt. Hier wird die Gleichspannung mit Hilfe eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt. Jetzt wird dieser Wechselstrom durch einen Abwärts- oder Aufwärtstransformator geleitet. Der Ausgang der Transformatoren wird von einem Gleichrichter wieder in Gleichstrom umgewandelt. Wechselstrom-Zerhacker sind sehr sperrig und nehmen viel Platz ein.

2) .DC Chopper

DC-Chopper funktioniert weiter Gleichspannung . Sie arbeiten als Auf- und Abwärtstransformatoren für Gleichspannung. Sie können die konstant konstante Gleichspannung je nach Typ in einen höheren oder niedrigeren Wert umwandeln.

DC-Chopper sind effizientere, schnellere und optimierte Geräte. Diese können auf elektronischen Chips eingebaut werden. Sie bieten eine reibungslose Steuerung der Gleichspannung.

Verschiedene Arten von Chopper-Schaltungen

Das Hauptelement, anhand dessen Chopper kategorisiert werden, ist der in der Chopperschaltung verwendete Halbleiter. Basierend auf der Positionierung dieses Halbleiters können Chopper unter jeder der vier Quadrantenbedingungen arbeiten. Abhängig vom Quadranten der Operation werden Chopper als Typ A, B, C, D und E kategorisiert

• Chopper vom Typ A arbeitet im ersten Quadranten. In diesem Chopper sind sowohl die Spannung als auch der Strom positiv und fließen in die gleiche Richtung. Die Leistung von der Quelle zur Last und die durchschnittliche Ausgangsspannung ist geringer als die Eingangsgleichspannung.
• Der Chopper vom Typ B arbeitet im zweiten Quadranten. Hier ist die Lastspannung positiv und der Strom negativ. Der Strom fließt von der Last zur Quelle. Dieser Chopper wird auch als Step-Up-Chopper bezeichnet.
• Chopper vom Typ C werden durch Parallelschaltung von Choppern vom Typ A und Typ B gebildet.
• Typ D-Chopper ist der Zwei-Quadranten-Typ B-Chopper und Typ E-Chopper ist der vierte Gradienten-Chopper.

Step Up Chopper

Der Aufwärtstrenner arbeitet als Aufwärtstransformator für Gleichstrom. Dieser Chopper wird verwendet, wenn die Ausgangsgleichspannung höher als die Eingangsspannung gemacht werden muss.

Das Funktionsprinzip eines Step-Up-Choppers kann anhand des obigen Diagramms erläutert werden. In der Schaltung eine große Induktor L. ist in Reihe mit der Versorgungsspannung geschaltet. Kondensator hält die kontinuierliche Ausgangsspannung an der Last aufrecht. Die Diode verhindert den Stromfluss von der Last zur Quelle.

Steigern Sie den Chopper

Wenn der Chopper eingeschaltet ist, wird die Versorgungsspannung VS an die Last angelegt. V0 = VS und der Induktor beginnt, Energie zu speichern. In diesem Zustand steigt der Laststrom von Imin nach Imax.

Wenn der Chopper ausgeschaltet ist, nimmt die Versorgungsspannung den Pfad von L - D - Load - VS. Während dieser Zeit entlädt der Induktor die gespeicherte EMF über die Diode D an die Last. Somit ist die Gesamtspannung an der Last V0 = VS + Ldi / dt, die größer als die Eingangsspannung ist. Aktuelle Änderungen von Imax zu Imin.

Erhöhen Sie die aktuelle Wellenform des Choppers

Erhöhen Sie die Chopper-Gleichungen

Step-up-Chopper wird auch als Boost-Chopper bezeichnet. Zu den Anwendungen der Step-Up-Chopper gehören das Laden der Batterie und die Verwendung als Spannungsverstärker.

Anwendungen von Chopper

DC / DC-Wandler werden für viele Anwendungen wie z

• Schaltnetzteil System.
• in Gleichstrommotoren als Drehzahlregler.
• Gleichspannungsverstärker.
• Ladegeräte.
• Eisenbahnsysteme.
• Elektroautos etc…

Chopper werden auch in Signalverarbeitungssystemen verwendet. In Zerhackern kann die Ausgangsspannung unter Verwendung vieler verschiedener Techniken wie Pulsweitenmodulation, Frequenzmodulation, variabler Frequenz, variabler Pulsbreite, CLC-Steuerung usw. gesteuert werden Zerhackerschaltung in der Signalverarbeitung?