La fonction de conversion de l'électricité dans le paramètre de tension peut être réalisée par divers appareils tels que des générateurs, des chargeurs et des transformateurs. À un degré ou à un autre, tous sont capables de modifier les caractéristiques de l'énergie, mais leur utilisation ne se justifie pas toujours en termes de qualités techniques et ergonomiques. Cela est dû en partie au fait que la tâche de transformer le courant pour la plupart des régulateurs n'est pas essentielle - en tout cas, si l'on parle à la fois de courant continu et alternatif. Ce sont ces limitations qui ont motivé les fabricants d'équipements électriques à développer un convertisseur à découpage, qui se compare favorablement à sa taille compacte et à sa précision de stabilisation de la tension.
Détection de périphérique
De nombreux dispositifs d'ingénierie radio, moyens d'automatisation et de communication se passent rarement de dispositifs d'alimentation monophasés et triphasés pour la transformation de courant dans des plages allant d'unités à des centaines de volts-ampères. Les appareils à impulsions sont utilisés pour des tâches plus restreintes. Un convertisseur électrique de type impulsionnel est un dispositif quitransforme la tension en petits intervalles de temps d'une durée de l'ordre de 1-2 microns/sec. Les impulsions de tension sont de forme rectangulaire et se répètent à une fréquence de 500 à 20 000 Hz.
Les convertisseurs traditionnels à tension réglable contrôlent généralement la résistance nominale de l'appareil. Il peut s'agir d'un thyristor ou d'un transistor parcouru en permanence par un courant. C'est son énergie qui fait chauffer le dispositif de commande, à cause de quoi une partie de la puissance est perdue. Dans ce contexte, un convertisseur de tension à impulsions semble plus attrayant en termes de propriétés techniques et opérationnelles, car sa conception prévoit un minimum de pièces, ce qui entraîne une diminution des interférences électriques. L'élément de réglage du convertisseur est une clé qui fonctionne dans différents modes - par exemple, à l'état ouvert et fermé. Et dans les deux cas, la quantité minimale d'énergie thermique est libérée pendant le fonctionnement, ce qui augmente également les performances de l'équipement.
Affectation de l'onduleur
Partout où une modification des paramètres de l'électricité est nécessaire, les transformateurs d'impulsions sont utilisés dans l'une ou l'autre configuration opérationnelle. Au premier stade de leur large diffusion, ils étaient principalement utilisés dans la technologie des impulsions - par exemple, dans les générateurs de triodes, les lasers à gaz, les magnétrons et les équipements radio de différenciation. De plus, à mesure que l'appareil s'améliorait, ils ont commencé à être utilisés dans la plupart des représentants typiques de l'équipement électrique. Et ce n'était pas forcémentéquipement spécialisé. Encore une fois, dans différentes versions, un convertisseur d'impulsions peut être présent dans les ordinateurs et les téléviseurs, en particulier.
Une autre fonction moins connue des transformateurs de ce type est la protection. En soi, la régulation des impulsions peut être considérée comme une mesure de protection, mais les objectifs de réglage des paramètres de tension sont initialement différents. Néanmoins, des modifications spéciales assurent la protection de l'équipement contre les courts-circuits sous charge. Cela est particulièrement vrai pour les équipements fonctionnant en mode ralenti. Il existe également des dispositifs à impulsions qui empêchent la surchauffe et les augmentations de tension excessives.
Design de l'appareil
Le convertisseur se compose de plusieurs enroulements (au moins deux). Le premier et le principal sont connectés au réseau et le second est envoyé à l'appareil cible. Les enroulements peuvent être en alliages d'aluminium ou de cuivre, mais dans les deux cas, en règle générale, une isolation de vernis supplémentaire est utilisée. Les fils sont enroulés sur une base isolante, qui est fixée sur le noyau - le circuit magnétique. Dans les convertisseurs basse fréquence, les noyaux sont en acier de transformateur ou en alliage magnétique doux, et dans les convertisseurs haute fréquence, ils sont à base de ferrite.
Le circuit magnétique basse fréquence lui-même est formé par des ensembles de plaques en forme de W, G ou U. Les noyaux de ferrite sont généralement fabriqués en une seule pièce - de telles pièces sont présentes dans les onduleurs de soudage et les transformateurs d'isolation galvanique. Transformateurs basse puissance haute fréquence etse passer complètement du noyau, puisque sa fonction est assurée par l'environnement aérien. Pour l'intégration dans des appareils électriques, la conception du circuit magnétique est assurée par un châssis. Il s'agit de l'unité dite de convertisseur d'impulsions, qui est fermée par un couvercle de protection avec des marquages et des étiquettes d'avertissement. Si, pendant le processus de réparation, il est nécessaire d'allumer l'appareil avec le couvercle retiré, cette opération est effectuée via un différentiel ou un transformateur d'isolement.
Si nous parlons de convertisseurs utilisés dans l'ingénierie radio et électrique moderne, il y aura une différence significative entre eux et les transformateurs de tension classiques. La réduction la plus notable de la taille et du poids. Les appareils à impulsions peuvent peser plusieurs grammes et toujours fonctionner de la même façon.
Caractéristiques des processus opérationnels
Comme indiqué précédemment, les touches sont utilisées pour réguler le courant dans les transformateurs d'impulsions, qui peuvent eux-mêmes devenir des sources d'interférences à haute fréquence. Ceci est typique des modèles de stabilisation qui fonctionnent en mode de commutation de courant.
Au moment de la commutation, des chutes de courant et de tension sensibles peuvent se produire, ce qui crée des conditions d'interférence antiphase et de mode commun à l'entrée et à la sortie. Pour cette raison, un convertisseur de puissance à découpage avec une fonction stabilisatrice prévoit l'utilisation de filtres qui éliminent les interférences. Pour minimiser les facteurs électromagnétiques indésirables, le commutateur est commuté à des moments où le commutateur ne conduit pas de courant.(lorsqu'il est ouvert). Cette méthode de traitement des interférences est également utilisée dans les convertisseurs résonnants.
Une autre caractéristique du processus de fonctionnement des appareils considérés est la résistance différentielle négative à l'entrée lorsque la tension est stabilisée sous charge. C'est-à-dire que lorsque la tension d'entrée augmente, le courant diminue. Ce facteur doit être pris en compte pour assurer la stabilité du convertisseur, qui est connecté à des sources à haute résistance interne.
Comparaison avec convertisseur linéaire
Contrairement aux dispositifs linéaires, les adaptateurs d'impulsions présentent des performances plus élevées, une taille compacte et la possibilité d'une isolation galvanique des circuits à l'entrée et à la sortie. Pour fournir des fonctionnalités supplémentaires avec la liaison d'appareils tiers, l'utilisation de schémas de connexion complexes n'est pas nécessaire. Mais le convertisseur d'impulsions présente également des faiblesses par rapport aux transformateurs linéaires. Ceux-ci incluent les inconvénients suivants:
- Sous la condition de changement de courant d'entrée ou de tension sous charge, le signal de sortie est instable.
- La présence du bruit impulsionnel déjà mentionné sur les circuits de sortie et d'entrée.
- Après des changements soudains des paramètres de tension et de courant, le système met plus de temps à se remettre des transitoires.
- Risque d'auto-oscillations pouvant affecter les performances de l'équipement. De plus, les fluctuations de ce type ne sont pas liées à l'instabilité du réseau de la source, mais àconflits au sein du plan de stabilisation.
Convertisseur CC/CC
Toutes les variétés de dispositifs à impulsions du système DC / DC se caractérisent par le fait que les touches sont activées lors de la traduction d'impulsions spéciales dans la direction du transistor. À l'avenir, en raison de la tension croissante, un blocage logique des transistors se produit, de plus, dans le contexte de la recharge du condensateur. C'est cette caractéristique qui distingue le dispositif de commutation DC-DC des dispositifs similaires dans les équipements onduleurs indépendants.
Généralement, ces dispositifs effectuent une surveillance de la tension continue sous charge lors du processus d'alimentation en courant continu du réseau. Ce type de contrôle est réalisé en ajustant la tension sur la clé publique. De petites valeurs de courant permettent de fixer un niveau de performance élevé, auquel le rendement peut atteindre 95 %. Le réglage des performances de pointe du système est un avantage significatif des convertisseurs de courant à impulsions, cependant, la mise en œuvre du circuit DC-DC n'est pas possible dans toutes les conceptions. Dans l'appareil, le réseau de contact doit initialement agir comme une source - en particulier, ce principe est utilisé dans les piles et les batteries.
Convertisseur Boost
À l'aide de ce transformateur, la tension est augmentée de 12 à 220 V. Il est utilisé dans les situations où il n'y a pas de source avec des paramètres de puissance appropriés, mais il est nécessaire d'alimenter l'appareil à partir d'un standard réseau. Autrement dit,un adaptateur doit être introduit d'une source avec certaines caractéristiques à un consommateur avec des exigences de puissance différentes. Les conceptions schématiques des convertisseurs de tension à impulsions 12-220 V permettent la connexion d'appareils fonctionnant à une fréquence de 50 Hz. De plus, la puissance de l'équipement ne doit pas dépasser la puissance nominale maximale du transformateur. Et même si les paramètres de tension correspondent, l'appareil consommateur doit être protégé contre les surcharges du réseau. Cette méthode de correction de tension présente plusieurs avantages:
- Possibilité d'une longue session de travail à charge maximale sans interruption.
- Réglage automatique de la puissance de sortie.
- Une efficacité accrue assure à la fois la stabilité du mode de fonctionnement de l'appareil et la haute fiabilité du fonctionnement du circuit électrique.
Convertisseur de commutation bas-bas
Lors de l'utilisation d'équipements à basse fréquence ou à faible puissance, il est tout à fait naturel qu'il puisse être nécessaire d'abaisser l'indicateur de tension. Par exemple, cette tâche est souvent rencontrée lors de la connexion de dispositifs d'éclairage - par exemple, le rétroéclairage LED. Pour abaisser le convertisseur ferme la clé de commutation de régulation, après quoi il accumule de l'énergie "supplémentaire". Une diode spéciale dans le circuit ne permet pas le courant de la source d'alimentation au consommateur. Dans le même temps, dans les systèmes à auto-induction, les diodes de redressement peuvent transmettre des impulsions de tension négatives. Dans le fonctionnement des convertisseurs d'impulsions 24-12 V, la fonction de stabilisation de sortie est particulièrement importante. A la fois linéaire etstabilisateurs d'impulsion directement. Il est plus rentable d'utiliser des appareils du second type à modulation de largeur ou de fréquence. Dans le premier cas, la durée des impulsions de commande sera corrigée, et dans le second, la fréquence de leur apparition. Il existe également des stabilisateurs à commande mixte, dans lesquels l'opérateur peut, si nécessaire, modifier la configuration pour régler les impulsions en fréquence et en durée.
Convertisseur de largeur d'impulsion
Dans le processus de travail, un appareil est utilisé qui accumule de l'énergie à la suite de la transformation. Il peut être inclus dans la structure de base ou connecté directement à la tension d'entrée sans référence au convertisseur. D'une manière ou d'une autre, la sortie sera un indicateur de tension moyenne, déterminé par la valeur de la tension d'entrée et le rapport cyclique des impulsions de la clé de commutation. L'amplificateur opérationnel dispose d'un calculateur spécial qui évalue les paramètres des signaux d'entrée et de sortie, en enregistrant la différence entre eux. Si la tension de sortie est inférieure à la tension de référence, alors un modulateur est connecté à la régulation, ce qui augmente la durée de l'état ouvert de la clé de commutation par rapport au temps du générateur d'horloge. Lorsque la tension d'entrée change, le convertisseur de commutation ajuste le circuit de commande de clé de sorte que la différence entre la sortie et la tension de référence soit minimisée.
Conclusion
Dans sa forme pure sans connecter d'appareils auxiliairescomme les redresseurs et les stabilisateurs, les fonctions du convertisseur sont considérablement réduites, bien que le rendement reste à un niveau élevé. Les dispositifs de transformation qui se passent rarement d'équipements supplémentaires incluent les régulateurs dans les réseaux AC. Au moins dans ce cas, vous devrez installer un filtre de lissage et un redresseur en entrée. A l'inverse, les convertisseurs d'impulsions de courants électriques continus aussi bien en entrée qu'en sortie peuvent assurer de manière autonome leur fonction principale. Mais même dans de tels systèmes, il est important que l'appareil puisse effectuer la tâche de stabilisation de la tension. N'oubliez pas non plus les interférences possibles avec l'utilisation active des commutateurs de commutation dans le système de stabilisation. Dans de telles applications non mises à la terre, il est recommandé de connecter un filtre antiparasite au bloc convertisseur.
