Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
Electrical Engineering

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 

Convertisseur DC/DC

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Convertisseurs de Poussée sont utilisés en électronique pour générer une tension de sortie DC qui est supérieure à l’entrée, DC donc stimuler jusqu'à la tension d’alimentation. Convertisseurs Boost sont souvent utilisés dans les alimentations pour LEDs blanches, blocs-batteries pour voitures électriques et beaucoup d’autres applications. Un convertisseur boost stocke l’énergie dans le champ magnétique de l’inducteur et le transfère à une charge avec un circuit de commutation. Le transfert d’énergie du champ magnétique de l’inducteur permet l’augmentation en sortie DC en une seule étape. Cette vidéo va illustrer la construction d’un convertisseur boost et étudier comment modifier l’état de fonctionnement du convertisseur affecte sa tension de sortie.

Ce circuit de convertisseur boost simple se compose d’une source de tension d’entrée DC reliée à un inducteur et un interrupteur. L’interrupteur peut être un transistor bipolaire, un MOSFET ou, tout autre périphérique électronique similaire alternativement se connecte et déconnecte l’inductance de la ligne courante de l’alimentation. Une diode de blocage connecte l’inducteur à un condensateur qui filtre l’ondulation de la tension de sortie. Augmenter la capacité diminue l’ondulation. Pour une capacité suffisante, la sortie devient une tension constante. Un train d’impulsions numériques ouvre ou ferme l’interrupteur. L’impulsion a un ratio de devoir qui est le rapport du temps sur la période. Le ratio de devoir peut varient de zéro ou augmenter jusqu'à un avec en plus à l’heure. Lorsque le pouls est activé, l’interrupteur se ferme et l’inducteur est branché sur la tension d’alimentation. Dans cet État, l’inducteur terminal connecté à la sortie de l’alimentation a un potentiel le plus élevé et le terminal relié au commun a le potentiel inférieur. Instant courant circule à travers l’inducteur croissant linéairement avec le temps pour les fréquences de commutation suffisamment élevés. Pendant ce temps, la tension de l’inducteur est définie pour être positive car la pente du courant par rapport au temps est positive. L’inducteur emmagasine l’énergie proportionnelle au carré du courant dans son champ magnétique. Plus l’inducteur est connecté à l’alimentation, les augmentations plus actuelles et plus il stocke l’énergie. Lorsque l’interrupteur s’ouvre, courant dans l’inductance doit continuer circulant dans le même sens. Ce courant diminue également car l’inductance donne aujourd'hui à la charge d’énergie. La tension de l’inducteur devienne négative, car la pente du courant par rapport au temps est négative. En conséquence, polarité de l’inducteur flips et maintenant ajoute pour tension d’entrée « V en » produisant un potentiel plus élevé à la sortie. Le circuit dans cet État, avance biaise la diode et l’inducteur rejets actuels, certains allant à la charge et quelques cours au condensateur qui stocke ensuite l’accusation. Lorsque l’interrupteur referme la diode devient inverse biaisée déconnecter l’inducteur de la sortie et empêche un court-circuit de la charge. Pendant ce temps l’inducteur se recharge et à sa place le condensateur fournit actuellement à la charge. Ce cycle de condensateur de charge et la décharge produit une tension de sortie moyenne avec une certaine quantité d’ondulation. À suffisamment haute fréquences de commutation charge le condensateur et les temps de décharge sont courtes et la sortie atteint une tension de l’état stationnaire avec relativement peu d’ondulation. Ce cycle de commutation se répète indéfiniment et est la base du fonctionnement du convertisseur boost. Idéalement la tension de sortie moyenne augmente à mesure que le ratio de devoir augmente et un ratio de service de l’un génère une tension infinie. Éléments cependant parasitaires et des résistances dans le convertisseur boost Valeurslimites utile de D à un maximum de 0,7 ou 0,8. Si D est suffisamment grand, effets parasites dominent le fonctionnement en circuit et diminution de la tension de sortie même si D ne cesse d’augmenter. Dans les expériences suivantes, nous allons étudier comment un convertisseur boost intensifie de tension en mode de conduction continue, aussi appelée CCM, une condition où l’inductance fonctionne à tout moment avec non courant de zéro.

La tension de sortie dans cette expérience est limitée à 50 volts CC ou moins. Utilisez seulement le heavy duty spécifié, fréquences, tensions d’entrée et des charges. Ces expériences utilisent le HiRel systèmes Power Board de pôle qui est conçu pour l’expérimentation de topologies de circuits différents convertisseur DC DC. Avec interrupteur de signal d’alimentation S90 éteint, branchez le +/-12 volts signal d’alimentation dans le connecteur den J90. Réglez le contrôle PWM cavaliers de sélection J62 et J63 à la position de la boucle ouverte. Ajuster l’alimentation positives 10 volts DC, mais ne pas brancher la sortie de l’alimentation à la carte. Générez ensuite le circuit comme indiqué avec le MOSFET inférieur, la diode supérieure et le tableau magnétique de BB. Enregistrez la valeur de l’inductance sur le tableau magnétique de BB. La résistance de charge est un potentiomètre de puissance. Utiliser un compteur multi pour mesurer sa résistance tout en ajustant à 20 ohms. Puis connectez le potentiomètre entre bornes V1 + et COM. Set commutateur sélecteur Banque S30 comme suit : PWM en bas MOSFET, utilisez PWM à bord et hors charge. Connecter la sonde différentielle de l’oscilloscope entre la borne 16 qui est la porte du MOSFET inférieure et la borne 12 qui est la source. Allumez le commutateur S90. Le train d’impulsions qui anime le MOSFET doit apparaître sur l’écran de la lunette. Sélectionnez l’axe du temps de la lunette pour afficher plusieurs périodes de cette forme d’onde. Régler le potentiomètre de réglage de fréquence RV60 pour produire une fréquence de découpage de 100 kilohertz. Régler le potentiomètre de ratio de devoir RV64 donc les impulsions ont une heure de sur d’une microseconde qui correspond à un ratio de devoir de 0,1.

Connecter l’alimentation CC aux bornes d’entrée V2 + et COM. Pour mesurer l’inducteur courant brancher la sonde portée différentielle entre les bornes CS5 et COM. Pour mesurer la tension aux bornes de résistance de charge RL, raccorder l’autre sonde différentielle entre les bornes V1 + et COM. La tension de sortie devrait être une onde triangulaire. Les rampes à la hausse se produisent lorsque le commutateur de convertisseur boost est ouvert et l’inducteur est transmission d’énergie à la charge. Les rampes à la baisse se produisent lorsque l’interrupteur est fermé, l’inducteur est déconnecté de la sortie et le condensateur est qui fournit l’énergie à la charge. L’inductance est une onde triangulaire dont rampes jusqu'à linéairement pendant le temps sur le train d’impulsion, puis rampes bas linéairement pendant le temps d’arrêt. L’offset est le courant moyen. À l’aide de la lunette construite en fonctions de mesure, mesurer la valeur moyenne de la tension de sortie et la valeur moyenne de l’inductance. Répétez ces étapes avec l’alimentation d’entrée DC la valeur huit, 12 et 14 volts. Pour un droit fixe ratio que la tension d’entrée augmente la tension de sortie d’un convertisseur élévateur idéal devrait augmenter proportionnellement.

Cette partie de l’expérience mesure le rapport de l’obligation du train d’impulsions plutôt que de l’inductance. Connecter les sondes de portée entre les bornes 16 et 12 qui sont respectivement la porte et la source du MOSFET inférieur. Raccorder l’entrée alimentation CC aux bornes V2 + et COM. Comme auparavant, la tension de sortie est une onde triangulaire résultant de l’inductance et condensateur fournissant alternativement actuelle à la charge. Tension de la source de la porte du MOSFET est un train d’impulsions numériques avec une fréquence de 100 kilohertz, une période de 10 microsecondes et une fois sur d’une microseconde. Mesurer la valeur moyenne de la tension de sortie et l’heure sur du portail à la tension de la source ainsi que le courant d’entrée et des lectures de tension du bloc d’alimentation DC. Répéter ce test après avoir réglé le potentiomètre de ratio de devoir RV64 ainsi le flux d’impulsions a un sur temps de deux, quatre et six microsecondes, qui correspondent respectivement aux ratios de devoir de 0,2, 0,4 et 0,6.

Comme facteur d’obligation D augmente, la tension de sortie du convertisseur boost augmente également. Idéalement si D a une valeur de 0,2 puis une entrée de 10 volts génère une sortie d’environ 12,5 volts. Si D est de 0,4, puis la sortie serait environ 16,6 volts. Si D est de 0,6 alors la sortie serait environ 25 volts. En général, la tension de sortie est moindre que prévu de la relation idéale parce que les éléments parasitaires créent les chutes de tension non idéal et perte d’énergie non comptabilisées. Le ratio de devoir on l’approche, la tension de sortie théorique devient infiniment grande. En réalité, la tension de sortie est limitée à environ trois ou quatre fois la tension d’entrée et l’influence des éléments parasitaires et non idéales provoque la tension de sortie à diminuer après que D devient suffisamment élevée.

Convertisseurs Boost génèrent une tension de sortie est supérieure à la tension d’entrée et les nombreuses applications incorporent pour augmenter la flexibilité dans le choix des sources d’énergie. La tension d’un panneau solaire varie avec la position du soleil, les conditions météorologiques et ombre. Convertisseurs de Poussée sont couramment utilisés pour intensifier la sortie variable d’une gamme de panneaux solaires pour fournir une tension uniforme pour alimenter un réseau électrique. Les systèmes de piles sont fréquemment utilisés pour les dispositifs de puissance sans l’utilisation d’un cordon d’alimentation. Afin d’atteindre la tension de sortie supérieure nécessaire, cellules de la batterie sont souvent empilés. Cela peut prendre beaucoup d’espace si plusieurs cellules sont nécessaires pour atteindre le résultat souhaité. Au lieu de cela, les convertisseurs boost sont utilisés pour intensifier la tension tout en conservant l’espace.

Vous avez juste regardé Introduction de Jove aux convertisseurs de Boost. Vous devez maintenant comprendre comment le travail de convertisseurs boost et comment réglage de tension d’entrée, taux de l’obligation et fréquence affecte la tension de sortie. Merci de regarder.

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter