ממיר האצת DC/DC

ממירי דחיפה משמשים באלקטרוניקה כדי ליצור מתח יציאה DC כי הוא גדול יותר מאשר קלט DC, ולכן להגביר את מתח האספקה. ממירי Boost משמשים לעתים קרובות בספקי כוח עבור נורות LED לבנות, חבילות סוללות למכוניות חשמליות ויישומים רבים אחרים. ממיר האצה מאחסן אנרגיה בשדה המגנטי של המשרן ומעביר אותה לעומס עם מעגל מיתוג. העברת האנרגיה מהשדה המגנטי של המשרן מאפשרת להגדיל את תפוקת DC בשלב אחד. וידאו זה ימחיש את בניית ממיר דחיפה ולחקור כיצד שינוי מצב ההפעלה של הממיר משפיע על מתח היציאה שלו.

מעגל ממיר האצה פשוט זה מורכב ממקור מתח DC קלט המחובר משרן ומתג. המתג עשוי להיות טרנזיסטור דו קוטבי, MOSFET או, התקן אלקטרוני דומה אחר המחבר ומנתק לסירוגין את המשרן מהקו המשותף של ספק הכוח. דיודת חסימה מחברת את המשרן לקבל המסנן את האדווה במתח היציאה. הגדלת הקיבול מקטינה את האדווה. עבור קיבוליות גדולה מספיק היציאה הופכת למתח DC יציב. רכבת דופק דיגיטלית פותחת או סוגרת את המתג. לדופק יחס חובה שהוא היחס בין הזמן לתקופה. יחס החובה עשוי להשתנות מאפס או להגדיל עד אחד עם יותר ויותר בזמן. כאשר הדופק מופעל, המתג נסגר והמשרן מחובר על פני מתח האספקה. במצב זה, למסוף המשרן המחובר לפלט של ספק הכוח יש פוטנציאל גבוה יותר והמסוף המחובר לשותף הוא בעל פוטנציאל נמוך יותר. עכשיו הזרם זורם דרך המשרן גדל באופן ליניארי עם הזמן לתדרי מיתוג גבוהים מספיק. במהלך תקופה זו מתח המשרן מוגדר להיות חיובי כי השיפוע של הזרם לעומת הזמן הוא חיובי. המשרן מאחסן אנרגיה פרופורציונלית לריבוע הזרם בשדה המגנטי שלו. ככל שהמשרן מחובר לאספקת החשמל זמן רב יותר, כך הזרם עולה יותר ויותר אנרגיה הוא מאחסן. כאשר הבורר נפתח, זרם דרך המשרן חייב להמשיך לזרום באותו כיוון. זרם זה גם פוחת כי המשרן עכשיו מוותר על אנרגיה לעומס. מתח המשרן הופך שלילי מכיוון שהשיפוע של הזרם לעומת הזמן הוא שלילי. כתוצאה מכך, הקוטביות של המשרן מתהפכת וכעת מוסיפה למתח הכניסה "V in" ומייצרת פוטנציאל גבוה יותר בפלט. המעגל במצב זה, קדימה מסיט את הדיודה ואת הפרשות משרן הנוכחי, חלק הולך לעומס, וחלק הולך לקבל אשר לאחר מכן מאחסן את המטען. כאשר המתג נסגר שוב הדיודה הופכת מוטה לאחור ניתוק המשרן מהפלט ומניעת קצר של העומס. במהלך תקופה זו משרן נטען ובמקומו הקבל מספק זרם לעומס. מחזור זה של טעינת קבלים ופירוק מייצר מתח יציאה ממוצע עם כמות מסוימת של אדווה. בתדרי מיתוג גבוהים מספיק, זמן הטעינה והפריקה של הקבל קצר והפלט מגיע למתח מצב יציב עם אדווה קטנה יחסית. מחזור מיתוג זה חוזר על עצמו ללא הגבלת זמן והוא הבסיס לפעולת ממיר דחיפה. באופן אידיאלי מתח היציאה הממוצע עולה ככל שיחס החובה גדל ויחס החובה של אחד מייצר מתח אינסופי. עם זאת אלמנטים טפירים והתנגדות בממיר דחיפה להגביל ערכים שימושיים של D למקסימום של כ 0.7 או 0.8. אם D הוא גדול מספיק, השפעות טפיליות לשלוט על פעולת המעגל ומתח היציאה פוחתת גם כאשר D ממשיך להגדיל. בניסויים הבאים נלמד כיצד ממיר דחיפה מגביר את המתח במצב הולכה רציף, הנקרא גם CCM, מצב שבו המשרן פועל בכל עת עם זרם שאינו אפס.

מתח היציאה בניסוי זה מוגבל ל- 50 וולט DC או פחות. השתמש רק במחזורי החובה, התדרים, מתחי הכניסה והעומסים שצוינו. ניסויים אלה משתמשים בלוח עמוד החשמל HiRel Systems המיועד לניסויים עם טופולוגיות ממיר DC ל- DC שונות. כאשר מתג אספקת האות S90 כבוי, חבר את אספקת האות +/- 12 וולט למחבר Den J90. הגדר את מגשרים לבחירת פקד PWM J62 ו- J63 למיקום הלולאה הפתוחה. התאם את ספק הכוח DC ל- 10 וולט חיובי אך אל תחבר את פלט ספק הכוח ללוח. לאחר מכן לבנות את המעגל כפי שמוצג עם MOSFET התחתון, הדיודה העליונה, ואת הלוח המגנטי BB. תעד את הערך של המשרן בלוח המגנטי של BB. נגד העומס הוא פוטנציומטר כוח. השתמש במונה מטר כדי למדוד את ההתנגדות שלו תוך התאמתו ל-20 אוהם. לאחר מכן חברו את הפוטנציומטר בין מסופים V1+ ו-COM. הגדר את בורר המתגים S30 באופן הבא: PWM ל- MOSFET התחתון, השתמש ב- PWM מובנה וכבה את העומס. חבר את הבדיקה הדיפרנציאלית של האוסצילוסקופ בין טרמינל 16 שהוא השער של MOSFET התחתון וטרמינל 12 שהוא המקור. הפעל את מתג S90. רכבת הדופק המניעה את MOSFET אמורה להופיע על מסך הטווח. בחר את ציר הזמן של הטווח כדי להציג מספר תקופות של טופס גל זה. הגדר התאמת תדר פוטנציומטר RV60 כדי לייצר תדר מיתוג של 100 קילוהרץ. הגדר יחס פוטנציומטר חובה RV64 כך שלפולסים יש זמן של מיקרו שנייה אחת אשר מתאים ליחס חובה של 0.1.

חבר את ספק הכוח DC למסופי קלט V2+ ו- COM. כדי למדוד את זרם המשרן, חבר את בדיקת הטווח הדיפרנציאלי בין מסופים CS5 ו- COM. כדי למדוד את המתח על פני RL נגד עומס, חבר את הבדיקה הדיפרנציאלית האחרת בין מסופים V1+ ו- COM. מתח היציאה צריך להיות גל משולש. הרמפות כלפי מעלה מתרחשות כאשר מתג הממיר דחיפה פתוח והמשרן מעביר אנרגיה לעומס. הרמפות כלפי מטה מתרחשות כאשר המתג סגור, המשרן מנותק מהפלט, והקבל מספק אנרגיה לעומס. זרם המשרן הוא גל משולש אשר משתולל באופן ליניארי בזמן של רכבת הדופק, ואז משתולל במורד ליניארי במהלך הזמן החופשי. ההיסט הוא הזרם הממוצע. באמצעות פונקציות המדידה המובנות של הטווח, מדוד את הערך הממוצע של מתח היציאה ואת הערך הממוצע של זרם המשרן. חזור על שלבים אלה כאשר ספק הכוח DC הקלט מוגדר ל- 8, 12 ו- 14 וולט. עבור יחס חובה קבוע כמו מתח הכניסה מגביר את מתח היציאה של ממיר דחיפה אידיאלי צריך להגדיל באופן יחסי.

חלק זה של הניסוי מודד את יחס החובה של רכבת הדופק במקום זרם המשרן. חבר את בדיקות ההיקף בין מסופים 16 ו - 12 שהם השער והמקור של MOSFET התחתון בהתאמה. חבר את ספק הכוח DC הקלט למסופים V2+ ו- COM. כמו קודם, מתח היציאה הוא גל משולש הנובע מהשרן והקבל המספקים לסירוגין זרם לעומס. מתח מקור השער של MOSFET הוא רכבת דופק דיגיטלית עם תדר של 100 קילוהרץ, תקופה של 10 מיקרו שניות, ובזמן של מיקרו שנייה אחת. מדוד את הערך הממוצע של מתח היציאה ואת הזמן של השער למתח המקור יחד עם קריאות זרם הכניסה והמתח מספק הכוח DC. חזור על בדיקה זו לאחר התאמת יחס החובה פוטנציומטר RV64 כך שלזרם הדופק יש זמן של שתיים, ארבע ושש מיקרו-שניות, התואמות ליחסי החובה של 0.2, 0.4 ו- 0.6 בהתאמה.

ככל שיחס החובה D עולה, מתח היציאה של ממיר ההאצה גדל גם הוא. באופן אידיאלי אם D יש ערך של 0.2 אז קלט של 10 וולט מייצר פלט של כ 12.5 וולט. אם D הוא 0.4 אז הפלט יהיה על 16.6 וולט. אם D הוא 0.6 אז הפלט יהיה בערך 25 וולט. באופן כללי, מתח היציאה הוא פחות מהצפוי מן היחסים האידיאליים כי אלמנטים טפיליים ליצור ירידות מתח לא אידיאלי ואובדן אנרגיה נעדר. ככל שיחס החובה מתקרב לאחד, מתח היציאה התיאורטי הופך להיות גדול לאין שיעור. במציאות, מתח היציאה מוגבל בערך פי שלושה או ארבעה ממתח הכניסה והשפעת הרכיבים הטפיליים והלא אידיאליים גורמת למתח היציאה לרדת לאחר ש- D הופך להיות גבוה מספיק.

ממירי דחיפה יוצרים מתח יציאה גדול יותר ממתח הכניסה ויישומים רבים משלבים אותם כדי להגביר את הגמישות בבחירת מקורות הכוח. המתח מפאנל סולארי משתנה עם מיקום השמש, תנאי מזג האוויר והצל. ממירי דחיפה משמשים בדרך כלל כדי להגביר את התפוקה המשתנה של מערך פאנל סולארי כדי לספק מתח עקבי להאכיל לתוך רשת חשמל. מערכות המופעלות באמצעות סוללה משמשות לעתים קרובות להפעלת התקנים ללא שימוש בכבל חשמל. על מנת להשיג את מתח היציאה הגבוה הדרוש, תאי הסוללה נערמים לעתים קרובות. זה יכול לתפוס הרבה מקום אם תאים רבים נדרשים כדי להגיע לפלט הרצוי. במקום זאת, ממירי האצה משמשים כדי להגביר את המתח תוך חיסכון בשטח.

הרגע צפיתם במבוא של Jove לדחיפה ממירי. כעת עליך להבין כיצד פועלים ממירי האצה וכיצד התאמת מתח הכניסה, יחס החובה והתדירות משפיעה על מתח היציאה. תודה שצפיתם.