Dc переменный или постоянный: AC, DC — что это такое?

AC-DC или DC-DC? Какой преобразователь лучше и надежнее?

Создание напряжения постоянного тока от источника переменного тока означает, что вам придется выпрямить напряжение переменного тока, чтобы получить постоянное. Одно отличие по сравнению с DC-DC преобразователем состоит в том, что вы можете использовать линейный источник питания с переменным напряжением. Это означает, что вы можете воспользоваться трансформатором, чтобы уменьшить или увеличить напряжение переменного тока, а затем подать его на выпрямитель. Ближе всего к линейному источнику постоянного тока может быть двигатель постоянного тока, приводящий в действие генератор постоянного тока, что не очень эффективно.

Линейный источник переменного и постоянного тока все еще имеет место в лабораторных источниках и высококачественном звуке, но в большинстве современных преобразователей энергии используются импульсные регуляторы напряжения, а не линейные. В этом приложении вы будете выпрямлять входящее переменное напряжение для создания шины постоянного тока. Если у вас есть шина постоянного тока, вы можете использовать любую из архитектур преобразования постоянного тока в постоянный ток (DC-DC преобразование), чтобы получить конечное выходное напряжение или напряжения, которые вам нужны.

Проблема с выпрямлением напряжения

Несмотря на концептуальную простоту, выпрямление входящего переменного тока добавляет массу проблем вашему источнику питания. Большая часть выпрямителей выполняется на обычных диодах. Эти диоды будут создавать пульсации при переключении в процессе работы, что создает высшие гармоники в сети переменного тока. У них также будет прямое падение напряжения (хотя оно небольшое), которое рассеивает энергию на тепло.

Вы можете использовать выпрямительный мост на базе транзисторов MOSFET для выпрямления входящего переменного напряжения, но значительно усложняет выпрямитель и повышает его стоимость по сравнению с диодным. Рассмотрим небольшой пример для термостата Nest, который питается от сети 24 В переменного тока, используемого для обычных термостатов. Это настоящая проблема, так как включение обогревателя или кондиционера основано на замыкании 24 В цепи переменного тока в термостате — так работает обычный термостат. Разъем потребляет очень маленький ток для зарядки своих батарей. Затем он может замыкать вход 24 В переменного тока, чтобы включить обогреватель, используя тот же транзисторный мост, пока он работает от батарей. Термостату Nest требуется каждый “маленький кусочек энергии”, который он может сохранить, отсюда необходимость устранения простого диодного моста.

У выпрямления переменного тока есть другие проблемы, такие как импульсный ток, который возникает в процессе выпрямления (рисунок ниже). Он отличается от пускового тока, который есть у источников постоянного тока, когда вы впервые подаете на них питание. Импульсы тока возникают из-за того, что выпрямительные диоды могут работать только тогда, когда входное переменное напряжение больше, чем напряжение постоянного тока. Это означает, что имеется короткий всплеск тока только на пиках переменного напряжения, что приводит к снижению коэффициента мощности источника переменного тока.

Коэффициент мощности является своего рода мерилом согласованности напряжения и тока, подаваемого линией переменного тока.

Для индуктивных нагрузок, таких как электродвигатели, переменный ток будет отставать от переменного напряжения. Для емкостной нагрузки наоборот — ток опережает напряжение. В обоих случаях напряжение и ток не совпадают по фазе, поэтому коэффициент мощности ниже идеального значения «1». При выпрямлении коэффициент мощности падает по другой причине. Хотя скачки тока могут быть в фазе с напряжением, это происходит только в течение короткого периода времени сигнала переменного тока.

Улучшение коэффициента мощности

Несмотря на то, что низкий коэффициент мощности не увеличит стоимость электроэнергии для вас (если ваше устройство не работает на промышленном предприятии), но это увеличит реактивную мощность в сети. Во многих странах разработаны стандарты, в соответствии с которыми для автономного источника переменного тока требуется коррекция коэффициента мощности (PFC). Допустимое значение коэффициента мощности (cos φ) гарантирует, что входной ток источника питания является синусоидой, которая совпадает по фазе с входным напряжением.

PFC добавляет еще один импульсный регулятор к вашему источнику переменного тока. Внешний интерфейс PFC обычно является повышающим преобразователем (рисунок ниже). Поскольку входное переменное напряжение повышается до более высокого напряжения, возможно, до 350 В постоянного тока, преобразователь может получать ток от линии переменного тока практически в любое время сигнала. Микросхема управления основана на широтно-импульсной модуляции (ШИМ) транзисторов повышающего преобразователя, чтобы ток, взятый из линии переменного тока, был прямо пропорционален напряжению. Он не может потреблять ток на переходах через ноль, поэтому коэффициент мощности не может быть идеальным. Тем не менее, можно получить выше 0,9, что решает основную проблему.

Помимо необходимости выпрямления в источнике переменного тока, существуют различия в способе выпрямления из-за различий в средних значениях напряжений переменного тока в различных странах мира. Во всем мире напряжение сети переменного тока может варьироваться от 100 В в Японии до 240 В в Европе. В старых линейных источниках питания пользователь мог переключить переключатель, чтобы изменить обмотку на входном трансформаторе. Это позволяло адаптироваться к различным напряжениям сети. При включении питания коммутатор может изменить первичную обмотку, следовательно, вы используете полный диодный мост с высоким напряжением и полумост с более низким напряжением (рисунок ниже). Это позволяет шине постоянного тока, которую вы запитываете, быть ближе к номинальному значению постоянного тока, даже если напряжение на входе переменного тока уменьшилось вдвое.

С ростом доступности транзисторов MOSFET из карбида кремния (SiC), многие внешние интерфейсы PFC используют каскадное выпрямление (рисунки ниже). Карбид кремния имеет незначительное время обратного восстановления, поэтому в выпрямлении нет задержек, связанных с открытием/закрытием P-N перехода. Два SiC транзистора стоят больше двух диодов, но выигрыш в эффективности может стоить того. Как только транзисторы MOSFET выпрямят переменный ток, сохраняя при этом коэффициент мощности, у вас будет высоковольтная шина постоянного тока, с которой вы можете использовать любую из архитектур DC-DC преобразователя для получения конечного выходного напряжения. Вы также можете использовать этап DC-DC для создания границы изоляции, если это необходимо.

Схема PFC с тотемным полюсом работает как повышающий преобразователь. При положительном потенциале, указанном на рисунках «плюс» и «минус» на источнике ЭДС, ток накапливается в катушке индуктивности, когда S2 замкнут (a), а затем поступает в нагрузку через S1 (b). SD2 может быть диодом, но SiC-транзистор повышает эффективность преобразователя

Когда полярность источника переменного ЭДС становится отрицательной в цепи PFC с тотемным полюсом, транзисторы направляют ток в индукторе в обратном направлении (а). Когда S1 открывается и S2 закрывается, он посылает ток в нагрузку (b). SD1 может быть диодом, но SiC-транзистор повышает эффективность.

Изобилие стандартов

Основное различие между источниками AC-DC и DC-DC заключается в том, что источники AC-DC должны соответствовать гораздо более строгим нормативным стандартам. Оба источника имеют стандарты FCC и CE для электромагнитных помех, но более высокое рабочее напряжение источников AC-DC требует изготавливать их соответствующими стандартам пожарной и электробезопасности. Поскольку большинство источников AC-DC изолированы от напряжения источника (имеют потенциальную развязку), для этого также требуются списки UL, CSA и CE.

Если вы делаете медицинское устройство, вам может потребоваться еще более строгий дизайн. В то время как изоляция в обычном источнике питания может быть только на проводах согласующего трансформатор, медицинские трансформаторы устанавливают обмотки на совершенно отдельные катушки (рисунок ниже). Таким образом, полностью исключается возможность пробоя между первичной и вторичной обмотками, результатом чего может стать короткое замыкание, которое может убить пациента.

Стандарты, применимые к вашему AC-DC преобразователю, зависят от приложения. Существуют различные стандарты для информационных, медицинских и телекоммуникационных продуктов. Существуют также различные правила для класса I, где вилка имеет заземляющий контакт, и класса II, часто называемого «двойной изоляцией», где источник питания не подключен к заземлению. Кроме того, существует ограниченный класс источника питания (LPS) с “ослабленными” безопасными характеристиками из-за ограниченного характера его доступности энергии. Свод правил настолько сложен, что многие разработчики обращаются к сторонней листинговой компании, такой как UL или TUV, или к десяткам испытательных лабораторий, которые знакомы со всеми мировыми стандартами для вашего конкретного применения продукта.

Электрические шумы и “иммунитет” к ним

Американский стандарт FCC и Европейский стандарт CE имеют описания допустимых электромагнитных помех от всех источников, как AC-DC, так и DC-DC. Но все сложнее и сложнее удовлетворить требования к расходным материалам AC-DC. Мало того, что у вас есть правила по количеству генерируемых электромагнитных помех (EMI), вы также должны проверить AC-DC преобразователь на предмет наведенного шума; то есть высших гармоник, которые он “отправляет” обратно в сеть. Поскольку AC-DC преобразователи часто работают с большими токами и напряжениями, они генерируют гораздо больше помех, чем DC-DC преобразователи, поэтому соблюдение правил защиты от электромагнитных помех будет более сложным.

В дополнение к требованиям по электромагнитным помехам, ваш преобразователь AC-DC будет соответствовать требованиям по невосприимчивости. Здесь вы должны смоделировать ситуацию с сетевыми помехами от источника питания и доказать, что ваш преобразователь имеет допустимые параметры качества выходного напряжения и тока. Как и DC-DC преобразователь, он также должен быть защищен от электромагнитных помех.

Все это соответствует требованиям EMI, пожарной безопасности, электробезопасности и экологически чистой энергии для AC-DC конвертора. В Power Integrations есть хороший сайт, на котором представлены некоторые требования к источникам переменного тока, например, «вампирское питание», которое потребляет AC-DC преобразователь, даже когда он выключен.

Несмотря на то, что некоторые инженеры избегают проблем с проектированием AC-DC источников питания, включая опасность разработки высоковольтных цепей, существует растущее поколение “аналоговых” инженеров, которые не боятся проблем и видят преимущества в создании безопасных, эффективных и экологически чистых продуктов, которые можно смело назвать ”инженерным искусством”.

интересные аспекты в разных отраслях и дома?

перейти к содержанию

Написано Снеха Пандаin Инженерия

Электричество бывает двух видов: переменного тока переменного тока и постоянного тока постоянного тока, поэтому всегда есть сравнение между переменным и постоянным током, Тесла поддерживал переменный ток, а Эдисон поддерживал режим электричества постоянного тока.

Хотя переменный ток используется сравнительно чаще, чем постоянный, в этой статье мы обсудим, где мы используем переменный или постоянный ток в различных аспектах.

Использование переменного тока:

Переменный ток (AC) имеет как свои преимущества, так и недостатки. Существуют различные приложения, в которых переменный ток используется вместо постоянного тока в соответствии с требованиями эксплуатации.

Изображение Фото: «Адаптеры питания» by Schoschie под лицензией CC BY 2.0

Давайте обсудим, где мы используем переменный или постоянный ток. Ниже приводится источник переменного тока:

• Переменный ток обычно используется в промышленности для передачи и выработки электроэнергии, поскольку генерация переменного тока (AC) намного проще, чем генерация постоянного тока (DC) для высоких напряжений, поскольку переменный ток имеет лучшую эффективность, чем постоянный ток.
• Постоянный ток теряет больше мощности на тепло по сравнению с переменным током, что вызывает более высокий риск возникновения пожара, возгорания приборов, дорогостоящего обслуживания и сложного преобразования между высоким напряжением и низким током в низкое напряжение и высокий ток в постоянном токе с использованием Трансформаторы, поэтому вместо постоянного тока большая часть промышленности предпочитает переменный ток.
• В домашнем хозяйстве есть много устройств, которые преобразуют электрическую энергию в механическую энергию, которые используют устройства, использующие источник питания переменного тока, такие как посудомоечная машина, холодильник, стиральная машина и т. Д.
• Двигатель переменного тока (использует переменный ток в качестве источника питания) зависит от реверсивного магнитного поля, создаваемого переменным током. Двигателю постоянного тока требуются щетки для электрического контакта с подвижной катушкой. Напротив, двигатель переменного тока не требует этого, что позволяет легко управлять двигателями переменного тока.
• Как правило, все типы трансформаторов используют источник переменного тока, поскольку источник постоянного тока не работает с трансформаторами. Трансформатор постоянного тока есть, но разработать такой трансформатор сложнее, чем обычный трансформатор.
• Асинхронные двигатели переменного тока используются в крупных промышленных серводвигателях, для которых часто требуются частотно-регулируемые приводы, позволяющие контролировать их скорость.
• High Напряжение переменного тока более эффективно, чем постоянное, для передачи электроэнергии на значительное расстояние; именно поэтому в дом подаются высокие напряжения от электростанций, которые можно легко преобразовать в необходимое напряжение или ток с помощью трансформатора.
• Асинхронный двигатель или нагреватель используют переменный ток в качестве источника питания; если в асинхронном двигателе используется источник постоянного тока, то в качестве дополнительной части двигателя потребуются коммутатор и щетка, которые очень легко изнашивают двигатель. Потребность в замене щетки или коммутатора будет очень частой. Использование переменного тока в асинхронном двигателе снижает общую стоимость, двигатель прослужит дольше. Как и асинхронный двигатель постоянного тока, техническое обслуживание не требуется. Что касается индукционного нагрева, тепло генерируется вихревым током, который требует вихревого тока переменного тока, которого нет в постоянном токе.
• Кондиционер использует переменный ток в качестве источника питания вместо постоянного тока, и есть некоторые кондиционеры, которые используют постоянный ток, но этот кондиционер имеет приложения с ограниченным энергопотреблением. Хотя кондиционер использует постоянный ток, основным источником питания всегда является переменный ток. Инвертор кондиционера преобразует переменный ток в постоянный, а затем использует его.
• Для домашних и жилых помещений используется только однофазный источник питания переменного тока. Трехфазный источник переменного тока используется в качестве трехфазного источника питания для коммерческих и промышленных объектов, чтобы лучше выдерживать высокие нагрузки. Однофазный источник переменного тока используется при освещении или обогреве нагрузки, а трехфазный источник переменного тока используется для больших машин для электродвигателей.
• Коэффициент мощности трехфазных двигателей переменного тока высокий, что означает, что они требуют меньшего напряжения для нагрузки. Двигатель, использующий трехфазный ток, может запускаться только от источника питания. При необходимости он может даже изменить свое направление, тогда как двигатель, использующий однофазный переменный ток, не может запуститься сам; им требуется внешний источник питания или устройство для запуска.
• Использование двигателей переменного тока предпочтительно для компрессора кондиционирования воздуха, силовых приводов, гидравлических и ирригационных насосов и т. Д.
• В авиационной отрасли в качестве основного источника электроэнергии используется переменный ток, а не постоянный. При необходимости переменный ток будет преобразован в постоянный с использованием трансформаторного выпрямителя для авиакомпании. Генератор переменного тока с приводом от двигателя поставляет контейнеры с питанием от основных компонентов переменного тока по шине переменного тока, где некоторые большие турбовинтовые двигатели имеют генераторы переменного или постоянного тока.
• Трехфазный синхронный двигатель используется в приложениях, где требуется работа с постоянной скоростью, например, в двигателях-генераторах с воздушным компрессором, в бумажной и цементной промышленности и т. Д.
• Однофазный синхронный двигатель используется в часах, телетайпах и всех видах синхронизирующих устройств, записывающих, звукозаписывающих и воспроизводящих инструментов.

Изображение Фото: «Файл: анимация стоячих волн дипольной антенны 1-10fps.gif» by Четворно отмечен CC0 1.0

Использование постоянного тока:

Постоянный ток также имеет как свои преимущества, так и недостатки. Существуют различные приложения, в которых постоянный ток используется вместо переменного из-за его эффективности или требований конкретной операции.

Изображение Фото: «Батарея» by сплюснутый под лицензией CC BY 2.0

Вот следующее, где используется источник постоянного тока:

• Различные устройства или устройства (в основном цифровые электронные устройства) в домашних условиях используют постоянный ток в качестве источника питания, например, микроволновая печь, компьютер, телефон и т. Д.
• Постоянный ток имеет лучшую передачу, чем переменный, из-за потерь лазера в переменном токе.
• Постоянный ток в основном используется с приборами, в которых используются батареи. Каждый адаптер зарядного устройства, используемый в наших домах, представляет собой преобразователь переменного тока в постоянный, например зарядные устройства для телефонов, зарядные устройства для фонарей, телевизоры, компьютеры, гибридные или электрические вертикальные устройства и т. Д.
• DC обычно используется для передачи на большие расстояния. Поскольку передача мощности переменного тока очень сильно ограничена максимальным расстоянием на короткие или средние расстояния, зона действия мощности переменного тока составляет приблизительно 800 км.
• Постоянный ток высокого напряжения имеет лучшую передачу, чем переменный, из-за потерь лазера в переменном токе.
• Для местной генерации постоянный ток намного лучше, чем переменный, так как преобразование переменного тока в постоянное стоит дорого.
• И аккумуляторные, и неперезаряжаемые типы источников питания всегда являются постоянным током. Аккумуляторная батарея нуждается в постоянном токе для подзарядки.
• Токи, генерируемые солнечными панелями, представляют собой блоки постоянного тока солнечных панелей; инвертор используется для преобразования постоянного тока в переменный.
• Там, где требуется стабильный крутящий момент или работа, постоянный поток энергии постоянного тока используется для работы от двигателей.
• Электродвигатель постоянного тока используется для прокатного оборудования сталелитейных заводов, бумагоделательных машин и т. Д.
• Серия ДС двигатели используются для тяжелых условий эксплуатации, таких как электрические локомотивы, подъемники, краны, сталепрокатные заводы и т. д.
• Шунтирующий двигатель постоянного тока используется для управления приборами или устройствами с постоянной скоростью, такими как пылесосы, деревообрабатывающие станки, конвейеры, подъемники, шлифовальные машины, валы, небольшие печатные машины и т. Д.

Последние посты

ссылка на 29 фактов о структуре и характеристиках KOH Lewis: почему и как?

29 фактов о структуре и характеристиках KOH Lewis: почему и как?

Гидроксид калия или едкий калий является неорганическим компонентом. Его молярная масса составляет 56.11 г/моль. Давайте резюмируем структуру КОН Льюиса и все факты в деталях. КОН представляет собой простой гидроксид щелочного металла…

Продолжить чтение

ссылка на «Есть ли еще соединение?» 5 фактов (когда, почему и примеры)

Является ли это союзом? 5 фактов (когда, почему и примеры)

Слово «еще» в основном служит в значении «до сих пор» или «тем не менее» в предложении. Проверим употребление слова «пока» в значении «союз». Слово «пока» можно обозначить как «координационное…

Продолжить чтение

report this ad

Источник питания постоянного тока — постоянный ток и напряжение

Краткий ответ, нет.

Проблема с этим вопросом заключается в том, что не существует такого понятия, как постоянное напряжение ИЛИ постоянный ток. Они существуют только в идеальном мире схем, в реальном мире таких вещей не существует. Это хорошие приближения, но это все, чем они являются, и эти приближения ломаются и становятся бесполезными после определенного момента. Эти ограничения существуют даже при разговоре об идеальных схемах, давайте углубимся и посмотрим, что я имею в виду.

Как мы знаем из простого закона Ома, мы имеем:

$$V = I \cdot R$$

Итак, мы знаем, что если V и I являются постоянными значениями, то R должно быть постоянным значением.

$$R = \frac{V}{I}$$

Таким образом, для того, чтобы были источники C.V и C.C, источник питания должен каким-то образом контролировать не только напряжение и ток, но и сопротивление, чтобы обеспечить уравнение остается выполненным. Рассмотрим следующую схему.

^{смоделируйте эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

Вы можете подумать, что приведенная выше схема будет делать то, о чем вы просите, путем творческой настройки Ri. В конце концов, если вам нужно постоянное напряжение 10 В и постоянный ток 1 А, вы можете подумать, что можете просто установить источник напряжения V на 10 В, тогда, пока RL меньше 10 Ом, вы можете отрегулировать Ri так, чтобы RL и Ri складывались до 10 Ом, что гарантирует, что у вас будет постоянный ток 1А, верно? Неправильно, потому что напряжение блоков питания будет измеряться в точке CC, а не CV. Таким образом, в то время как CV может оставаться на постоянном напряжении в этом сценарии, тот факт, что Ri будет больше 0, будет означать, что на нем будет некоторое падение напряжения, и поэтому CC будет меньше 10 В. Например, если бы RL было 5 Ом и Ri 5 Ом мы увидим только 5 В на выходе, даже если внутренний источник напряжения составляет 10 В. На самом деле все, что вы действительно сделали при этом, — это действительно неэффективный источник постоянного тока.

Причина, по которой я представляю это так, заключается в том, что это недалеко от того, как работают источники питания CC и CV в реальном мире. Отличие в том, что в реальном источнике питания Ri не является переменным резистором и даже не преднамеренным. Все источники питания имеют небольшое непреднамеренное, но невозможно избежать внутреннее сопротивление, которое затем подключается к источнику переменного напряжения. При работе в режиме CC он по-прежнему является источником напряжения, а не источником тока, но он просто умный и регулирует напряжение вниз или вверх, пока не будет достигнут ожидаемый ток. Однако подвох, и почему это не настоящий CC или CV, заключается в этом непреднамеренном значении Ri, которое заставляет его работать только как CC или CV в определенном диапазоне значений.

Вот краткий обзор модели регулируемого источника питания в реальном мире.

^{смоделируйте эту схему}

Обратите внимание, что мы также добавили Rd, это представляет любой внутренний разряд в нашем источнике напряжения, в конце концов, изоляторы не идеальны. В то время как Ri обычно очень маленькое значение и всегда больше 0 в реальном мире, точно так же Rd является очень большим значением, но конечным в реальном мире.

В этом случае внутренний источник переменного напряжения V будет либо просто установлен на желаемое напряжение при постоянном напряжении, и в этом случае Ri обычно настолько мал, а Rd настолько велик, что не вызывает беспокойства, или устанавливается в режим постоянного тока, и в этом случае напряжение автоматически регулируется до тех пор, пока не будет достигнут желаемый ток для любой заданной нагрузки, меняясь при изменении нагрузки. Но подумайте, почему это не настоящий CC или CV…

Во-первых, в режиме CV Ri будет давать небольшое падение напряжения, что означает, что его истинное напряжение всегда несколько меньше заданного напряжения. Этим можно пренебречь только тогда, когда RL значительно больше, чем Ri, хотя, когда RL имеет такое же или меньшее значение, как Ri, фактическое напряжение будет намного меньше установленного напряжения. Если RL и Ri фактически равны, то выходное напряжение будет равно половине установленного напряжения. Если вы замкнете выход проводом с сопротивлением 0, то выходное напряжение упадет до 0 (все напряжение будет на Ri), немного для постоянного напряжения, да? Конечно, вы могли бы увеличить источник напряжения, чтобы компенсировать Ri, но, поскольку Ri теперь является доминирующим сопротивлением в цепи, это не так далеко. В конце концов, если RL равно 0 Ом, то независимо от того, насколько высоко вы можете получить V, оно не урежет его.

По этой причине, когда мы говорим об идеальных моделях схем, не имеет смысла вообще закорачивать источник постоянного напряжения.

Те же проблемы возникают при использовании в режиме CC. То есть по мере того, как RL становится все выше и выше, напряжение должно расти, чтобы поддерживать тот же ток. Слишком высокое, и источник напряжения больше не выдерживает. Rd в режиме CC играет тот же ограничивающий фактор, что и Ri в режиме CV. То есть, когда RL приближается к аналогичному или большему значению, поскольку Rd, большая часть вашего тока будет проходить через Rd, и ваш источник напряжения не сможет преодолеть его и по-прежнему обеспечивать постоянный ток.

Как и выше, если источник CV не имеет смысла при наличии короткого замыкания, источник CC не имеет смысла при работе с разомкнутой цепью (вот почему Ri и Rd существуют в реальном мире, они имеют смысл в реальном мире).

Короче говоря, невозможно не только получить CC и CV одновременно, но и вообще невозможно построить CV или источник питания CC. Лучшее, что вы можете сделать, это иметь источник переменного напряжения, который настраивается для аппроксимации одного или другого, и это приближение будет содержать какое-либо значимое значение только в пределах окна значений.

PS: Аккумулятор (простое приближение CV, которое у нас есть) ничем не отличается. Ри, о котором я упоминал, объясняет, почему, если вы попытаетесь получить слишком большой ток от батареи, ее обычно постоянное напряжение начнет падать. Даже батарея на самом деле не является устройством CV и имеет эти ограничения.

источник питания — добавление постоянного напряжения постоянного тока к переменному входу постоянного тока

Заданный вопрос 4 года, 1 месяц назад

Изменено 4 года, 1 месяц назад

просмотрено 591 раз

\$\начало группы\$

Я разрабатываю печатную плату, и мне нужна шина напряжения примерно на 3 вольта выше основного входа (3-30 В). Эта шина предназначена для питания некоторых КМОП-устройств, поэтому ей не нужно будет подавать большой ток.

В настоящее время я планирую использовать 2 батарейки типа АА последовательно с входом, но эти батареи огромны по сравнению с печатной платой, поэтому я хочу избавиться от них. Я искал несколько решений, но ни одно из них не соответствует моим требованиям:

• Насосы заряда, вероятно, не будут работать из-за большого изменения напряжения на входе.
Повышающие преобразователи
• выдают стабильное напряжение, но мне нужно дополнение к входу.
• Я рассматривал изолированные преобразователи постоянного тока в постоянный, но они обычно работают от 5 В или выше или слишком дороги.

Есть идеи?

РЕДАКТИРОВАТЬ: Мне не обязательно нужно более высокое напряжение. Мне нужно стабильное 5v с входа. Я не хочу использовать повышающий преобразователь, так как он займет слишком много места.

• блок питания
• преобразователь постоянного тока
• маломощный
• выбор компонентов

\$\конечная группа\$

12

\$\начало группы\$

Звучит как хорошее приложение для зарядного насоса. Все, что вам нужно, это где-то прямоугольная волна примерно 4 В. Например, он может быть между землей и +4 В.

Прямоугольная волна поступает непосредственно в конденсатор, поэтому на нем может быть произвольное смещение постоянного тока. Пока это смещение мало меняется в течение отдельных циклов насоса, его можно считать «постоянным» для этой цели.

Вот основная схема:

Vout будет амплитудой прямоугольной волны минус два падения на диоде Шоттки. Например, это будет около 4,3 В разомкнутой цепи с прямоугольным сигналом 5 В на входе.

C1 допускает любое произвольное напряжение смещения между прямоугольной волной и Vout. Конечно, C1 должен быть рассчитан на напряжение. C2 должен обрабатывать только Vout.

В качестве эталона можно использовать любую сторону Vout. Если Vout- подключен к вашей шине 30 В, то Vout+ будет немного выше. Если Vout+ подключен к вашей шине 30 В, то Vout- будет немного ниже.

Допустимый ток этого зарядного насоса пропорционален частоте насоса. Удобным местом для получения прямоугольной волны может быть тактовый выход микроконтроллера, который и так там уже есть. Вы также можете создать прямоугольную волну из триггерного инвертора Шмитта с RC-фильтром нижних частот, возвращающим его выход на вход.

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

3-30В — большой входной диапазон.

Предполагая, что вы не настроены на нестандартные магниты, вы можете сделать это с помощью двух или трех устройств — повышающе-понижающего регулятора (например, LM5118) до 5 В, затем изолированного 5 В: 5 В постоянного тока или LDO + повышающий регулятор. + ДК-ДК. (Или используйте зарядный насос вместо DC-DC, если у вас есть 5 В, но изолированные преобразователи постоянного тока 5 В: 5 В дешевы).

Первый вариант был бы намного эффективнее, но значительно дороже.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Затвор 74HC будет работать от 3 В (или даже ниже) до 5 В, поэтому вы можете просто использовать 5 В LDO, чтобы ограничить входное напряжение 3–30 В до 3–5 В, и запитать им ваш затвор 74HC.