|
|
|
|
| Autor : Nenad Jovičić. | |
|
Kontakt : mratko@panet.bits.net |
DC/DC Konvertori Poslednji su i najzanimljiviji i najviše se koriste u elektronici . Osnovni princip je da se konstantni jednosmerni napon analognim prekidačima pretvori u promenljiv napon koji će biti pogodan za transformaciju pomoću magnetnih elemenata (kalemovi i transformatori) . Rad na visokim učestanostima ( preko 50kHz ) omogućava da se elementima malih dimenzija prenosi velika količina energije , što je i njihova prva prednost .Druga prednost je veliki koeficijent korisnog dejstva (često i iznad 90%) ,koji ih čini veoma zgodnim za uredjaje sa baterijskim napajanjem . Danas se DC/DC konvertori masovno primenjuju u različitim oblastima : napajanja za stone i prenosne računare , telefonske centrale , mobilne telefone i sve slične elektronske uređaje . Izrađuju se za snage od nekoliko vati do nekoliko kilovata . Postoji više različitih tipova DC-DC konvertora : BOOST , BUCK , BUCK-BOOST , FLYBACK , FORWARD itd. , koji se razlikuju po konstrukciji i osobinama . Za razumevanje je najpogodniji BOOST konvertor , čija je principijelna šema data na slici 1. , i čiji ćemo rad ukratko objasniti.
Pretpostavimo da je kolo u ustaljenom stanju i da postoji neki periodični režim .Sve struje i svi naponi periodično se ponavljaju sa periodom Ts odnosno učestanošću Fs (prekidačka učestanost) . Pretpostavimo da kroz kalem stalno teče neka struja . To znači da će ta struja na početku i kraju svakog intervala imati neku vrednost I0 a unutar intervala može da se menja . Kako je srednja vrednost struje u svakom intervalu konstantna , tada i srednja vrednost napona na kalemu mora biti jednaka nuli (stvar poznata iz teorije kola). Takođe ćemo pretpostaviti da je kondezator Cs na izlazu velikog kapaciteta , i da je na njemu napon približno konstantan , i ima neku vrednost Vout koja je ujedno i izlazni napon na potrošaču . Pretpostavimo i da je Vout>Vin . U intervalu 0-DTs ( 0<D<1 ) prekidač je uključen i napon na kalemu ima konstantnu vrednost Vin . Zbog toga će struja linearno rasti sa vremenom , i posle vremena DTs će imati neku vrednost I1 . Za to vreme dioda Ds je bila inverzno polarisana i nije provodila struju , a struju potrošača je davao kondezator .U trenutku DTs se isključi prekidač . Struja kalema ne može trenutno da opadne na nulu , i nastaviće da teče kroz diodu i da puni izlazni kondezator . Međutim , sada je napon na kalemu VLs = Vin - Vout < 0 i konstantan je , pa će struja kalema početi linearno da opada , i do kraja periode Ts će opasti do početne vrednosti I0 . Srednja vrednost napona na kalemu u toku jedne periode mora biti jednaka nuli , i na osnovu toga se može napisati sledeća jednačina : D*Ts*Vin + (1-D)*Ts*(Vout - Vin) = 0 Iz ovoga sledi da je Vout=1/(1-D)*Vin , dakle izlazni napon je veći od ulaznog , i njegova vrednost se može podešavati parametrom D (Duty Ratio) . Najzanimljivija stvar je da izlazni napon ne zavisi od struje potrošača , i praktično smo dobili idealni naponski izvor napona Vout . Trik se krije u srednjoj vrednosti struje kalema , koja je direktno proporcionalna struji potrošača ,i koja se sama podesi na vrednost koja odgovara trenutnoj potrošnji . Da su elementi idealni , koeficijent korisnog dejstva ovog konvertora bi bio 100% , a u realnom slučaju može da iznosi i do 95% . Iz ovoga vidimo da je kalem ključni element koji služi za prebacivanje energije sa ulaza na izlaz , i na tom principu se zasniva i rad ostalih konvertora . Za razliku od BOOST konvertora , BUCK konvertor spušta izlazni napon ( 0<Vout<Vin) ,a BUCK-BOOST daje negativan izlazni napon proizvoljne vrednosti ( Vout<0 ) . FLYBACK i FORWARD sadrže transformator , tako da obezbeđuju i galvansko razdvajanje . U svakom slučaju , pravim izborom konvertora se može od bilo kog ulaznog , dobiti bilo koji izlazni napon . Čipove koji upravljaju radom konvertora ( uključuju i isključuju prekidački tranzistor ) , danas prave gotovo svi veći proizvođači poluprovodnika ,kao što su : National Semiconductor , Texas Instruments , Motorolla , Linear Technology , Unitrode i za sve svoje proizvode daju detaljnu dokumentaciju ( Data Sheets , Aplication Notes ) sa brojnim primerima primene . Na slici 2. je upravo prikazan jedan BOOST konvertor firme Texas Instruments .
|
|
C o p y r i g h t 1998 mikroElektronika. All Right Reserved. Za sva pitanja obratite se redakciji |
