В наше время проблема преобразования постоянного напряжения уже не стоит так остро как раньше, но не каждый кто столкнулся с такой проблемой решит что ему делать. Я попытаюсь сделать небольшой ликбез:
Существует много разновидностей и топологий схем, но из них выделяются такие:
— step up (повышающие)
— step down (понижающие)
— voltage inverting (инвертирующие)
РИС.1
На рис.1 представлена схема повышающего преобразователя. Она состоит из накопительного элемента L1(дросселя),входных и выходных фильтров C1 и C2, ключа Q1 и диода D1. Как это все работает:
Цикл работы состоит из двух этапов:
1)При подаче питания заряжается С1 и ток идет по дросселю L1 через замкнутый ключ на землю. В силу свойств катушки ограничивать ток проходящий через нее в период когда она не вошла в насыщение КЗ в схеме нет.
2)Когда в дроссель накопил некоторую энергию ключ размыкается и ток идет теперь через диод, но при этом катушка поменяла свою полярность. Теперь Выходное напряжение состоит из входного и напряжения дросселя. Так как дросель это токовый элемент (этот элемент пытается сохранить I=const . Как это у него получается? Если ток начинает падать он повышает напряжение) он позволяет сделать выброс напряжения большего чем на входе.
Вторым представителем DC-DC преобразователей является понижающий. Его схема представлена на рис.2
Рис.2
Как видно из схемы он строиться из тех самых элементов что и повышающий. Только дроссель теперь работает в качестве буфера. То есть накапливает входное повышенное напряжение и выдает на выход пониженное. В отличии от линейных КРЕН-ок, где лишнее напряжение просто «сжигалось» в виде тепла,в импульсных схемах оно корректируется с помощью дросселя. И КПД таких схем может достигать 98% что очень хорошо для автономных устройств таких как роботы.
И последний тип преобразователей это инвертирующие Рис.3
Рис.3
Этот тип преобразователей так же может собираться из тех самых элементов так как и остальные, только в этом варианте используются свойства дросселя инвертировать напряжение. Кроме того что на выходе получается инвертированное напряжение оно еще и увеличено.
Также существует еще один вид преобразователей — понижающе-повышающие. Их существует очень большое количество. Одними из самых популярных считаются Sepic,Flyback и Zeta. На их основе можно построить источники питания с входным диапазоном напряжений допустим от 3 до 40 В, но при этом на выходе получить стабилизированные 5В. Что очень важно для цифровой техники.
Для воссоздания какой либо из этих топологий существует масса микросхем на любой вкус и карман. Одной из самых популярных в кругах радиолюбителей является микросхема mc34063. На ее основе можно повторить любую их этих топологий. Она очень распространенная и купить ее можно по бюджетным ценам.
Также китайцами уже не первый год предлагаются разнообразные девайсы для радиолюбителей в виде платы, где переменным резистором устанавливается выходное напряжение и можно сразу пользоваться. Ниже будет приведено несколько примеров таких девайсов. Один из них, а именно №2 используется в роботе Дживко для организации линии +5В для питания управленческой части. Что очень радует что даже при 50% нагрузке преобразователь не греется.
1)
Характеристики Значения Входное напряжение 0.9…6В Выходное напряжение 3.3 — 9В Выходной ток до 1А Пульсации 50мВ (макс.) КПД до 94% Ток потребления без нагрузки 130 мкА Размеры 3.3х1.8х1.3 см.
2)
Характеристики Значения Входное напряжение 3-34 В Входной ток до 3 А Выходное напряжение 4-35 В Выходной ток до 2.5 A Рабочая температура -40 deg C to +85 deg C Размеры 4.2х2х1.5 см
3)
Характеристики Значения Входное напряжение 10…32 В Выходное напряжение 12…35 В Выходной ток до 6 А Входной ток до 10 А Выходная мощность при естественном охлаждении 100 Вт Выходная мощность при обдуве до 150 Вт КПД до 94% Ток холостого хода 25 мА Размеры 6.5 х 5.5 х 2.5 см
