DC 전압 변환기

전기 에너지의 변환에 대해 말하면 다양한 변압기, 발전기, 다양한 가전 제품의 전원 공급 장치, 전자 기기 용 충전기, 용접 인버터 및 원자력 발전소를 떠 올릴 수 있습니다. 모든 경우에 전기 에너지의 변환은 어떤 형태로든 발생합니다. 일상 생활에서 우리는 다양한 유형의 전기 변환기로 둘러싸여 있으며 현대 사회에서 완전히 부재하는 것을 상상하기 어렵다고 말할 수 있습니다.

DC/DC 컨버터는 지난 20년 동안 특히 보편화되었습니다. 이것은 일반적으로 반도체 산업과 전자 제품의 급속한 발전 때문입니다.

고주파 펄스 변환기는 저주파 변압기 전원 공급 장치에 의해 시장에서 거의 밀려났으며, 이제는 오래된 텔레비전 및 기타 골동품 장치 또는 일부 최신 오디오 증폭기에서만 볼 수 있습니다.

고주파 변압기(또는 초크)는 50-60Hz 네트워크에서 작동하도록 설계된 저주파 철 변압기보다 크기가 훨씬 작기 때문에 스위칭 전원 공급 장치가 매우 컴팩트합니다.어떤 식 으로든 DC / DC 컨버터에는 여전히 설계에 변압기 (또는 초크)가 포함되어 있지만 그렇게 무겁고 시끄러운 변압기는 아닙니다.

최신 DC-DC 변환기(즉, 소위 DC-DC 전압 변환기)의 범위는 상당히 넓습니다. DC-DC 컨버터가 정확히 무엇인지 자세히 살펴보겠습니다.

1. 소형 조절식 변환기

이 소형 43mm x 21mm 컨버터 및 유사 모델은 중국 시장에서 1달러 이상에 판매되고 있습니다. 이 인스턴스는 LM2596 칩을 실행하며 출력 매개변수를 조정할 수 있습니다. 4.5~40볼트 범위의 DC 전압이 입력에 인가되고 1.3~35볼트의 DC 전압이 출력에서 ​​얻어진다.

이 컨버터에서 얻을 수 있는 최대 전류는 3암페어이지만 이 경우 방열판이 필요하며, 방열판 없이 컨버터를 사용하는 경우 평균 전류는 2암페어를 초과하지 않아야 합니다. 이러한 컨버터의 효율은 92%에 달할 수 있습니다.

이 컨버터는 벅 컨버터 토폴로지에 따라 조립되며 모든 주요 구성 요소는 보드에서 볼 수 있습니다. 입력 및 출력 커패시터, 질식, 쇼트키 다이오드, TO-263-5 패키지의 조절 저항 및 마이크로 회로 자체. 위의 회로도에는 트림 저항이 표시되지 않지만 보드에는 하나가 있습니다.

이 저항이 없으면 회로는 출력에서 ​​5V 이상을 제공하지 않지만 피드백이 필터의 출력 커패시터에서 직접 제거되지 않고 이 조절 저항을 사용하여 여기에서 방금 조립된 분압기를 통해 이 보드에 구현된 출력 전압 범위를 크게 확장할 수 있습니다.

이러한 변환기의 범위는 개발자의 상상력에 의해서만 제한됩니다. 여기에서 LED에 전원을 공급하고 다양한 휴대용 장치 등을 충전할 수 있습니다.

증가(증폭) 변환기의 토폴로지에 따라 만들어진 이러한 유형의 부스트 변환기도 있습니다.

위의 이미지(빨간색 보드)에는 최대 전력이 150와트(추가 냉각 필요)인 조정 가능한 부스트 컨버터가 있으며, 입력은 10~30볼트, 출력은 12~35볼트에서 공급될 수 있습니다.

이전 예에서와 같이 이 변환기는 출력에 조절 저항이 있어 원하는 출력 전압 값을 얻는 역할을 합니다. 제어 칩은 보드 뒷면에 있습니다. 보드 자체의 크기는 65mm x 35mm입니다. 이러한 변환기의 가격은 이전 예보다 3배 높습니다.

2. 방수 전원 공급 장치

이 전원 공급 장치에는 에폭시로 채워진 견고한 방수 다이캐스트 하우징이 있어 운송 및 신뢰성과 안전이 요구되는 기타 장비에 모두 사용할 수 있습니다. 인버터에는 과전압, 과전압, 단락 및 과부하 보호 기능이 있습니다.

서로 다른 모델의 입력 전압 범위는 매우 넓고 이 예에서는 9~24V인 반면 출력은 최대 전류가 5A(이 예에서)인 24V입니다. 사진 속 상자의 크기는 75mm x 75mm, 높이는 31mm입니다. 이러한 변환기의 가격은 용량에 따라 약 10-50 달러입니다.

이 유형의 변환기는 15~360W의 전력, 최대 60V의 입력 전압 및 5~48V의 출력 전압용으로 제조됩니다. 그들은 또한 많은 시장에서 꽤 일반적입니다.

3. DC 전원을 인클로저로 전환합니다.

일반적으로 이러한 전원 공급 장치는 플라이백, 푸시풀 또는 하프 브리지 스위칭 회로에 따라 만들어집니다. 19~72볼트 이상의 입력 전압에 사용할 수 있으며 출력은 일반적으로 5~24볼트입니다. 이 유형의 변환기 전력은 1000W에 달할 수 있습니다. 케이스 크기는 78mm x 51mm x 28mm ~ 295mm x 127mm x 41mm입니다.

이러한 전원 공급 장치는 많은 제조업체에서 구할 수 있으며 비용은 최대 수백 달러에 이릅니다. 종종 이러한 장치는 LED 스트립에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 출력 전압을 미세 조정할 수 있고 과부하 보호 기능이 있습니다.

시장에는 교류 네트워크, 소위 AC-DC 컨버터에서 직접 전원을 공급받는 유사한 컨버터 모델이 있지만 네트워크 전압은 먼저 정류, 필터링, 즉 일정하게 만들어지며 표준 고주파 변환 및 정류를 통해 다른 레벨, 즉 더 낮은 정전압으로 변환한 후 DC-DC 컨버터 모듈을 다시 사용합니다.

다른 변환기와 달리 교류 네트워크로 구동되는 변환기는 반드시 고주파 펄스 변압기의 2차 권선을 1차 권선에서 갈바닉 절연해야 합니다.... 일반적으로 이러한 장치의 피드백 루프는 다음을 사용하여 절연됩니다. 옵토커플러… 공평하게 말하자면, 이러한 유형의 저전력 장치는 프레임 없는 디자인으로도 제공된다는 점에 유의해야 합니다.

4. PCB 실장용 DC-DC 컨버터

이 소형 전원 공급 장치의 전력 범위는 0.25~100와트입니다. 입력 전압 범위는 3-3.6V, 4.5-9V, 9-18V, 13-16.6V, 9-36V, 18-36V, 18-72V, 36-72V 및 36-75V입니다.제조사에 따라 공급 전압 범위가 다를 수 있습니다. 일부 컨버터는 출력 전압을 조정하고 장치를 대기 모드로 전환할 수 있습니다. 블록의 표준 출력 전압 범위: 5V, 12V, 15V.

PCB 실장용 DC-DC 컨버터는 전기적으로 절연(1500V)되며 최대 허용 온도는 섭씨 90도에 달할 수 있습니다. 개발자에게 가장 큰 관심은 3와트 전력의 변환기입니다. 이러한 변환기의 비용은 단위에서 수십 달러까지 다양합니다.

모든 최신 산업용 스위칭 DC-DC 컨버터 작동 주파수는 50kHz 이상이며 300kHz에 이릅니다. 설명된 컨버터에 사용되는 트랜스포머 및 초크에는 페라이트 코어가 모든 곳에서 사용되기 때문에 이 설명은 펄스 트랜스포머 및 페라이트 초크에 해당됩니다.

산업용 전용 컨버터 스위칭 IC는 주파수가 항상 50kHz 이상으로 엄격하게 설정된 경우가 많습니다. PWM 컨트롤러를 사용하는 경우 해당 주파수는 외부 구성 요소에 의해 설정됩니다.