A função de conversão de energia elétrica no parâmetro tensão pode ser realizada por diversos dispositivos como geradores, carregadores e transformadores. De uma forma ou de outra, todos eles são capazes de alterar as características da energia, mas nem sempre seu uso se justifica em termos de qualidades técnicas e ergonômicas. Isso se deve em parte ao fato de que a tarefa de transformar a corrente para a maioria dos reguladores não é fundamental - em qualquer caso, se falarmos de corrente contínua e alternada. São essas limitações que motivaram os fabricantes de equipamentos elétricos a desenvolver um conversor de comutação, que se compara favoravelmente com seu tamanho compacto e precisão de estabilização de tensão.
Detecção de dispositivo
Inúmeros dispositivos de engenharia de rádio, meios de automação e comunicação raramente dispensam dispositivos de energia monofásicos e trifásicos para transformação de corrente nas faixas de unidades a centenas de volt-ampères. Dispositivos de pulso são usados para tarefas mais restritas. Um conversor elétrico do tipo pulso é um dispositivo quetransforma a tensão em pequenos intervalos de tempo com duração da ordem de 1-2 mícrons / seg. Os pulsos de tensão são de forma retangular e se repetem em uma frequência de 500-20.000 Hz.
Os conversores tradicionais de tensão ajustável normalmente controlam a classificação de resistência do dispositivo. Pode ser um tiristor ou um transistor através do qual a corrente flui continuamente. É a energia dele que faz com que o dispositivo controlador aqueça, devido à qual parte da energia é perdida. Nesse contexto, um conversor de tensão de pulso parece mais atraente em termos de suas propriedades técnicas e operacionais, pois seu projeto prevê um mínimo de peças, o que leva a uma diminuição da interferência elétrica. O elemento de ajuste do conversor é uma chave que opera em diferentes modos - por exemplo, em estado aberto e fechado. E em ambos os casos, a quantidade mínima de energia térmica é liberada durante a operação, o que também aumenta o desempenho do equipamento.
Atribuição do inversor
Sempre que for necessária uma mudança nos parâmetros de eletricidade, os transformadores de pulso são usados em uma ou outra configuração operacional. No primeiro estágio de sua ampla distribuição, eles foram usados principalmente em tecnologia de pulso - por exemplo, em geradores de triodo, lasers de gás, magnetrons e equipamentos de rádio diferenciadores. Além disso, à medida que o dispositivo melhorava, eles começaram a ser usados na maioria dos representantes típicos de equipamentos elétricos. E não era necessariamenteequipamentos especializados. Novamente, em diferentes versões, um conversor de pulso pode estar presente em computadores e TVs, em particular.
Outra função, porém menos conhecida, de transformadores desse tipo é a proteção. Por si só, a regulação do impulso pode ser considerada uma medida de proteção, mas os objetivos de ajustar os parâmetros de tensão são inicialmente diferentes. No entanto, modificações especiais fornecem proteção ao equipamento contra curtos-circuitos sob carga. Isto é especialmente verdadeiro para equipamentos que operam em modo de marcha lenta. Existem também dispositivos de pulso que evitam o superaquecimento e aumentos excessivos de tensão.
Design do dispositivo
O conversor é composto por vários enrolamentos (pelo menos dois). O primeiro e principal é conectado à rede e o segundo é enviado ao dispositivo de destino. Os enrolamentos podem ser feitos de ligas de alumínio ou cobre, mas em ambos os casos, como regra, é usado isolamento adicional de verniz. Os fios são enrolados em uma base isolante, que é fixada no núcleo - o circuito magnético. Nos conversores de baixa frequência, os núcleos são feitos de aço do transformador ou uma liga magnética macia e, nos conversores de alta frequência, são à base de ferrita.
O próprio circuito magnético de baixa frequência é formado por conjuntos de placas em forma de W, G ou U. Os núcleos de ferrite geralmente são feitos em uma única peça - tais peças estão presentes em inversores de soldagem e transformadores de isolamento galvânico. Transformadores de alta frequência de baixa potência edispensa completamente o núcleo, uma vez que sua função é desempenhada pelo ar ambiente. Para integração em dispositivos elétricos, o projeto do circuito magnético é fornecido por um quadro. Esta é a chamada unidade conversora de pulso, que é fechada com uma tampa protetora com marcações e etiquetas de aviso. Se durante o processo de reparo for necessário ligar o aparelho com a tampa removida, esta operação é realizada através de um RCD ou transformador de isolação.
Se falarmos de conversores que são usados no rádio moderno e na engenharia elétrica, haverá uma diferença significativa entre eles e os transformadores de tensão clássicos. A redução mais notável em tamanho e peso. Os dispositivos de pulso podem pesar vários gramas e ainda ter o mesmo desempenho.
Recursos dos processos operacionais
Como já mencionado, as teclas são usadas para regular a corrente em transformadores de pulso, que podem se tornar fontes de interferência de alta frequência. Isso é típico para modelos estabilizadores que operam no modo de comutação de corrente.
Nos momentos de comutação, podem ocorrer quedas sensíveis de corrente e tensão, o que cria condições para interferência antifase e de modo comum na entrada e na saída. Por isso, um conversor de potência chaveado com função estabilizadora prevê o uso de filtros que eliminam interferências. Para minimizar fatores eletromagnéticos indesejados, a chave é comutada nos momentos em que a chave não está conduzindo corrente.(quando aberto). Este método de lidar com interferência também é usado em conversores ressonantes.
Outra característica do processo de trabalho dos dispositivos em consideração é a resistência diferencial negativa na entrada quando a tensão é estabilizada sob carga. Ou seja, à medida que a tensão de entrada aumenta, a corrente diminui. Este fator deve ser levado em consideração para garantir a estabilidade do conversor, que é conectado a fontes com alta resistência interna.
Comparação com conversor linear
Ao contrário dos dispositivos lineares, os adaptadores de pulso apresentam melhor desempenho, tamanho compacto e possibilidade de isolamento galvânico de circuitos na entrada e saída. Para fornecer funcionalidade adicional com a vinculação de dispositivos de terceiros, não é necessário o uso de esquemas de conexão complexos. Mas também existem pontos fracos no conversor de pulso em comparação com os transformadores lineares. Estes incluem as seguintes desvantagens:
- Sob a condição de alteração da corrente de entrada ou tensão sob carga, o sinal de saída é instável.
- A presença do já mencionado ruído de impulso nos circuitos de saída e entrada.
- Após mudanças repentinas nos parâmetros de tensão e corrente, o sistema demora mais para se recuperar de transientes.
- Risco de auto-oscilações que podem afetar o desempenho do equipamento. Além disso, flutuações desse tipo estão associadas não à instabilidade da rede da fonte, mas aconflitos dentro do esquema de estabilização.
Conversor CC/CC
Todas as variedades de dispositivos de impulso do sistema DC / DC são caracterizadas pelo fato de as teclas serem ativadas durante a tradução de impulsos especiais na direção do transistor. No futuro, devido à tensão crescente, ocorre um bloqueio lógico dos transistores, além disso, no contexto da recarga do capacitor. É esta característica que distingue o dispositivo de comutação DC-DC de dispositivos similares em equipamentos inversores independentes.
Normalmente, esses dispositivos realizam monitoramento de tensão CC sob carga no processo de fornecimento de energia CC à rede. Este tipo de controle é obtido ajustando a tensão na chave pública. Pequenos valores de corrente permitem fixar um alto nível de desempenho, no qual a eficiência pode chegar a 95%. Definir o desempenho de pico do sistema é uma vantagem significativa dos conversores de corrente de pulso, no entanto, a implementação do circuito DC-DC não é possível em todos os projetos. No dispositivo, a rede de contatos deve atuar inicialmente como fonte - em particular, esse princípio é usado em baterias e baterias.
Conversor de Impulso
Com a ajuda deste transformador, a tensão é aumentada de 12 para 220 V. É usado em situações em que não há fonte com parâmetros de potência adequados, mas é necessário fornecer energia ao dispositivo a partir de um padrão rede. Em outras palavras,um adaptador deve ser introduzido de uma fonte com algumas características para um consumidor com diferentes requisitos de energia. Projetos esquemáticos de conversores de tensão de pulso 12-220 V permitem a conexão de dispositivos que operam na frequência de 50 Hz. Além disso, a potência do equipamento não deve exceder a potência máxima do transformador. E mesmo que os parâmetros de tensão coincidam, o dispositivo consumidor deve ter proteção contra sobrecargas de rede. Este método de correção de tensão tem várias vantagens:
- Possibilidade de uma longa sessão de trabalho com carga máxima sem interrupção.
- Ajuste automático de saída de energia.
- O aumento da eficiência garante a estabilidade do modo de operação do dispositivo e a alta confiabilidade da função do circuito elétrico.
Conversor de comutação down-down
Ao usar equipamentos de baixa frequência ou baixa potência, é bastante natural que haja a necessidade de diminuir o indicador de tensão. Por exemplo, essa tarefa é frequentemente encontrada ao conectar dispositivos de iluminação - por exemplo, retroiluminação LED. Para baixar o conversor fecha a chave de comutação reguladora, após o que acumula energia "extra". Um diodo especial no circuito não permite corrente da fonte de alimentação para o consumidor. Ao mesmo tempo, em sistemas de auto-indução, os diodos retificadores podem passar pulsos de tensão negativos. Na operação de conversores de pulso de 24-12 V, a função de estabilização de saída é especialmente importante. Tanto lineares comoestabilizadores de impulso direto. É mais lucrativo usar dispositivos do segundo tipo com modulação de largura ou frequência. No primeiro caso, será corrigida a duração dos pulsos de controle e, no segundo, a frequência de sua ocorrência. Existem também estabilizadores com controle misto, nos quais o operador pode, se necessário, alterar a configuração para ajuste de pulsos em frequência e duração.
Conversor de Largura de Pulso
No processo de trabalho, é utilizado um dispositivo que acumula energia como resultado da transformação. Pode ser incluído na estrutura básica ou conectado diretamente à tensão de entrada sem referência ao conversor. De uma forma ou de outra, a saída será um indicador de tensão média, determinado pelo valor da tensão de entrada e o ciclo de trabalho dos pulsos da chave de comutação. O amplificador operacional possui uma calculadora especial que avalia os parâmetros dos sinais de entrada e saída, registrando a diferença entre eles. Se a tensão de saída for menor que a tensão de referência, um modulador é conectado à regulação, o que aumenta a duração do estado aberto da chave de comutação em relação ao tempo do gerador de relógio. À medida que a tensão de entrada muda, o conversor de comutação ajusta o circuito de controle de chave para que a diferença entre a saída e a tensão de referência seja minimizada.
Conclusão
Em sua forma pura sem conectar dispositivos auxiliarescomo retificadores e estabilizadores, as funções do conversor são significativamente reduzidas, embora a eficiência permaneça em um nível alto. Dispositivos de transformação que raramente dispensam equipamentos adicionais incluem reguladores em redes CA. Pelo menos neste caso, você terá que instalar um filtro de suavização e um retificador na entrada. Por outro lado, conversores de pulso de correntes elétricas diretas tanto na entrada quanto na saída podem suportar de forma autônoma sua função principal. Mas mesmo em tais sistemas, é importante que o dispositivo possa realizar a tarefa de estabilização de tensão. Além disso, não se esqueça de uma possível interferência com o uso ativo de chaves de comutação no sistema estabilizador. Em tais aplicações não aterradas, é recomendado conectar um filtro de ruído ao bloco conversor.
