ตัวแปลง DC-DC เป็นอุปกรณ์ที่รับแรงดันไฟฟ้าอินพุต DC และให้แรงดันไฟฟ้าขาออก DC แรงดันขาออกอาจมากกว่าอินพุตหรือในทางกลับกัน สิ่งเหล่านี้ใช้เพื่อจับคู่โหลดกับแหล่งจ่ายไฟ วงจรแปลง DC-DC ที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยสวิตช์ที่ควบคุมการเชื่อมต่อและการตัดการเชื่อมต่อของโหลดไปยังแหล่งจ่ายไฟ
ตัวแปลง DC-DC พื้นฐานประกอบด้วยพลังงานที่ถ่ายโอนจากโหลดไปยังอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานเช่นตัวเหนี่ยวนำหรือตัวเก็บประจุผ่านสวิตช์เช่นทรานซิสเตอร์หรือไดโอด สามารถใช้เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นหรือตัวควบคุมโหมดสลับ ในตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นแรงดันพื้นฐานของทรานซิสเตอร์จะถูกขับเคลื่อนโดยวงจรควบคุมเพื่อให้ได้แรงดันเอาต์พุตที่ต้องการ ในตัวควบคุมโหมดสวิทช์ทรานซิสเตอร์จะใช้เป็นสวิตช์ ในตัวแปลงแบบ step down หรือตัวแปลงบั๊กเมื่อปิดสวิตช์ตัวเหนี่ยวนำจะยอมให้กระแสไหลไปยังโหลดและเมื่อเปิดสวิตช์ตัวเหนี่ยวนำจะจ่ายพลังงานที่เก็บไว้ให้กับโหลด
3 ประเภทของตัวแปลง DC เป็น DC
- ตัวแปลงบั๊ก
- เพิ่มตัวแปลง
- ตัวแปลงเพิ่มบั๊ก
ตัวแปลงบั๊ก: ตัวแปลงบัคใช้เพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงเป็นแรงดันไฟฟ้าขาออกต่ำ ในกระแสเอาต์พุตต่อเนื่องของตัวแปลงนี้จะให้แรงดันไฟฟ้าขาออกน้อยลง
เพิ่มตัวแปลง: ตัวแปลงบูสต์ใช้เพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่ต่ำกว่าให้เป็นแรงดันไฟฟ้าขาออกที่สูงขึ้น ใน ขั้นตอนการแปลง หรือตัวแปลงบูสต์เมื่อปิดสวิตช์โหลดจะได้รับแรงดันไฟฟ้าจากตัวเก็บประจุซึ่งชาร์จผ่านกระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวเหนี่ยวนำและเมื่อสวิตช์เปิดอยู่โหลดจะได้รับแหล่งจ่ายจากขั้นตอนอินพุตและตัวเหนี่ยวนำ
ตัวแปลง Buck Boost: ในตัวแปลงบัคบูสต์เอาต์พุตสามารถรักษาให้สูงขึ้นหรือต่ำลงซึ่งขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิด เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายสูงแรงดันไฟฟ้าขาออกจะต่ำและแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายต่ำแรงดันไฟฟ้าขาออกจะสูง
Boost Converters
นี่คือรายละเอียดโดยย่อของตัวแปลงเพิ่มจะกล่าวถึงด้านล่าง
Boost Converter เป็นตัวแปลงที่เรียบง่าย ใช้เพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจากระดับล่างไปสู่ระดับที่สูงขึ้น Boost Converter เรียกอีกอย่างว่าตัวแปลง DC เป็น DC Boost Converters (ตัวแปลง DC-DC) ได้รับการพัฒนาในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ตัวแปลงเหล่านี้ได้รับการออกแบบโดยใช้อุปกรณ์เปลี่ยนเซมิคอนดักเตอร์
- โดยไม่ต้องใช้ Boost Converter: ในอุปกรณ์สวิตชิ่งเซมิคอนดักเตอร์วงจรควบคุมเชิงเส้น (วงจรควบคุมไฟ DC) แรงดันไฟฟ้าเข้าจากแหล่งจ่ายไฟเข้าที่ไม่มีการควบคุม (แหล่งจ่ายไฟ AC) และด้วยเหตุนี้จึงทำให้สูญเสียพลังงาน การสูญเสียกำลังไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าตก
- การใช้ Boost Converters: ในอุปกรณ์สวิตชิ่งตัวแปลงจะแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุต AC หรือ DC ที่ไม่มีการควบคุมให้เป็นแรงดันเอาต์พุต DC ที่มีการควบคุม
ตัวแปลง Boost ส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์ SMPS SMPS ที่มีการเข้าถึงแหล่งจ่ายอินพุตจากแหล่งจ่ายไฟ AC แรงดันไฟฟ้าอินพุตจะถูกแก้ไขและกรองโดยใช้ตัวเก็บประจุและวงจรเรียงกระแส
หลักการทำงานของ Boost Converters:
นักออกแบบวงจรไฟฟ้ากำลังส่วนใหญ่เลือกตัวแปลงโหมดเพิ่มเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขาออกจะสูงเสมอเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าต้นทาง
- ในขั้นตอนกำลังของวงจรนี้สามารถทำงานได้สองโหมด Continuous Conduction Mode (CCM)
- โหมดการนำไฟฟ้าไม่ต่อเนื่อง (DCM)
1. โหมดการนำไฟฟ้าต่อเนื่อง:
Boost Converter โหมดการนำไฟฟ้าต่อเนื่อง
โหมดการสลับต่อเนื่อง Boost Converter สร้างขึ้นด้วยส่วนประกอบที่กำหนดซึ่ง ได้แก่ ตัวเหนี่ยวนำตัวเก็บประจุและแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอินพุตและอุปกรณ์สวิตชิ่งหนึ่งเครื่อง ในตัวเหนี่ยวนำนี้ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบเก็บพลังงาน สวิตช์ตัวแปลงเพิ่มถูกควบคุมโดย PWM (ตัวปรับความกว้างพัลส์) เมื่อสวิตช์เปิดอยู่พลังงานจะถูกพัฒนาในตัวเหนี่ยวนำและพลังงานจะถูกส่งไปยังเอาต์พุตมากขึ้น เป็นไปได้ที่จะแปลงไฟล์ ตัวเก็บประจุแรงดันสูง จากแหล่งอินพุตแรงดันไฟฟ้าต่ำ แรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะมากกว่าแรงดันขาออกเสมอ ในโหมดการนำไฟฟ้าต่อเนื่องกระแสจะเพิ่มขึ้นตามแรงดันไฟฟ้าขาเข้า
2. โหมดการนำไฟฟ้าไม่ต่อเนื่อง:
Boost Converter โหมดเงื่อนไขที่ไม่ต่อเนื่อง
วงจรโหมดการนำไฟฟ้าไม่ต่อเนื่องสร้างขึ้นด้วยตัวเหนี่ยวนำตัวเก็บประจุอุปกรณ์สวิตชิ่งและแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอินพุต . ตัวเหนี่ยวนำเป็นองค์ประกอบเก็บพลังงานเช่นเดียวกับโหมดการนำไฟฟ้าต่อเนื่อง ในโหมดไม่ต่อเนื่องเมื่อสวิตช์เปิดอยู่พลังงานจะถูกส่งไปยังตัวเหนี่ยวนำ และถ้าสวิตช์ปิดอยู่ในช่วงเวลาหนึ่งกระแสของตัวเหนี่ยวนำจะถึงศูนย์เมื่อเปิดรอบการสลับถัดไป ตัวเก็บประจุเอาต์พุตกำลังชาร์จและคายประจุตามแรงดันไฟฟ้าขาเข้า แรงดันไฟฟ้าขาออกน้อยกว่าเมื่อเทียบกับโหมดต่อเนื่อง
ข้อดี:
- ให้แรงดันไฟฟ้าขาออกสูง
- รอบการทำงานต่ำ
- แรงดันไฟฟ้าต่ำบน MOSFET
- แรงดันขาออกที่มีความผิดเพี้ยนต่ำ
- รูปคลื่นคุณภาพดีแม้จะมีความถี่ของเส้น
การใช้งาน:
- การใช้งานยานยนต์
- แอพพลิเคชั่นเพาเวอร์แอมป์
- แอปพลิเคชันการควบคุมแบบปรับอัตโนมัติ
- ระบบพลังงานแบตเตอรี่
- เครื่องใช้ไฟฟ้า
- แอพพลิเคชั่นการสื่อสารวงจรชาร์จแบตเตอรี่
- ในเครื่องทำความร้อนและช่างเชื่อม
- ไดรฟ์มอเตอร์กระแสตรง
- วงจรแก้ไขตัวประกอบกำลัง
- ระบบสถาปัตยกรรมพลังงานแบบกระจาย
ตัวอย่างการทำงานของตัวแปลง DC-DC
นำเสนอวงจรแปลง DC-DC อย่างง่ายที่นี่เพื่อจ่ายไฟให้กับวงจรไฟฟ้ากระแสตรงต่างๆ สามารถจ่ายไฟ DC ได้ถึง 18 โวลต์ DC คุณสามารถเลือกแรงดันไฟฟ้าขาออกได้โดยการเปลี่ยนค่าของซีเนอร์ไดโอด ZD วงจรมีทั้งแรงดันและกระแสควบคุม
ส่วนประกอบวงจร:
- ไฟ LED
- แบตเตอรี่ 18V
- ซีเนอร์ไดโอดซึ่งใช้เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า
- ทรานซิสเตอร์ซึ่งทำงานเป็นสวิตช์
การทำงานของระบบ:
แรงดันไฟฟ้าขาเข้าสำหรับวงจรได้มาจากแหล่งจ่ายไฟที่ใช้หม้อแปลง 18 โวลต์ 500 mA คุณยังสามารถใช้แรงดันไฟฟ้าขาเข้าจากแบตเตอรี่ได้ DC 18 โวลต์จากแหล่งจ่ายไฟมอบให้กับตัวสะสมและฐานของทรานซิสเตอร์กำลังปานกลาง BD139 (T1) ตัวต้านทาน R1 จำกัด กระแสฐานของ T1 เพื่อให้แรงดันขาออกถูกควบคุมในปัจจุบัน
ซีเนอร์ไดโอด ZD ควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออก เลือกค่าที่เหมาะสมของ Zener เพื่อแก้ไขแรงดันไฟฟ้าขาออก ตัวอย่างเช่นถ้าซีเนอร์ไดโอดเป็น 12 โวลต์วงจรจะให้ 12 โวลต์ DC ที่เอาต์พุต Diode D1 ใช้เป็นตัวป้องกันขั้วไฟ LED แสดงสถานะเปิดเครื่อง ที่นี่เราได้ใช้ตัวแปลง DC-DC ในโหมดเชิงเส้นซึ่งจะควบคุมแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานไปยังทรานซิสเตอร์เพื่อให้ได้เอาต์พุตที่ต้องการขึ้นอยู่กับแรงดันซีเนอร์ไดโอด
ฉันหวังว่าคุณจะเข้าใจหัวข้อประเภทของตัวแปลง DC-DC และประเภทต่างๆอย่างชัดเจน หากคุณมีข้อสงสัยเกี่ยวกับหัวข้อนี้หรือเกี่ยวกับโครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์โปรดแสดงความคิดเห็นด้านล่าง
