Ein DC-DC-Wandler ist ein Gerät, das eine DC-Eingangsspannung akzeptiert und eine DC-Ausgangsspannung bereitstellt. Die Ausgangsspannung kann größer sein als der Eingang oder umgekehrt. Diese werden verwendet, um die Lasten an die Stromversorgung anzupassen. Die einfachste DC-DC-Wandlerschaltung besteht aus einem Schalter, der das Anschließen und Trennen der Last an die Stromversorgung steuert.
Ein grundlegender DC-DC-Wandler besteht aus Energie, die von der Last auf die Energiespeicher wie Induktivitäten oder Kondensatoren über Schalter wie einen Transistor oder eine Diode übertragen wird. Sie können als lineare Spannungsregler oder Schaltregler verwendet werden. In einem linearen Spannungsregler wird die Basisspannung eines Transistors von einer Steuerschaltung angesteuert, um die gewünschten Ausgangsspannungen zu erhalten. In einem Schaltmodusregler wird der Transistor als Schalter verwendet. Bei einem Abwärtswandler oder einem Tiefsetzsteller lässt der Induktor bei geschlossenem Schalter Strom zur Last fließen, und wenn der Schalter geöffnet wird, liefert der Induktor die gespeicherte Energie an die Last.
3 Kategorien von DC / DC-Wandlern
- Buck-Konverter
- Aufwärtswandler
- Buck-Boost-Wandler
Buck-Konverter: Die Tiefsetzsteller werden verwendet, um die hohe Eingangsspannung in eine niedrige Ausgangsspannung umzuwandeln. In diesem Wandler ergibt ein kontinuierlicher Ausgangsstrom die geringeren Welligkeiten der Ausgangsspannung.
Aufwärtswandler: Die Aufwärtswandler werden verwendet, um die niedrigere Eingangsspannung in eine höhere Ausgangsspannung umzuwandeln. Im ein Aufwärtswandler oder ein Aufwärtswandler, wenn der Schalter geschlossen ist, erhält die Last eine Spannungsversorgung vom Kondensator, der sich durch den durch die Induktivität fließenden Strom auflädt, und wenn der Schalter geöffnet ist, wird die Last von der Eingangsstufe und der Induktivität versorgt.
Buck Boost-Konverter: Im Tiefsetzsteller kann der Ausgang höher oder niedriger gehalten werden, was von der Quellenspannung abhängt. Wenn die Quellenspannung hoch ist, ist die Ausgangsspannung niedrig und die Quellenspannung niedrig, dann ist die Ausgangsspannung hoch.
Aufwärtswandler
Hier werden im Folgenden kurze Details des Aufwärtswandlers erläutert
Der Boost Converter ist ein einfacher Konverter. Es wird verwendet, um eine Gleichspannung von einem niedrigeren Pegel in einen höheren Pegel umzuwandeln. Der Aufwärtswandler wird auch als DC / DC-Wandler bezeichnet. Die Aufwärtswandler (DC-DC-Wandler) wurden in den frühen 1960er Jahren entwickelt. Diese Wandler sind mit Halbleiterschaltgeräten ausgelegt.
- Ohne Verwendung des Aufwärtswandlers: In Halbleiterschaltgeräten greifen die linear geregelten Schaltkreise (geregelte Gleichstromkreise) auf die Spannung von der ungeregelten Eingangsversorgung (Wechselstromversorgung) zu, und aufgrund dessen liegt ein Leistungsverlust vor. Der Leistungsverlust ist proportional zum Spannungsabfall.
- Verwenden der Aufwärtswandler: In Schaltgeräten wandeln die Wandler die ungeregelte AC- oder DC-Eingangsspannung in geregelte DC-Ausgangsspannung um.
Die meisten Boost-Konverter werden in SMPS-Geräten verwendet. Beim SMPS mit Zugang zur Eingangsversorgung über das Wechselstromnetz wird die Eingangsspannung mit einem Kondensator und einem Gleichrichter gleichgerichtet und gefiltert.
Funktionsprinzip von Aufwärtswandlern:
Entwickler von Stromkreisen wählen meistens den Boost-Mode-Wandler, da die Ausgangsspannung im Vergleich zur Quellenspannung immer hoch ist.
- In dieser Schaltung kann die Leistungsstufe in zwei Modi betrieben werden: Continuous Conduction Mode (CCM).
- Diskontinuierlicher Leitungsmodus (DCM).
1. Kontinuierlicher Leitungsmodus:
Kontinuierlicher Leitungsmodus des Aufwärtswandlers
Der kontinuierliche Schaltmodus des Aufwärtswandlers besteht aus bestimmten Komponenten, die Induktivität, Kondensator und Eingangsspannungsquelle sowie eine Schaltvorrichtung sind. In diesem Induktor wirkt als Energiespeicherelement. Der Aufwärtswandlerschalter wird vom PWM (Pulsweitenmodulator) gesteuert. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, wird die Energie in der Induktivität entwickelt und mehr Energie an den Ausgang abgegeben. Es ist möglich zu konvertieren Hochspannungskondensatoren von der Niederspannungseingangsquelle. Die Eingangsspannung ist immer größer als die Ausgangsspannung. Im Dauerleitungsmodus wird der Strom in Bezug auf die Eingangsspannung erhöht.
2. Diskontinuierlicher Leitungsmodus:
Modus für diskontinuierlichen Zustand des Aufwärtswandlers
Die diskontinuierliche Leitungsmodusschaltung besteht aus Induktor, Kondensator, Schaltgerät und Eingangsspannungsquelle . Der Induktor ist ein Energiespeicherelement wie der kontinuierliche Leitungsmodus. Im diskontinuierlichen Modus wird bei eingeschaltetem Schalter die Energie an den Induktor abgegeben. Und wenn der Schalter einige Zeit ausgeschaltet ist, erreicht der Induktivitätsstrom beim Einschalten des nächsten Schaltzyklus Null. Der Ausgangskondensator lädt und entlädt sich in Bezug auf die Eingangsspannung. Die Ausgangsspannung ist geringer als im kontinuierlichen Modus.
Vorteile:
- Gibt die hohe Ausgangsspannung an
- Niedrige Betriebszyklen
- Niedrigere Spannung am MOSFET
- Ausgangsspannung mit geringer Verzerrung
- Gute Qualität der Wellenformen auch bei vorhandener Netzfrequenz
Anwendungen:
- Automobilanwendungen
- Leistungsverstärkeranwendungen
- Adaptive Steuerungsanwendungen
- Batteriesysteme
- Unterhaltungselektronik
- Kommunikationsanwendungen Batterieladekreise
- In Heizungen und Schweißern
- Gleichstrommotorantriebe
- Leistungsfaktorkorrekturschaltungen
- Verteilte Stromarchitektur-Systeme
Arbeitsbeispiel eines DC-DC-Wandlers
Hier wird eine einfache DC-DC-Wandlerschaltung zur Versorgung verschiedener DC-betriebener Schaltungen vorgestellt. Es kann eine Gleichstromversorgung von bis zu 18 Volt Gleichstrom liefern. Sie können die Ausgangsspannung einfach auswählen, indem Sie den Wert der Zenerdiode ZD ändern. Die Schaltung hat sowohl Spannungs- als auch Stromregelung.
Schaltungskomponenten:
- Eine LED
- Eine 18V Batterie
- Zenerdiode, die als Spannungsregler verwendet wird
- Ein Transistor, der als Schalter fungiert.
Systemarbeit:
Die Eingangsspannung für die Schaltung wird von einem 18 Volt 500 mA Transformator-basierten Netzteil erhalten. Sie können auch die Eingangsspannung einer Batterie verwenden. Die 18 Volt Gleichspannung von der Stromversorgung werden an den Kollektor und die Basis des Mittelleistungstransistors BD139 (T1) abgegeben. Der Widerstand R1 begrenzt den Basisstrom von T1, so dass die Ausgangsspannung stromgeregelt wird.
Die Zenerdiode ZD regelt die Ausgangsspannung. Wählen Sie den entsprechenden Wert für Zener, um die Ausgangsspannung festzulegen. Wenn die Zenerdiode beispielsweise eine 12-Volt-Diode ist, gibt die Schaltung am Ausgang 12 Volt Gleichstrom. Die Diode D1 wird als Polaritätsschutz verwendet. LED liefert den Einschaltstatus. Hier haben wir einen DC-DC-Wandler im linearen Modus verwendet, bei dem die Basisspannung zum Transistor gesteuert wird, um abhängig von der Zenerdiodenspannung den gewünschten Ausgang zu erhalten.
Ich hoffe, Sie haben das Thema der Typen von DC-DC-Wandlern und deren Typen klar verstanden. Wenn Sie Fragen zu diesem Thema oder zu elektrischen und elektronischen Projekten haben, hinterlassen Sie die folgenden Kommentare.
