12-220 V įtampos keitikliai naudojami visur, kur reikia prijungti elektros prietaisus, naudojančius standartinę tinklo srovę, prie kintamos įtampos šaltinių. Daugeliu atvejų tokio maitinimo iš elektros tinklo gali nebūti. Naudojant autonominį benzininį generatorių, reikia laikytis jo priežiūros taisyklių: nuolat stebėti degalų lygį, užtikrinti ventiliaciją. Naudojant keitiklius su transporto priemonių akumuliatoriais, ši problema gali būti išspręsta geriausiu įmanomu būdu.
Turinys
Paskirtis ir veikimo principas
Kas yra įtampos keitiklis. Elektroninis prietaisas, keičiantis įėjimo signalo vertę. Jis gali būti naudojamas kaip įtaisas, didinantis arba mažinantis įėjimo įtampos vertę. Po konversijos įėjimo įtampa gali keistis ir dydžiu, ir dažniu. Įrenginiai, kurie nuolatinę įtampą keičia (konvertuoja) į kintamosios srovės išėjimo signalą, vadinami keitikliais.
Įtampos keitikliai naudojami ir kaip atskiri įrenginiai, tiekiantys vartotojams kintamąją srovę, ir gali būti įmontuoti į kitus gaminius: nepertraukiamo maitinimo sistemas ir šaltinius, nuolatinės srovės stiprintuvus iki reikiamos įtampos.
Inverteriai yra harmoninių įtampų generatoriai. Nuolatinės srovės šaltinis sukuriamas naudojant specialią valdymo grandinę, kad būtų galima periodiškai keisti poliškumą. Dėl to prietaiso, prie kurio prijungta apkrova, išėjimo kontaktuose atsiranda kintamos įtampos signalas. Jo dydį (amplitudę) ir dažnį lemia keitiklio grandinė.
Valdymo įtaisas (valdiklis) nustato šaltinio perjungimo dažnį ir išėjimo signalo formą, o jo amplitudę lemia grandinės išėjimo pakopos elementai. Jie yra suprojektuoti taip, kad kintamosios srovės grandinės apkrova sunaudotų didžiausią galią.
Valdiklis taip pat naudojamas išėjimo signalui valdyti, o tai pasiekiama valdant impulsų plotį (didinant arba mažinant impulsų plotį). Informacija apie apkrovos išėjimo signalo vertės pokyčius grįžtamojo ryšio grandine perduodama atgal į valdiklį ir naudojama valdymo signalui formuoti, kad būtų palaikomi reikiami parametrai. Šis metodas vadinamas PWM (impulsų pločio moduliacijos) signalu.
12 V keitiklio išėjimo maitinimo jungiklių grandinėse gali būti naudojami didelės galios sudėtiniai bipoliniai tranzistoriai, kietojo kūno tiristoriai ir lauko tranzistoriai. Valdiklių grandinės yra pagrįstos mikroschemomis, kurios yra specialiai tokiems keitikliams suprojektuoti gatavi prietaisai su reikiamomis funkcijomis (mikrovaldikliai).
Valdymo grandinė nustato raktų seką, kad inverterio išvestis duotų signalą, reikalingą normaliam vartotojų prietaisų veikimui. Be to, valdymo grandinė turi užtikrinti pusbangės išėjimo įtampos simetriškumą. Tai ypač svarbu grandinėms, kurių išėjime naudojami pakopiniai impulsiniai transformatoriai. Reikia vengti nuolatinės srovės įtampos komponento, kuris gali atsirasti, jei neišlaikoma simetrija.
Yra daug įtampos keitiklių (VI) grandinių variantų, tačiau yra trys pagrindiniai:
- Netransformatorinis tiltinis keitiklis IN;
- transformatoriaus įtampos keitiklis su nuliniu laidininku;
- Tilto grandinė su transformatoriumi.
Kiekvienas iš jų naudojamas savo srityje, priklausomai nuo jame naudojamo maitinimo šaltinio ir reikiamos išėjimo galios vartotojams aprūpinti. Kiekvienas iš jų turi turėti apsaugos ir signalizacijos elementus.
Apsauga nuo nuolatinės srovės šaltinio žemos įtampos ir viršįtampių lemia keitiklių "įėjimo" veikimo diapazoną. Apsauga nuo viršįtampio ir žemos įtampos kintamosios srovės išėjime yra būtina normaliam vartotojo įrangos veikimui. Suveikimo diapazonas nustatomas pagal naudojamos apkrovos reikalavimus. Šios apsaugos rūšys yra grįžtamojo pobūdžio, t. y. veikimas gali būti atkurtas, kai įranga vėl tampa normali.
Jei apsauga suveikė dėl trumpojo jungimo apkrovoje arba dėl pernelyg padidėjusios išėjimo srovės, prieš tęsiant įrangos veikimą būtina atlikti išsamią įvykio priežasties analizę.
12 V keitiklis yra tinkamiausias vietiniam maitinimo šaltiniui sukurti. Kadangi yra daug automobilių ir 12 V nuolatinės srovės akumuliatorių, juos galima naudoti naudotojų poreikiams tenkinti. Tokius tinklus galima įrengti įvairiose vietose, pradedant savo automobiliu. Jie yra mobilūs ir nepriklauso nuo stovėjimo vietos.
12 V į 220 V keitikliai
Paprasti 12-220 keitikliai yra skirti mažiems energijos poreikiams tenkinti. Reikalavimai išėjimo maitinimo įtampos kokybei ir signalo formai yra nedideli. Jų klasikinėse grandinėse nenaudojami PWM mikrovaldikliai. Iš I-Ne loginių elementų surinktas flip-flopas generuoja 100 Hz pasikartojimo dažnio elektrinius impulsus. D trigeris naudojamas faziniam signalui sukurti. Jis pagrindinio osciliatoriaus dažnį dalina iš 2. Kvadratinių impulsų pavidalo priešfazis signalas generuojamas tiesioginiame ir atvirkštiniame trigerio išėjimuose.
Šis signalas per loginių elementų buferinius elementus NEvaldo inverterio išėjimo grandinės, kuri sudaryta iš pagrindinių tranzistorių. Jų galia lemia keitiklių išėjimo galią.
Tranzistoriai gali būti sudėtiniai bipoliniai ir lauko efekto tranzistoriai. Išleidimo arba kolektoriaus grandinės apima pusę transformatoriaus pirminės grandinės. Jo antrinė apvija skirta 220 V išėjimo įtampai. Kadangi trigeris 100 Hz multivibratoriaus dažnį dalina iš 2, išėjimo dažnis bus 50 Hz. Ši vertė reikalinga daugumai buitinės elektros ir radijo įrangos maitinti.
Visi grandinės komponentai maitinami iš transporto priemonės akumuliatoriaus su papildomais stabilizavimo ir apsaugos nuo aukšto dažnio trikdžių elementais. Nuo jų apsaugotas ir pats akumuliatorius.
Paprastų keitiklių grandinėse nėra apsaugos ar automatinio valdymo elementų. Išėjimo signalo dažnį lemia į pagrindinio osciliatoriaus grandinę įtraukto kondensatoriaus ir rezistoriaus varžos pasirinkimas. Paprasčiausia apsauga nuo trumpojo jungimo apkrovoje yra automobilio akumuliatoriaus maitinimo grandinės saugiklis. Todėl visada reikėtų turėti atsarginį saugiklių rinkinį.
Galingesniuose šiuolaikiniuose nuolatinės srovės keitikliuose į kintamąją srovę naudojama kitokia grandinė. PWM valdiklis nustato darbo režimą. Jis taip pat nustato išėjimo signalo amplitudę ir dažnį.
2000 W keitiklio grandinė (12V+220 V+2000 W) išėjimo pakopose lygiagrečiai sujungia galios aktyviuosius elementus, kad būtų pasiekta reikiama išėjimo galia. Šioje grandinėje tranzistorių srovės sumuojamos.
Tačiau patikimesnis būdas padidinti galios parametrus yra sujungti kelis nuolatinės ir nuolatinės srovės keitiklius kaip įėjimą į bendrą nuolatinės ir kintamosios srovės (DC/AC) keitiklį, kurio išėjimas naudojamas didelės apkrovos apkrovai prijungti. Kiekvieną DC/DC keitiklį sudaro inverteris su transformatoriaus išėjimu ir tos įtampos lygintuvas. Išėjimo gnybtuose yra maždaug 300 V nuolatinė įtampa. Visi jie išėjime sujungti lygiagrečiai.
Iš vieno inverterio sunku gauti daugiau nei 600 W galios. Visą įrenginio grandinę maitina akumuliatoriaus įtampa.
Šiose grandinėse yra visų rūšių apsauga, įskaitant šiluminę apsaugą. Temperatūros jutikliai montuojami ant išėjimo tranzistorių radiatorių paviršių. Jie generuoja įtampą, kuri priklauso nuo šilumos laipsnio. Slenkstinis įtaisas palygina jį su projektavimo etape nustatyta užduotąja verte ir duoda signalą, kad įrenginys būtų sustabdytas atitinkamu pavojaus signalu. Kiekviena apsaugos rūšis turi savo signalizaciją, dažnai garsinę.
Papildomas priverstinis aušinimas atliekamas naudojant korpuse sumontuotą oro aušintuvą, kuris automatiškai įsijungia pagal atitinkamo šilumos jutiklio komandą. Be to, pats korpusas yra patikimas šilumos radiatorius, nes pagamintas iš gofruoto metalo.
Pagal išėjimo įtampos signalo formą
Vienfazius įtampos keitiklius galima suskirstyti į dvi grupes:
- Grynos sinusinės bangos išvestis;
- Su modifikuota sinusoidine išėjimo bangos forma.
Pirmoje grupėje aukšto dažnio keitiklis gamina pastovią įtampą. Jos vertė yra artima sinusinio signalo amplitudei, kurios reikia prietaiso išėjime. Tilto grandinėje iš šios nuolatinės įtampos impulsų pločio moduliacijos valdikliu ir žemo dažnio filtru išgaunamas komponentas, kuris yra labai artimas sinusoidinei bangos formai. Išėjimo tranzistoriai atsidaro kelis kartus per kiekvieną pusperiodį, kad būtų galima taikyti laike kintantį harmoninį dėsnį.
Gryna sinusinė banga reikalinga prietaisams, kurių įėjime yra transformatorius arba variklis. Daugumoje šiuolaikinių prietaisų galima nustatyti įtampą, kurios forma yra panaši į sinusoidę. Ypač maži reikalavimai keliami gaminiams su komutuojamaisiais maitinimo šaltiniais.
Transformatorių blokai
Įtampos keitikliuose gali būti transformatorių. Inverterių grandinėse jie dalyvauja blokuojančių generatorių, kurie sukuria stačiakampio formos impulsus, veikime. Tokiame osciliatoriuje naudojamas impulsinis transformatorius. Apvijos sujungtos taip, kad būtų sukurtas teigiamas grįžtamasis ryšys, dėl kurio atsiranda slopinami virpesiai.
Magnetinė šerdis pagaminta iš lydinio, pasižyminčio dideliu magnetinės juostos pločiu. Taip užtikrinamas neprisotintas transformatoriaus veikimas. Šiomis savybėmis pasižymi įvairių rūšių feritai, permalloy.
Transformatorių blokavimo generatorius pakeitė multivibratoriai. Multivibratoriuose naudojamos moderniausios grandinės, o jų dažnio stabilumas yra didesnis nei jų pirmtakų. Be to, multivibratorių grandinėse galima paprastai keisti osciliatoriaus darbo dažnį.
Šiuolaikiniuose inverterių modeliuose transformatoriai veikia išėjimo pakopose. Iš pirminės apvijos centrinio taško išvestas laidas tiekia baterijos maitinimo įtampą juose naudojamų tranzistorių kolektoriams arba išleidimui. Antrinės apvijos apskaičiuojamos naudojant transformacijos koeficientą iki 220 V kintamosios srovės įtampos. Ši vertė naudojama daugumai buitinių vartotojų maitinti.
Susiję straipsniai:
