מיתוג ווסתי מתח

בווסת מתח דופק (ממירים), האלמנט הפעיל (בדרך כלל טרנזיסטור אפקט שדה) פועל במצב דופק: מתג הבקרה נפתח ונסגר לסירוגין, ומספק את מתח האספקה ​​עם פולסים לאלמנט צובר האנרגיה. כתוצאה מכך, פולסי זרם מוזנים דרך משנק (או דרך שנאי, בהתאם לטופולוגיה של וסת מיתוג מסוים), שלעתים קרובות פועל כאלמנט שצובר, הופך ומשחרר אנרגיה במעגל העומס.

לפולסים יש פרמטרי זמן מסוימים: הם עוקבים בתדירות מסוימת ומשך זמן מסוים. פרמטרים אלו תלויים בגודל העומס שמסופק כעת על ידי המייצב, שכן זרם המשרן הממוצע הוא זה שמטעין את קבל המוצא ולמעשה מפעיל את העומס המחובר אליו.

במבנה של מייצב דופק ניתן להבחין בשלוש יחידות פונקציונליות עיקריות: מתג, התקן אחסון אנרגיה ומעגל בקרה.שני הצמתים הראשונים יוצרים קטע כוח, אשר, יחד עם השלישי, יוצר מעגל המרת מתח שלם. לפעמים המתג יכול להתבצע באותו דיור כמו מעגל הבקרה.

אז העבודה של ממיר הדופק נעשית עקב הסגירה והפתיחה מפתח אלקטרוני… כאשר המתג סגור, התקן אגירת האנרגיה (המשנק) מחובר למקור הכוח ואוגר אנרגיה, וכשהוא פתוח מנותק התקן האחסון מהמקור ומיד מחובר למעגל העומס, ולאחר מכן האנרגיה מועבר לקבל המסנן ולעומס.

כתוצאה מכך, ערך ממוצע מסוים של המתח פועל על העומס, אשר תלוי במשך ותדירות החזרה על פולסי הבקרה. הזרם תלוי בעומס, שערכו לא יעלה על הגבול המותר עבור ממיר זה.

PWM ו-PWM

עקרון ייצוב מתח המוצא של ממיר הפולסים מבוסס על השוואה רציפה של מתח המוצא עם מתח הייחוס, ובהתאם לאי ההתאמה של מתחים אלו, מעגל הבקרה משחזר אוטומטית את היחס בין משך הפתיחה והמתח. מצבים סגורים של המתג (הוא משנה את רוחב פעימות הבקרה עם אפנון רוחב דופק - PWM) או משנה את קצב החזרות של הפולסים הללו, תוך שמירה על משך הזמן שלהם קבוע (באמצעות אפנון תדר פולסים - PFM). מתח המוצא נמדד בדרך כלל עם מחלק התנגדות.

נניח שמתח המוצא תחת עומס בנקודה מסוימת יורד, הופך פחות מהנומינלי.במקרה זה, בקר ה-PWM יגדיל אוטומטית את רוחב הפולסים, כלומר, תהליכי אגירת האנרגיה במשנק יתארכו ובהתאם לכך, יותר אנרגיה תועבר לעומס. כתוצאה מכך, מתח המוצא יחזור לנומינלי.

אם הייצוב עובד על פי עיקרון PFM, אז עם ירידה במתח המוצא תחת עומס, קצב החזרה של הדופק יגדל. כתוצאה מכך, יותר חלקי אנרגיה יועברו לעומס והמתח יהיה שווה לדירוג הנדרש. כאן ראוי לומר שהיחס בין משך המצב הסגור של המתג לסכום משך מצבו הסגור והפתוח הוא מה שנקרא מחזור העבודה DC.

באופן כללי, ניתן להשיג ממירי דופק עם ובלי בידוד גלווני, במאמר זה נבחן את המעגלים הבסיסיים ללא בידוד גלווני: ממירי בוסט, באק והיפוך. בנוסחאות, Vin הוא מתח הכניסה, Vout הוא מתח המוצא, ו-DC הוא מחזור העבודה.

ממיר באק-באק לא מבודד בצורה גלוונית או ממיר ירידה

מפתח T נסגר. כאשר המתג סגור, דיודה D ננעלת, זרם זורם מַצעֶרֶת L ולרוחב העומס R מתחיל לעלות. המפתח נפתח. כאשר המתג נפתח, הזרם דרך המשנק ודרך העומס, למרות שהוא יורד, ממשיך לזרום, כי הוא לא יכול להיעלם באופן מיידי, רק עכשיו המעגל נסגר לא דרך המתג, אלא דרך הדיודה שנפתחה.

המתג נסגר שוב.אם במהלך הזמן שהמתג היה פתוח, הזרם דרך המשנק לא הספיק לרדת לאפס, אז עכשיו הוא עולה שוב.לכן, דרך המשנק ודרך העומס, הוא פועל כל הזמן זרם פועם (אם לא היה קבל). הקבל מחליק את האדוות כך שזרם העומס כמעט קבוע.

מתח המוצא בממיר מסוג זה תמיד קטן ממתח הכניסה, שכאן מתחלק למעשה בין המשנק לעומס. ניתן למצוא את הערך התיאורטי שלו (עבור ממיר אידיאלי - בהתעלם מהפסדי מתג ודיודה) באמצעות הנוסחה הבאה:

ממיר בוסט ללא בידוד גלווני - ממיר בוסט

מתג T סגור. כאשר המתג סגור, הדיודה D סגורה, הזרם דרך המשרן L מתחיל לעלות. המפתח נפתח. זרם ממשיך לזרום דרך המשרן, אך כעת דרך דיודה פתוחה והמתח על פני המשרן מתווסף למתח המקור. המתח הקבוע על פני העומס R נשמר על ידי קבל C.

המתג נסגר, זרם החנק עולה שוב. מתח המוצא של ממיר מסוג זה תמיד גבוה ממתח הכניסה מכיוון שהמתח על פני המשרן מתווסף למתח המקור. ניתן למצוא את הערך התיאורטי של מתח המוצא (עבור ממיר אידיאלי) באמצעות הנוסחה:

ממיר הפוך ללא בידוד גלווני-buck-boost-converter

מתג T סגור. חנק L אוגר אנרגיה, דיודה D סגורה. המתג פתוח - המשנק ממריץ את הקבל C ועומס R. למתח המוצא כאן יש קוטביות שלילית.ניתן למצוא את ערכו (למקרה האידיאלי) על ידי הנוסחה:

בניגוד למייצבים ליניאריים, למייצבי מיתוג יש יעילות גבוהה יותר בגלל פחות חימום של האלמנטים הפעילים ולכן דורשים שטח רדיאטור קטן יותר. החסרונות האופייניים של מיתוג מייצבים הם נוכחות של רעש דחף במעגלי הפלט והקלט, כמו גם ארעיות ארוכים יותר.