La funció de convertir l'electricitat en el paràmetre de tensió es pot realitzar mitjançant diversos dispositius com ara generadors, carregadors i dispositius transformadors. En un grau o altre, tots són capaços de modificar les característiques de l'energia, però no sempre el seu ús es justifica pel que fa a qualitats tècniques i ergonòmices. Això es deu en part al fet que la tasca de transformar el corrent per a la majoria dels reguladors no és clau, en tot cas, si parlem tant de corrent continu com de corrent altern. Són aquestes limitacions les que van motivar als fabricants d'equips elèctrics a desenvolupar un convertidor de commutació, que es compara favorablement amb la seva mida compacta i la seva precisió d'estabilització de tensió.
Detecció de dispositiu
Nombrosos dispositius d'enginyeria de ràdio, mitjans d'automatització i comunicació poques vegades es fan sense dispositius d'alimentació monofàsics i trifàsics per a la transformació de corrent en els rangs des d'unitats fins a centenars de volt-amperes. Els dispositius de pols s'utilitzen per a tasques més estretes. Un convertidor elèctric de tipus pols és un dispositiu quetransforma la tensió en petits intervals de temps amb una durada de l'ordre d'1-2 micres/seg. Els polsos de tensió tenen forma rectangular i es repeteixen a una freqüència de 500-20.000 Hz.
Els convertidors tradicionals d'ajust de tensió solen controlar la classificació de resistència del dispositiu. Pot ser un tiristor o un transistor a través del qual circula el corrent contínuament. És la seva energia la que fa que el dispositiu controlador s'escalfi, per la qual cosa es perd part de l'energia. En aquest context, un convertidor de tensió de pols sembla més atractiu pel que fa a les seves propietats tècniques i operatives, ja que el seu disseny preveu un mínim de peces, la qual cosa comporta una disminució de les interferències elèctriques. L'element d'ajust del convertidor és una clau que funciona en diferents modes, per exemple, en estat obert i tancat. I en ambdós casos s'allibera la quantitat mínima d'energia tèrmica durant el funcionament, la qual cosa també augmenta el rendiment de l'equip.
Assignació d'inversor
Allà on es requereix un canvi en els paràmetres de l'electricitat, s'utilitzen transformadors d'impulsos en una o altra configuració operativa. En la primera etapa de la seva àmplia distribució, es van utilitzar principalment en tecnologia de polsos, per exemple, en generadors de triodes, làsers de gas, magnetrons i equips de ràdio diferencials. A més, a mesura que el dispositiu va millorar, es van començar a utilitzar en la majoria dels representants típics d'equips elèctrics. I no ho era necessàriamentequips especialitzats. De nou, en diferents versions, un convertidor de polsos pot estar present a ordinadors i televisors, en particular.
Una altra funció, però menys coneguda, dels transformadors d'aquest tipus és la de protecció. Per si mateixa, la regulació d'impuls es pot considerar com una mesura de protecció, però els objectius d'ajustar els paràmetres de tensió són inicialment diferents. No obstant això, les modificacions especials proporcionen protecció a l'equip contra curtcircuits sota càrrega. Això és especialment cert per als equips que funcionen en modes de ralentí. També hi ha dispositius de pols que eviten el sobreescalfament i l'augment excessiu de la tensió.
Disseny del dispositiu
El convertidor consta de diversos bobinatges (almenys dos). El primer i principal està connectat a la xarxa i el segon s'envia al dispositiu de destinació. Els bobinatges es poden fer d'aliatges d'alumini o coure, però en ambdós casos, per regla general, s'utilitza un aïllament de vernís addicional. Els cables s'enrotllen sobre una base aïllant, que es fixa al nucli: el circuit magnètic. Als convertidors de baixa freqüència, els nuclis estan fets d'acer de transformador o d'un aliatge magnètic suau, i als convertidors d' alta freqüència es basen en ferrita.
El propi circuit magnètic de baixa freqüència està format per conjunts de plaques en forma de W, G o U. Els nuclis de ferrita es fan generalment d'una sola peça; aquestes peces estan presents en inversors de soldadura i transformadors d'aïllament galvànic. Transformadors d' alta freqüència i baixa potènciaprescindir completament del nucli, ja que la seva funció la realitza l'ambient aeri. Per a la integració en dispositius elèctrics, el disseny del circuit magnètic està proporcionat per un marc. Es tracta de l'anomenada unitat convertidora de polsos, que es tanca amb una coberta protectora amb marques i etiquetes d'advertència. Si durant el procés de reparació cal encendre el dispositiu amb la coberta retirada, aquesta operació es realitza mitjançant un RCD o un transformador d'aïllament.
Si parlem de convertidors que s'utilitzen en ràdio i enginyeria elèctrica moderna, hi haurà una diferència significativa entre ells i els transformadors de tensió clàssics. La reducció més notable de mida i pes. Els dispositius de pols poden pesar diversos grams i seguir fent el mateix.
Característiques dels processos operatius
Com ja s'ha indicat, les tecles s'utilitzen per regular el corrent en transformadors d'impulsos, que poden convertir-se en fonts d'interferència d' alta freqüència. Això és típic per estabilitzar models que funcionen en mode de commutació actual.
En els moments de la commutació, es poden produir caigudes sensibles de corrent i tensió, que creen condicions per a interferències antifàsica i de mode comú a l'entrada i la sortida. Per aquest motiu, un convertidor de potència de commutació amb funció estabilitzadora preveu l'ús de filtres que eliminen les interferències. Per minimitzar els factors electromagnètics no desitjats, l'interruptor s'activa en moments en què l'interruptor no condueix corrent.(quan obert). Aquest mètode per tractar les interferències també s'utilitza en convertidors de ressonància.
Una altra característica del procés de treball dels dispositius considerats és la resistència diferencial negativa a l'entrada quan la tensió s'estabilitza sota càrrega. És a dir, a mesura que augmenta la tensió d'entrada, disminueix el corrent. Aquest factor s'ha de tenir en compte per garantir l'estabilitat del convertidor, que està connectat a fonts d' alta resistència interna.
Comparació amb el convertidor lineal
A diferència dels dispositius lineals, els adaptadors de pols presenten favorablement un rendiment superior, una mida compacta i la possibilitat d'aïllament galvànic dels circuits a l'entrada i la sortida. Per oferir una funcionalitat addicional amb la vinculació de dispositius de tercers, no cal utilitzar esquemes de connexió complexos. Però també hi ha debilitats en el convertidor d'impulsos en comparació amb els transformadors lineals. Aquests inclouen els següents desavantatges:
- En la condició de canviar el corrent d'entrada o la tensió sota càrrega, el senyal de sortida és inestable.
- La presència del soroll d'impuls ja esmentat als circuits de sortida i d'entrada.
- Després de canvis sobtats en els paràmetres de tensió i corrent, el sistema triga més a recuperar-se dels transitoris.
- Risc d'auto-oscil·lacions que poden afectar el rendiment de l'equip. A més, les fluctuacions d'aquest tipus no estan associades amb la inestabilitat de la xarxa de la font, sinó ambconflictes dins de l'esquema d'estabilització.
Convertidor DC/DC
Totes les varietats de dispositius d'impuls del sistema DC / DC es caracteritzen pel fet que les tecles s'activen durant la translació d'impulsos especials en la direcció del transistor. En el futur, a causa de la tensió creixent, es produeix un bloqueig lògic dels transistors, a més, en el context de la recàrrega del condensador. Aquesta característica és la que distingeix el dispositiu de commutació DC-DC dels dispositius similars en equips inversors independents.
Típicament, aquests dispositius realitzen un control de tensió de CC sota càrrega en el procés de subministrament d'energia CC a la xarxa. Aquest tipus de control s'aconsegueix ajustant la tensió a la clau pública. Els valors de corrent petits permeten fixar un alt nivell de rendiment, en el qual l'eficiència pot arribar al 95%. Configurar el rendiment màxim del sistema és un avantatge important dels convertidors de corrent de pols, però, la implementació del circuit DC-DC no és possible en tots els dissenys. Al dispositiu, la xarxa de contacte hauria d'actuar inicialment com a font; en particular, aquest principi s'utilitza en bateries i bateries.
Boost Converter
Amb l'ajuda d'aquest transformador, la tensió s'incrementa de 12 a 220 V. S'utilitza en situacions en què no hi ha cap font amb paràmetres de potència adequats, però cal subministrar energia al dispositiu des d'un estàndard. xarxa. En altres paraules,s'ha d'introduir un adaptador des d'una font amb algunes característiques a un consumidor amb diferents requeriments de potència. Els dissenys esquemàtics de convertidors de tensió de pols de 12-220 V permeten la connexió de dispositius que funcionen a una freqüència de 50 Hz. A més, la potència de l'equip no ha de superar la potència màxima del transformador. I fins i tot si els paràmetres de tensió coincideixen, el dispositiu consumidor ha de tenir protecció contra les sobrecàrregues de la xarxa. Aquest mètode de correcció de tensió té diversos avantatges:
- Possibilitat d'una llarga sessió de treball amb càrrega màxima sense interrupció.
- Ajust automàtic de sortida de potència.
- L'augment de l'eficiència garanteix tant l'estabilitat del mode de funcionament del dispositiu com l' alta fiabilitat de la funció del circuit elèctric.
Conversor de commutació descendent
Quan utilitzeu equips de baixa freqüència o de baixa potència, és molt natural que hi hagi necessitat de baixar l'indicador de tensió. Per exemple, aquesta tasca es troba sovint en connectar dispositius d'il·luminació, per exemple, retroil·luminació LED. Per baixar el convertidor es tanca la clau de commutació de regulació, després de la qual s'acumula energia "extra". Un díode especial al circuit no permet el corrent de la font d'alimentació al consumidor. Al mateix temps, en sistemes d'autoinducció, els díodes rectificadors poden passar polsos de tensió negatius. En el funcionament dels convertidors d'impulsos de 24-12 V, la funció d'estabilització de sortida és especialment important. Tant lineals comestabilitzadors d'impuls directament. És més rendible utilitzar dispositius del segon tipus amb modulació d'amplada o freqüència. En el primer cas, es corregirà la durada dels polsos de control, i en el segon, la freqüència de la seva aparició. També hi ha estabilitzadors amb control mixt, en els quals l'operador pot, si cal, canviar la configuració per ajustar els polsos en freqüència i durada.
Conversor d'amplada de pols
En el procés de treball s'utilitza un dispositiu que acumula energia com a resultat de la transformació. Es pot incloure a l'estructura bàsica o connectar-se directament a la tensió d'entrada sense fer referència al convertidor. D'una manera o altra, la sortida serà un indicador de tensió mitjana, determinat pel valor de la tensió d'entrada i el cicle de treball dels polsos de la clau de commutació. L'amplificador operacional té una calculadora especial que avalua els paràmetres dels senyals d'entrada i sortida, registrant la diferència entre ells. Si la tensió de sortida és inferior a la tensió de referència, es connecta un modulador a la regulació, la qual cosa augmenta la durada de l'estat obert de la clau de commutació en relació amb el temps del generador de rellotge. A mesura que canvia la tensió d'entrada, el convertidor de commutació ajusta el circuit de control de la clau de manera que es minimitzi la diferència entre la tensió de sortida i la de referència.
Conclusió
En la seva forma pura sense connectar dispositius auxiliarscom els rectificadors i estabilitzadors, les funcions del convertidor es redueixen significativament, tot i que l'eficiència es manté a un nivell elevat. Els dispositius de transformació que rarament es fan sense equipament addicional inclouen reguladors a les xarxes de CA. Almenys en aquest cas, haureu d'instal·lar un filtre suavitzador i un rectificador a l'entrada. Per contra, els convertidors d'impulsos de corrent elèctric directe tant a l'entrada com a la sortida poden suportar de manera autònoma la seva funció principal. Però fins i tot en aquests sistemes, és important que el dispositiu pugui realitzar la tasca d'estabilització de tensió. A més, no us oblideu de les possibles interferències amb l'ús actiu dels interruptors de commutació del sistema estabilitzador. En aquestes aplicacions sense connexió a terra, es recomana connectar un filtre de soroll al bloc convertidor.
