Funkcje przekształtników DC-DC

•zmiana poziomu napięcia DC;

•stabilizacja napięcia w odpowiedzi na wahania parametrów źródła i obciążenia;

•redukcja tętnień w przebiegu napięcia wyjściowego;

•możliwość uzyskania izolacji galwanicznej pomiędzy we i wy

Co to jest PWM ?

Przy metodzie PWM częstotliwość sygnału jak i amplituda są stałe. Najważniejszym parametrem sygnału PWM jest współczynnik wypełnienia D=T_on/T gdzie: T_ON - Czas stanu wysokiego sygnału T_OFF - Czas stanu niskiego sygnału T - Okres sygnału

Wartość średnia napięcia jest kontrolowana poprzez zmianę relacji pomiędzy czasem przewodzenia i okresem przełączeń.

Długości impulsów są albo obliczane przez wbudowany mikroprocesor, albo też otrzymywane analogowo poprzez porównywanie sygnału odniesienia z sygnałem modulującym o większej częstotliwości (np. przebiegu piłokształtnego). Porównywanie dokonywane jest w komparatorze, którego wyjście używane jest do sterowania odpowiednich elementów przełączających.

2. Jak działa buck ?

Z chwilą zdjęcia impulsu sterującego z bramki tranzystora Q, rozpoczyna się drugi takt pracy układu. Tranzystor wówczas nie przewodzi, lecz przepływ prądu w obwodzie musi być podtrzymany z powodu obecności dławika. Jest to ważne, gdyż świadczy o tym, że dławik pełni nie tylko rolę składnika filtru LC, ale również stanowi magazyn energii dla obwodu na czas braku ścieżki prądowej między wejściem a wyjściem. Wyłączenie tranzystora powoduje otwarcie dotychczasowego obwodu. Pierwszy takt rozpoczyna się z chwilą podania na bramkę klucza napięcia o amplitudzie większej od napięcia progowego, w wyniku czego następuje załączenie tranzystora. Prąd płynie z wejścia przez dławik L do kondensatora C i obciążenia Ro. Dioda jest spolaryzowana w kierunku zaporowym. Prąd dławika nie jest stały; narasta on zgodnie ze znanym wzorem u=L*di/dt. Wyłączenie tranzystora powoduje że w dławiku gwałtownie indukuje się coraz większe napięcie ujemne, aż do momentu, gdy przekroczy ono (co do modułu) wartość Uwy o napięcie progowe diody. Następuje wówczas spolaryzowanie diody w kierunku przewodzenia i jej załączenie W konsekwencji prąd dławika zamyka się przez diodę, a napięcie cewki utrzymuje się na stałym poziomie.

3. Praca ciągła i nieciągła ?

Przy zwiększaniu rezystancji obciążenia, prąd obciążenia Io będzie malał, a prąd ten stanowi składową stałą prądu dławika iL

Przy dalszym zmniejszaniu obciążenia, piła przesunęłaby się jeszcze niżej. W rozpatrywanym układzie nie ma jednak takiej możliwości. Prąd cewki w tym takcie pracy jest przewodzony przez diodę, a więc w momencie osiągnięcia przezeń wartości 0, dioda wyłączy się. Tranzystor nie może przejąć prądu, gdyż w tej chwili jego bramka nie jest wysterowana. Ponieważ w obwodzie nie ma drogi dla prądu dławika, prąd ten po prostu przestaje płynąć. Powstaje w ten sposób dodatkowy, trzeci takt pracy, w którym prąd nie płynie ani przez tranzystor, ani przez diodę

. Przypadek ten nazywa się trybem pracy z nieciągłym prądem dławika (DCM).

Tryb DCM nie jest korzystny, gdyż znacznie utrudnia sterowanie układu przez zmianę współczynnika wypełnienia impulsów D. Nie tylko bowiem zależność współczynnika przetwarzania napięcia od D staje się nieliniowa, ale również współczynnik zaczyna zależeć od parametrów obwodu zewnętrznego , filtru i częstotliwości pracy układu

W trybie CCM dla każdego D, należy z możliwych Lmin wybrać największą i taką wstawić do obwodu – wówczas dla żadnego przypadku nie będzie ona zbyt mała i nie wejdziemy w tryb DCM.

Cecha charakterystyczna przetwornic dławikowych jest wykorzystanie elementu

indukcyjnego (cewki, dławika) do gromadzenia energii w polu elektromagnetycznym, która

następnie jest przekazywana do obciążenia. Ten proces może przebiegać różnie w zależności od

parametrów układu, obciążenia i wysterowania – rys.1.1.

W stanie krytycznym energia pola elektromagnetycznego jest gromadzona w czasie tON

(klucz włączony) i całkowicie przekazywana do obciążania w czasie tOFF (klucz wyłączony). Na

końcu okresu impulsowania T prąd dławika, który miał wartość szczytowa ILpk osiąga wartość zero.

W stanie nadkrytycznym – rys.1.1b na końcu interwału czasowego tOFF (klucz

wyłączony) zgromadzona energia w czasie tON nie zostaje w pełni przekazana do obciążenia, a wiec

prąd dławika IL nie osiąga na końcu interwału T wartości zero.

W odróżnieniu od wymienionych procesów w stanie podkrytycznym - rys.1.1c energia

dławika jest szybciej przekazywana do obciążenia i wartość prądu dławika IL osiąga wartość zero

przed końcem okresu impulsowania T. Jest to tzw. praca nieciągła.