Преобразователи напряжения. виды и устройство. работа

Характеристики преобразователей

Перед покупкой надо знать, как выбрать преобразователь напряжения

Первое на что стоит обратить внимание – это его характеристики. Часто продавцы говорят неправильные показатели инвертора

Указывают его пиковую мощность, на которой прибор может работать несколько минут, после чего отключается от перегрева. Так рекламируют самые доступные преобразователи.

Все преобразователи тока имеют следующие параметры:

• Рабочую мощность;
• КПД;
• Тип охлаждения;
• Затраты энергии при холостой работе;
• Максимальное потребление тока на входе;
• Защитные механизмы от КЗ, и перегрева;
• Форма тока на выходе;
• Уровень напряжения для питания.

Высокий КПД современных инверторов обусловлен импульсными контролерами, примененными в конструкции. Практически 95% энергии уходят на полезную нагрузку. Остальная часть, рассеиваясь в устройстве, и нагревает его.

В самых простых и доступных преобразователях изменяется синусоида тока. Она становится прямоугольная, а в дорогих и мощных приборах форма тока остается такой же плавной синусоидой, как и в стандартной розетке.

Иногда, мощности преобразователей напряжения может не хватать для запуска строительных инструментов. Например, если дрель потребляет 750Вт, то она не будет работать от инвертора в 1000Вт. Для решения этой проблемы продаются устройства плавного пуска.

Для автомобилей используются маломощные инверторы в несколько сотен ватт. Потому что аккумулятор не способен при больших нагрузках длительно работать.

Не рекомендуется использовать преобразователь на максимальных нагрузках. Его срок службы будет быстро сокращаться. Дорогие приборы имеют запас мощности, а в самых доступных этот показатель немного меньше того, что указан на корпусе.

Покупать устройство нужно на 20% мощнее предполагаемого потребления. Так же нужно интересоваться типом мощности указанной на корпусе. Она может быть:

• номинальной;
• продолжительной;
• кратковременной.

Литература

1. Betten J., Kollman R. Guess what: underutilized SEPIC outperforms the flyback topology. Planet Analog. www.planetanalog.com/showArticle.jhtml?articleID=165600702
2. Дополнительный выход отрицательного напряжения с SEPIC. Тема на интернет-форуме. www.electronix.ru/forum/index.php?showtopic=19981&st=0&p=147092entry147092
3. SEPIC Equations and Component Ratings. Application Note 1051. Maxim-Dallas. www.maxim-ic.com
4. High Efficiency Low-Side N-Channel Controller for Switching Regulators. LM3488. National Semiconductor. www.national.com
5. Palczynski J. Versatile Low Power SEPIC Converter Accepts Wide Input Voltage Range. Texas Instruments. www.ti.com

Испытания преобразователя в действии

Инвертор способен выдерживать 10 минут непрерывной работы, после чего трансформаторы начинают требовать охлаждения. Транзисторы не нагреваются слишком сильно — радиаторы остаются почти холодными. Большая часть тепла выделяется на выпрямителе моста, который может неплохо нагреваться — на нем тоже большой радиатор.

Инвертор способен выдавать большие разряды благодаря значительной эффективности тока. Максимальная длина растянутой молнии составляет чуть более 20 см.

Также покажем сигналы осциллограмм: Первый это синусоида на LC-схеме без зажженной дуги. Последний скриншот показывает последовательность импульсов на одном из полевых ключей.

Передача большее → меньшее

Диод, замыкающий сигнал на линию питания

Простейший вариант, при котором вся схема сопряжения сводится до одного резистора.

Например, мы используем микросхему которая питается от 3.3В, а снаружи приходит 5 вольт. В одном из моих недавних проектов я использовал микросхему приёмника интерфейса RS-423, у которой на выходе было напряжение 5 вольт, и мне нужно было подключить её к МК STM32, который питается от 3.3В. Минимальное напряжение питания приёмника составляло 4.5 вольта, так что я не мог запитать её от тех же 3.3В.

Внутри STM32 около каждого вывода стоят защитные «диодные вилки» — последовательно включенные диоды (часто это диоды Шоттки), которые предохраняют пин от напряжений выше Vcc и ниже GND.

При попадании 5В на такой 3.3В вход, верхний диод открывается, пропуская ток с пина на Vcc, при этом на диоде падает напряжение порядка 0.3В.

Этот диод довольно слаб, в даташите даже не приводятся его параметры. Если вы попытаетесь подавать на вход больше 3.6В в течение даже небольшого времени — диод сгорит, ваши 5 вольт попадут дальше в схему и в итоге сгорит всё.

Однако можно обеспечить этому диоду гораздо более мягкие условия, и таким образом использовать его как элемент нашей схемы конвертера уровня. Для этого достаточно просто поставить резистор последовательно с входной цепью. Номинал не очень важен, но можно начать с 4.7кОм.

Теперь в первый момент времени на вход попадают 5 вольт, спустя несколько десятков микросекунд диод открывается и даёт этому высокому напряжению стечь в цепь Vcc. Ток мог бы очень сильно вырасти, но ему мешает резистор, который ограничивает ток всего до каких-то полутора миллиампер. Конечно, в таком режиме диод может работать неограниченно долго.

Таким образом, для ввода большего напряжения в цепь меньшего — убедитесь что в приёмнике стоят защитные диоды, и просто поставьте последовательно резистор в 1кОм.

Если же этих диодов нет — поставьте снаружи свой.

Расчёт сопротивления резистора можно провести, если знать предельный ток защитных диодов. Они представляют собой обычные интегральные диоды, значит что ток через них вряд ли может превышать 1мА. В даташитах очень редко приводят этот параметр, но можно найти значения порядка 0.5-1мА.

Также нам нужно вычислить напряжение, которое должно падать на резисторе: приходит 5 вольт, должно остаться 3.3В, минус падение напряжения на диоде 0.3В, итого 1.4В. Исходя из этого, номинал токоограничивающего резистора составит 1.4В / 0.5мА = 2.8кОм. Чтобы гарантированно остаться в щадящем режиме, возьмём резистор побольше: например 3.3кОм или 4.7кОм.

Резисторный делитель

Тоже часто используемый вариант, в котором высокое напряжение делится на делителе, рассчитанном так чтобы получить напряжение низковольтной части. Большая точность подбора номиналов не нужна: более высокое напряжение уйдёт в защитный диод (но номиналы резисторов не дадут ему пробиться), а более низкое по-прежнему будет детектироваться входной цепью.

Стабилитрон

Ещё одна простая схема, в которой напряжение ограничивает стабилитрон. Возьмите стабилитрон на 3.3 вольта, например BZX84C3V3. Точность подбора ограничивающего напряжения опять же неважна, можете взять стабилитрон на 3 вольта, если они окажутся доступнее. Токоограничивающий резистор — любой, номиналом от 1 до 10 кОм.

Три диода последовательно

Три стандартных кремниевых диода последовательно дадут падение напряжения 0.6 В * 3 = 1.8 В. Таким образом, с 5 вольт напряжение упадёт до 3.2.

Экзотический вариант, в промышленной электронике я такого не видел.

Описание AEDC857

Другие статьи по данной теме:

• LMX9830 – новое решение беспроводной связи Bluetooth National Semiconductor
• Импульсные стабилизаторы напряжения PI33xx и PI34xx
• Модульные источники питания GAIA Converter — сочетание максимальной надежности и широких функциональных возможностей
• IR2159, IR21591 — прецизионные контроллеры диммеров нового поколения
• Модули электропитания с функцией автоподключения
• Новые силовые ВЧ модули для применения в радарной технике L и S диапазонов в концепции plug-and-play
• Современные операционные усилители и компараторы National Semiconductor-II
• Автомобильные датчики положения. Современные технологии и новые перспективы. Часть 10. Передовые технологические решения ведущих производителей индуктивных преобразователей

Назад Рекомендации по выбору теплового режима модулей питания. Часть 1
Вперёд Новые лабораторные источники питания отечественного производства

Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.

Цена AEDC857

1. Цены действительны при условии 100% предоплаты;
2. Цены указаны в долларах США без НДС;
3. Счет выставляется в рублях по курсу доллара ЦБ РФ на день оформления счета;
4. Бесплатная доставка и передача груза в терминалы транспортных компаний;
5. Отправка заказов стоимостью более 100 тыс рублей по России почтой или автотранспортным грузоперевозчиком до терминала транспортной компании в городе Грузополучателя за счёт ООО «Фирма «Алекто-Электроникс»;
6. Калибровка преобразователей осуществляется аттестованной метрологической службой. Аттестат аккредитации №001163/0035 от 03.11.2011;
7. Полный ценовой лист доступен в разделе «Цены».

Определение параметров остальных компонентов схемы

Поскольку выше уже приводился подробный расчет параметров схемы преобразователя SEPIC, предлагаемый в работе , нет необходимости повторять его в этом разделе. Воспользуемся более кратким способом расчета, основанным на методике, которая приведена в справочных данных на микросхему LM3488MM .

Определим частоту преобразования. Для этого сначала найдем минимальный коэффициент заполнения, соответствующий заданному максимальному входному напряжению, по следующей формуле:

Здесь D — коэффициент заполнения, Vout и Vin — соответственно выходное и входное напряжения преобразователя, Vdiode — падение напряжения на диоде, Vq — падение напряжения на открытом ключевом транзисторе. Так как наша схема рассчитана на относительно небольшой ток, падением напряжения на мощном полевом транзисторе в данном случае можно пренебречь. Подставив в формулу максимальное входное напряжение 12,5 В, выходное напряжение 11 В и падение напряжения на диоде Шоттки 0,4 В, получим минимальный коэффициент заполнения 0,48. Из справочных данных на микросхему LM3488MM известно, что минимальное время включения выходного транзистора для нее составляет 550 нс. Тогда минимальный период преобразования составит 550/0,48 = 1146 нс и, следовательно, частота преобразования не должна превышать 873 кГц. Ближайшая частота внешней синхронизации, которую можно получить в разрабатываемом устройстве, составляет 750 кГц. Следовательно, дальнейшие расчеты будем вести для частоты преобразования 750 кГц.

Теперь определим минимально допустимые значения индуктивностей катушек, при которых схема будет работать в режиме непрерывных токов. Для индуктивности L1 формула имеет вид:

Здесь Fs — частота преобразования. Очевидно, что максимальное значение индуктивности получается для минимального коэффициента заполнения. Снова пренебрежем Vq, подставим значения остальных параметров и получим минимально допустимую индуктивность 43 мкГн.

Затем рассчитаем индуктивность выходной катушки по формуле:

Здесь максимальное значение индуктивности получается при максимальном коэффициенте заполнения, равном 0,72. Оно равно 39 мкГн. Вспомним, что для нашего двухполярного источника это значение надо удвоить; получаем 78 мкГн.

Для выбора конкретных катушек индуктивности необходимо определить максимальный ток, который будет протекать через них в схеме. Он складывается из постоянной составляющей и амплитуды пульсаций. Для входной катушки постоянная составляющая тока будет равна:

Для выходной катушки она равна выходному току. Двойная амплитуда пульсаций тока в катушке равна:

Отсюда максимальный ток через входную катушку будет равен 0,563 А, а через выходную — 0,148 А.

С учетом диапазона рабочих температур, максимально допустимой высоты и доступности были выбраны индуктивности семейства B82462G4 фирмы EPCOS: B82462G4473M с номинальной индуктивностью 47 мкГн и активным сопротивлением до 0,34 Ом и B82462G4104M на 100 мкГн и 0,58 Ом.

Далее можно перейти к выбору полевого транзистора. Он должен выдерживать максимальное напряжение:

Для нашего случая оно равно примерно 24 В. Максимальный ток через этот транзистор равен:

Для нашей схемы это 0,25+0,1+0,1/2 = 0,4 А.

В примерах из рекомендуется транзистор IRF7807. Но этот транзистор имеет довольно большие габариты (корпус SOIC-8) и рассчитан на ток до 6,6 А, что для нашей схемы явно избыточно. Хорошим выбором будет транзистор FDN5630 фирмы Fairchild Semiconductor. Он выпускается в корпусе, аналогичном SOT-23, рассчитан на ток до 1,7 А и максимальное напряжение «сток–исток» 60 В. При этом его быстродействие выше, чем у IRF7807, следовательно, потери на переключение будут меньше.

Применяемый в схеме диод должен выдерживать тот же ток, что и ключевой транзистор, а его предельное обратное напряжение должно превышать сумму входного и выходного напряжений. Кроме того, для снижения потерь это должен быть диод Шоттки. Из огромного разнообразия предлагаемых различными изготовителями диодов был выбран достаточно небольшой MBR140SFT фирмы On Semiconductor с максимальным током 1 А и обратным напряжением до 40 В.

Разделительный конденсатор рассчитывается по следующей формуле:

Расчет для нашей схемы дает емкость 23 нФ.

На этом расчет схемы можно закончить и перейти к моделированию. Расчет элементов схемы, специфичных для микросхемы LM3488MM, мы рассматривать не будем. Для определения их параметров можно использовать как методики из справочных данных, так и средство интерактивного проектирования Webench на сайте фирмы National Semiconductor.

Что такое преобразователь и его суть

Благодаря техническому прогрессу, эти приборы стали на порядок меньше, и удобнее. Их легко переносить, и они не займут много места. Преобразователи способны поднять аккумуляторное напряжение до 220В. Работают даже от прикуривателя. С помощью подобных инверторов можно легко установить освещение в палатке, а так же питать от них планшет, ноутбук, и телефон.

ШИМ контролеры сделали такие устройства более продвинутыми. Заметно повысилось КПД, и форма тока стала подобна чистому синусу. Но это только в дорогих устройствах. Появилась возможность повышать мощность до нескольких кВт.

Продолжительность работы зависит от мощности, и емкости аккумуляторных батарей. Поэтому отправляясь в поездку лучше ограничиться электроприборами с низким потреблением энергии.

Сегодня, возможно, купить различные виды преобразователей тока, которые могут производить мощность от нескольких сотен ватт, до нескольких кВт. Но для туристических поездок стоит приобрести маломощный инвертор.

Есть 3 вида конструкции преобразователя:

• Автомобильный;
• Компактный;
• Стационарный.

Стоит отметить, что повышая нагрузку, КПД преобразователя снижается. Стационарные инверторы могут производить синусоиду. Их удобно использовать для повышения напряжения от ветряных генераторов, и солнечной батареи.

Открытый коллектор

Самый лучший и удобный вариант, который только можно представить. Если источник сигнала выполнен по схеме с открытым коллектором — вам вообще не нужно делать согласование уровней.

В предыдущих вариантах мы говорили только о пуш-пулл выходах, т.е. таких выходах где и 0 и 1 генерируются «честно», отдельными транзисторами.

А вот открытый коллектор это такой каскад, который коммутирует только 0. Переключение к 1 он не делает, он лишь отключает 0

То есть, такому выходу обязательно нужен внешний резистор, который подтянет выход к 1 — а конкретное значение напряжения неважно

Таким образом, для передачи из большего к меньшему с условием выхода «открытый коллектор» нужен лишь резистор, подтягивающий линию к меньшему напряжению.

Однако, передача из меньшего к большему тоже возможна. Если мы опять подключим резистор к меньшему напряжению, на низковольтную часть не попадёт высокое напряжение, а высоковольтная логика (как в прошлом пункте) всё равно будет способна различать логические уровни, потому что порог переключения обычно довольно мал.

Таким образом, если источник сигнала имеет выход типа «открытый коллектор» — неважно, передаёте из L в H или наоборот, вам достаточно просто притянуть линию 10кОм-резистором к меньшему из двух напряжений. Проконтролируйте разве что параметр «Minimum high-level input voltage» у приёмника — он должен быть выше, чем напряжение питания низковольтной стороны, Vcc_L

Все эти схемы очень просты, но годятся только для сопряжения одной-двух цепей, дальше уже начинается слишком много «рассыпухи». Если вам нужно преобразовать сразу целую шину из десятка сигналов — лучше использовать специализированные микросхемы, о которых я расскажу в третьей части.

Схемы для двунаправленной передачи данных — во второй части статьи.

Post Views:
2 405

Универсальный Dc Dc преобразователь – SEPIC

SEPIC (single-ended primary-inductor converter) или преобразователь с несимметрично нагруженной первичной индуктивностью.

Подобные преобразователи применяются в основном, когда нагрузка имеет незначительную мощность, а входное напряжение изменяется относительно выходного в большую или меньшую сторону.

   Функциональная схема преобразователя SEPIC

Очень похожа на схему повышающего преобразователя, показанного на предыдущем рисунке, но имеет дополнительные элементы: конденсатор C1 и катушку L2. Именно эти элементы и обеспечивают работу преобразователя в режиме понижения напряжения.

Преобразователи SEPIC применяются в тех случаях, когда входное напряжение изменяется в широких пределах. В качестве примера можно привести 4V-35V to 1.23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down Converter Regulator. Именно под таким названием в китайских магазинах продается преобразователь, схема которого показана на рисунке ниже.

Ниже показан внешний вид платы с обозначением основных элементов.

   Внешний вид преобразователя SEPIC

Следует обратить внимание на наличие двух катушек L1 L2. По этому признаку можно определить, что это именно преобразователь SEPIC

Входное напряжение платы может быть в пределах 4…35 В. При этом выходное напряжение может настраиваться в пределах 1,23…32 В. Рабочая частота преобразователя 500 КГц. При незначительных размерах 50 x 25 x 12 мм плата обеспечивает мощность до 25 Вт. Максимальный выходной ток до 3 А.

Но тут следует сделать замечание. Если выходное напряжение установить на уровне 10 В, то выходной ток не может быть выше 2,5 А (25 Вт). При выходном напряжении 5 В и максимальном токе 3 А мощность составит всего 15 Вт. Здесь главное не перестараться: либо не превысить максимально допустимую мощность, либо не выйти за пределы допустимого тока.

Назначение

Преобразователь предназначен для измерения постоянного тока и преобразования измеренных значений в унифицированные сигналы постоянного тока и в цифровой кодированный сигнал для передачи на верхний уровень автоматизированной системы.
Преобразователь может применяться в измерительных каналах автоматизированных систем управления, контроля и регулирования технологических процессов производства, диспетчерского управления и контроля объектов энергетических и промышленных предприятий, в том числе опасных производственных объектов.
Преобразователь выполнен без гальванической связи между входными и выходными цепями.

Классификация Dc Dc преобразователей

Вообще Dc Dc преобразователи можно разделить на несколько групп.

Понижающий, по английской терминологии step-down или buck

Выходное напряжение этих преобразователей, как правило, ниже входного: без особых потерь на нагрев регулирующего транзистора можно получить напряжение всего несколько вольт при входном напряжении 12…50 В. Выходной ток таких преобразователей зависит от потребности нагрузки, что в свою очередь определяет схемотехнику преобразователя.

Еще одно англоязычное название понижающего преобразователя chopper. Один из вариантов перевода этого слова – прерыватель. В технической литературе понижающий преобразователь иногда так и называют «чоппер». Пока просто запомним этот термин.

Повышающий, по английской терминологии step-up или boost

Выходное напряжение этих преобразователей выше входного. Например, при входном напряжении 5 В на выходе можно получить напряжение до 30 В, причем, возможно его плавное регулирование и стабилизация. Достаточно часто повышающие преобразователи называют бустерами.

Универсальный Dc Dc преобразователь – SEPIC

Выходное напряжение этих преобразователей удерживается на заданном уровне при входном напряжении как выше входного, так и ниже. Рекомендуется в случаях, когда входное напряжение может изменяться в значительных пределах. Например, в автомобиле напряжение аккумулятора может изменяться в пределах 9…14 В, а требуется получить стабильное напряжение 12 В.

Инвертирующий Dc Dc преобразователь — inverting converter

Основной функцией этих преобразователей является получение на выходе напряжения обратной полярности относительно источника питания. Очень удобно в тех случаях, когда требуется двухполярное питание, например для питания ОУ (операционных усилителей).

Все упомянутые преобразователи могут быть стабилизированными или нестабилизированными, выходное напряжение может быть гальванически связано с входным или иметь гальваническую развязку напряжений. Все зависит от конкретного устройства, в котором будет использоваться преобразователь.

Чтобы перейти к дальнейшему рассказу о Dc Dc преобразователях следует хотя бы в общих чертах разобраться с теорией.

Повышающий Dc Dc преобразователь – преобразователь типа boost

Повышающие преобразователи применяются в основном при низковольтном питании, например, от двух-трех батареек, а некоторые узлы конструкции требуют напряжения 12…15 В с малым потреблением тока. Достаточно часто повышающий преобразователь кратко и понятно называют словом «бустер».

   Функциональная схема повышающего преобразователя

Входное напряжение U in подается на входной фильтр C in и поступает на последовательно соединенные катушку индуктивности L и коммутирующий транзистор VT. В точку соединения катушки и стока транзистора подключен диод VD. К другому выводу диода подключены нагрузка R н и шунтирующий конденсатор C out.

Транзистор VT управляется схемой управления, которая вырабатывает сигнал управления стабильной частоты с регулируемым коэффициентом заполнения D, так же, как было рассказано чуть выше при описании чопперной схемы. Диод VD в нужные моменты времени блокирует нагрузку от ключевого транзистора.

Когда открыт ключевой транзистор правый по схеме вывод катушки L соединяется с отрицательным полюсом источника питания U in. Нарастающий ток (сказывается влияние индуктивности) от источника питания протекает через катушку и открытый транзистор, в катушке накапливается энергия.

В это время диод VD блокирует нагрузку и выходной конденсатор от ключевой схемы, тем самым предотвращая разряд выходного конденсатора через открытый транзистор. Нагрузка в этот момент питается энергией накопленной в конденсаторе C out. Естественно, что напряжение на выходном конденсаторе падает.

Как только напряжение на выходе станет несколько ниже заданного, (определяется настройками схемы управления), ключевой транзистор VT закрывается, и энергия, запасенная в дросселе, через диод VD подзаряжает конденсатор C out, который подпитывает нагрузку. При этом ЭДС самоиндукции катушки L складывается с входным напряжением и передается в нагрузку, следовательно, напряжение на выходе получается больше входного напряжения.

По достижении выходным напряжением установленного уровня стабилизации схема управления открывает транзистор VT, и процесс повторяется с фазы накопления энергии.

Моделирование преобразователя

Моделирование будем проводить в программе Micro-Cap. Это широко известная программа, удобная, простая в освоении и быстро работающая.

Сначала создадим схему для моделирования (рис. 7).

Рис. 7. Схема для моделирования двуполярного преобразователя

На этой схеме резисторы R1, R2 и R9 отображают паразитные сопротивления катушек L1, L2 и L3, резисторы R4 и R7 — паразитные сопротивления многослойных керамических конденсаторов C2 и C4. Резисторы R6 и R8 имитируют нагрузку. Резистор R5 — это токоизмерительный резистор для схемы ограничения тока LM3488MM. Запись вида L(L2) возле L3 означает, что индуктивность L3 равна индуктивности L2.

Как принято в пакете Micro-Cap, при задании и отображении значений различных величин используются буквы, обозначающие доли единиц измерения: n — нано, u — микро, m — милли. Запись 10u рядом с конденсатором, например, означает 10 мкФ.

Элемент V2 — это импульсный генератор (библиотечный компонент Pulse Source). Он будет имитировать микросхему LM3488MM. Перед началом моделирования нам необходимо задать его параметры (рис. 8). Большинство параметров мы оставим такими, какими они были определены по умолчанию. Определим только уровни и временные параметры импульсов. Уровни задаются в полях VZERO (нижний уровень) и VONE (верхний уровень). Нижний уровень, очевидно, должен быть равен нулю. А верхний уровень сделаем равным 4 В, чтобы проконтролировать в ходе моделирования надежное открывание ключевого транзистора FDN5630 при напряжении питания 4,5 В. Поля P1–P4 задают временные параметры импульсов. На рис. 8 показаны эти параметры для наименьшего коэффициента заполнения. Назначение любого из полей ввода можно определить, наведя на него указатель мыши: при этом в нижней части окна установки параметров появится подсказка.

Рис. 8. Задание параметров генератора

Следующим шагом будет составление задания для моделирования. Будем использовать анализ переходных процессов (Transient Analysis). Вызовем окно управления этим видом анализа через пункт меню Analysis — Transient… или клавишами Alt+1 и составим задание так, как показано на рис. 9.

Рис. 9. Составление задания на моделирование

В результате выполнения этого задания мы получим графики изменения во времени выходных напряжений (верхний график, цифра 1 в столбце P) и токов через индуктивности (нижний график). Напряжение на отрицательном выходе и ток через его катушку удобно отобразить инвертированными, чтобы все графики лежали выше оси абсцисс и, следовательно, смотрелись крупнее. Запустим задание на выполнение, щелкнув по кнопке Run. Результат показан на рис. 10.

Рис. 10. Результат моделирования переходного процесса в схеме преобразователя

Очевидно, что бросок тока более 2 А после включения схемы будет в реальности сглажен схемами плавного старта и ограничения тока, встроенными в микросхему LM3488MM. На верхнем графике видно, что полученные выходные напряжения близки к расчетному значению 11 В.

Теперь увеличим масштаб изображения по осям времени, напряжений и токов в области установившегося режима (рис. 11).

Рис. 11. Подробное исследование результатов моделирования

На верхнем графике видно, что максимальный двойной размах пульсаций выходного напряжения (на выходе положительного напряжения) не превышает 7 мВ. Нижний график показывает, что схема работает в режиме непрерывных токов, так как ток через любую катушку в любой момент времени превышает 36 мА.

Далее можно экспериментировать с моделью, изменяя ее параметры и наблюдая изменения в работе схемы. Например, попробуем имитировать асимметричную нагрузку. Для этого уменьшим верхний нагрузочный резистор R6 вдвое, чтобы ток, отбираемый от верхнего плеча, был вдвое больше. Такая ситуация может иметь место, например, при питании от положительного источника некоторого количества цифровых микросхем. Результат показан на рис. 12.

Рис. 12. Моделирование двуполярного источника с несимметричной нагрузкой

На рис. 12 видно, что средняя разница между модулями положительного и отрицательного выходных напряжений не превышает 125 мВ, или около 1%. Такая асимметрия вполне приемлема для подавляющего большинства практических применений.

О транзисторах для генератора

IRFP260 — типичный выбор для этого типа инвертора. Данная схема питается от 27 В переменного тока, что означает около 36 В постоянного тока после выпрямления и фильтрации. Их применение гарантирует стабильную работу до 50 В постоянного тока, вы конечно можете повышать вольтаж еще дальше, но это рискованно.

Удалось запустить преобразователь используя источник питания 12 В / 200 Вт — разряды были эффективными, но не настолько впечатляющие. Искра была около 10 см, толстая и пушистая.

В целом питание обеспечивается группой трансформаторов, выдающих 27 В переменного тока. Потребление тока на максимальной растянутой высоковольтной дуге достигает 30 А.

Список источников

• electrikmaster.ru
• alektogroup.com
• www.kit-e.ru
• powercoup.by
• catethysis.ru
• 2shemi.ru