Электронное устройство любого типа не может работать без основного источника питания. Как правило, чаще всего их подключают к контакту. Но есть и такие устройства, для работы которых требуется переменное напряжение 230 В.
Оно поступает от обычной электрической розетки. Большинство же устройств для бесперебойной и качественной работы требуют постоянное напряжение, показатели которого намного меньше.
Для получения устройствами питания разработчики создали современные секции питания, а у самого устройства в обязательном порядке имеется порт, к которому подсоединяется классический штекерный адаптер.
Иногда бывают ситуации, когда для надежной работы такого устройства нужны несколько показателей напряжений, значения которых существенно отличаются друг от друга. Для таких ситуаций требуется снижение или повышение номинального входящего напряжения. Достичь этого можно несколькими способами.
Основные способы питания: преобразователь, делитель напряжения, линейный стабилизатор
В основу секции питания положен один из трех способов питания: преобразователь, делитель напряжения, линейный стабилизатор. С помощью каждого из них можно снизить напряжение на входе. А вот повышение возможно только благодаря преобразователям. Поэтому при выборе того или иного способа учитывается сама схема и сложность выполняемого проекта.
О делителях напряжения
Одним из самых распространенных способов для секции питания является делитель напряжения. Схемы с делителем работают, основываясь на законе Ома. Также для них важным является и напряжение, которое идет на некоторые резисторы общей схемы.
Регулируя их значение, на выходе имеется возможность получить любой показатель напряжения, однако они будут все равно меньше, чем показатели на входе. Помимо положительных моментов, обязательно следует упомянуть о недостатках данного способа.
Первый — токоотдача. Резисторы, составляющие основу делителя напряжения, имеют достаточно малую мощность. Если же использовать более мощные резисторы, то стоимость такой схемы значительно возрастет. Чем больше ток, тем выше вероятность сгорания имеющихся резисторов.
Второй недостаток — ограничение показателей. Каждый делитель связан с показателем напряжения на входе устройства. Если входящее напряжение изменять, то автоматически изменится и напряжение на выходе, величины взаимосвязаны друг с другом. Это отлично видно на схеме простого делителя.
О линейных стабилизаторах
Образцы устройств типа L7805ACV позволяют снизить показатели входящего напряжения. Конструктивно они представляют собой элементы на трех ножках. Преимущественно их используют в утилитарных устройствах.
Назначение таких компонентов — поддержка постоянного показателя выходящего напряжения, и этот показатель не связан с напряжением на входе. Главное, что следует учитывать — напряжение на входе всегда выше, чем напряжение на выходе.
Стоимость таких элементов достаточно низкая, поэтому и востребованность высокая. Из недостатков можно назвать проблемы с тепловыделением. Указанный элемент работает таким образом, что разница между напряжением на входе и на выходе преобразовывается в тепловую энергию.
И даже при минимальных показателях токов происходит быстрый нагрев элементов, и возникает потребность в применении дополнительных радиаторов. Выбирая такой вариант, пользователь должен понимать, что в плане стоимости это не будет достаточно дешево.
О преобразователях напряжения
Данные элементы являются достаточно востребованными в наше время. Состоят из таких элементов: катушка, переключающий транзистор, конденсаторы, резисторы и кремниевый диод. Этот образец в отличие от названных выше — наиболее сложный.
Существуют различные виды преобразователей. Они позволяют как снижать, так и повышать напряжение на выходе. Наиболее распространен образец OKY3497-5.
Почему пользователи выбирают преобразователь напряжения?
Главным преимуществом преобразователя является коэффициент полезного действия. Ведь у них мощность быстро падает, что негативно сказывается на его работе. Преобразователи имеют характеристики, которые очень экономичны. Соответственно, каждый из них имеет собственный КПД, выражение которого определяется в процентах.
Этот показатель связан с показателями входящей и выходящей мощности, которую получаем от основного источника питания. Например, если КПД составляет 80 процентов, то 20 процентов теряется в виде тепла, которое образуется на катушке и транзисторе. Но КПД не является константой, он зависит от целого ряда факторов.
Среди них условия его работы, показатели напряжений на выходе и питания. Преобразователи, как и другие элементы схемы, имеют ряд недостатков. Главный из них – помехи. С конструктивной точки зрения напряжение преобразователя на выходе — не постоянная величина. Соответственно, для схем, требующих идеально постоянного напряжения, они не подойдут.
Чтобы иметь возможность использовать преобразователь, следует использовать специальный фильтр RC. Сферы использования преобразователей многогранны. Все это благодаря малым габаритам и высокой эффективности работы. Проектируя любое устройство, разработчики применяют преобразователи напряжения.
Преобразователь напряжения: основной принцип его работы
Данное устройство является элементом, который может снизить напряжение или переключить его (происходит чередование включения/выключения). Это очень оперативный процесс, поэтому устройство и схема работают бесперебойно. Управлять указанным процессом можно с помощью транзистора MOSFET.
Но чтобы иметь на выходе устройства постоянное напряжение, следует использовать дополнительные элементы, в частности катушки (дросселя) или конденсаторов. При этом конденсаторы работают по принципу фильтров, а индуктивный элемент сохраняет энергию в процессе работы устройства, возвращая его со временем. Кремниевый диод, расположенный в цепи, выполняет функцию контроля направления текущего тока.
Преобразователи напряжения: основные виды
Сегодня на рынке электронных компонентов представлено большое количество типов устройств. Рассмотрим самые популярные и востребованные:
- преобразователь step-down (buck) служит для снижения напряжения;
- преобразователь step-up (boost) служит для повышения напряжения;
- преобразователь step-up/down (SEPIC) имеет свойства повышения и снижения напряжения на входе.
Наиболее часто используется преобразователь OKY3497-4. Среди оригинальных образов можно назвать следующие. Конвертор типа forward (прямой преобразователь). В основу положен принцип трансформатора. Он является одноактный, то есть энергия от источника питания поступает на выход в реальном временном отрезке.
Источник питания создает гальваническую развязку входа и выход при использовании принципа трансформатора. Их обычно используют в импульсных источниках питания. В таких устройствах мощность достигает всего несколько сотен Ватт.
Также востребованы в инверторных сварочных аппаратах. Конвертор типа flyback (запорный преобразователь). Устройство, в основу которого также положена гальваническая развязка входа и выхода. Оно двухактное. На начальном этапе энергия собирается в магнитном поле катушке, на следующем – энергия отдается. Они незаменимы в импульсных источниках питания с небольшими показателями мощности.
Как правильно выбирать преобразователь
Прежде, чем выбрать компонент, необходимо составить четкое представление о самом оборудовании. Если ваше устройство небольшое и портативное, то и преобразователь необходим в миниатюрной версии.
Если оборудование имеет большие габариты, то и преобразователи нужны больших размеров. Обычно в них есть встроенный радиатор, позволяющий рассеивать образовавшееся тепло. Если для его пользователя важным является наименьшая потеря энергии, то лучше выбирать те преобразователи, которые имеют высокие показатели КПД.
Имеется в виду, что КПД не будет меньше 80-95 процентов. Также при выборе учитывают и следующие факторы:
- максимальный ток на выходе;
- диапазон напряжения на выходе;
- диапазон напряжения на входе.
В компании ТМ Электроникс вы сможете приобрести преобразователь напряжения полностью отвечающих потребностям. Представленные варианты в наличии, что ускоряет отправку.
A10P-12 Преобразователь: DC/DC; 1Вт; Uвх: 12В; 0÷1000ВDC; Iвых: 1мА; 5,66г
A20N-5 Преобразователь: DC/DC; 1Вт; Uвх: 5В; 0÷-2000ВDC; Iвых: 0,5мА; 5,66г
