محول DC-DC هو جهاز يقبل جهد إدخال DC ويوفر جهد خرج DC. يمكن أن يكون جهد الخرج أكبر من الدخل أو العكس. تستخدم هذه لمطابقة الأحمال إلى مصدر الطاقة. تتكون أبسط دارة محول DC-DC من مفتاح يتحكم في توصيل وفصل الحمل بمصدر الطاقة.
يتكون محول DC-DC الأساسي من الطاقة المنقولة من الحمل إلى أجهزة تخزين الطاقة مثل المحاثات أو المكثف من خلال مفاتيح مثل الترانزستور أو الصمام الثنائي. يمكن استخدامها كمنظمات جهد خطي أو منظمات وضع التبديل. في منظم الجهد الخطي ، يتم تشغيل الجهد الأساسي للترانزستور بواسطة دائرة تحكم للحصول على الفولتية الناتجة المطلوبة. في منظم الوضع المحول ، يتم استخدام الترانزستور كمفتاح. في المحول التدريجي أو المحول باك ، عندما يكون المفتاح مغلقًا ، يسمح الحث بتدفق التيار إلى الحمل وعندما يتم فتح المفتاح ، يقوم المحرض بتزويد الحمل بالطاقة المخزنة.
3 فئات من DC لتحويل DC
- محولات باك
- تعزيز المحولات
- باك دفعة المحولات
محولات باك: تُستخدم محولات باك لتحويل جهد الدخل العالي إلى جهد خرج منخفض. في هذا المحول المستمر الناتج الحالي يعطي أقل تموجات جهد الخرج.
محولات دفعة: تُستخدم محولات التعزيز لتحويل جهد الدخل المنخفض إلى جهد خرج أعلى. في تصعيد المحول أو محول التعزيز ، عند إغلاق المفتاح ، يحصل الحمل على إمداد الجهد من المكثف الذي يشحن عبر التيار المار عبر المحث وعندما يكون المفتاح مفتوحًا ، يحصل الحمل على الإمداد من مرحلة الإدخال والمحث.
محولات باك بوست: في محول دفعة باك ، يمكن الحفاظ على الناتج أعلى أو أقل ، والذي يعتمد على جهد المصدر. عندما يكون جهد المصدر مرتفعًا ، يكون جهد الخرج منخفضًا ويكون جهد المصدر منخفضًا ثم يكون جهد الخرج مرتفعًا.
دفعة المحولات
فيما يلي تفاصيل موجزة عن محول التعزيز
محول Boost هو محول بسيط. يتم استخدامه لتحويل جهد التيار المستمر من المستوى الأدنى إلى المستوى الأعلى. يُطلق على Boost Converter أيضًا محول DC إلى DC. تم تطوير محولات Boost (محولات DC-DC) في أوائل الستينيات. تم تصميم هذه المحولات باستخدام أجهزة تبديل أشباه الموصلات.
- بدون استخدام محول Boost: في أجهزة تبديل أشباه الموصلات ، تصل الدوائر الخطية المنظمة (الدوائر المنظمة بطاقة التيار المستمر) إلى الجهد من مصدر الإدخال غير المنظم (مصدر طاقة التيار المتردد) ونتيجة لذلك هناك فقد في الطاقة. يتناسب فقدان الطاقة مع انخفاض الجهد.
- باستخدام محولات Boost: في أجهزة التحويل ، تقوم المحولات بتحويل جهد الإدخال غير المنظم AC أو DC إلى جهد خرج DC منظم.
تُستخدم معظم محولات Boost في أجهزة SMPS. SMPS مع وصول إمداد الدخل من أنابيب التيار المتردد ، يتم تصحيح جهد الدخل وتصفيته باستخدام مكثف ومقوم.
مبدأ العمل لمحولات التعزيز:
يختار مصممو دوائر الطاقة الكهربائية في الغالب محول وضع التعزيز لأن جهد الخرج مرتفع دائمًا عند مقارنته بجهد المصدر.
- في هذه الدائرة يمكن تشغيل مرحلة الطاقة في وضعين وضع التوصيل المستمر (CCM).
- وضع التوصيل المتقطع (DCM).
1. وضع التوصيل المستمر:
دفعة تحويل وضع التوصيل المستمر
تم إنشاء وضع التحويل المستمر لمحول Boost مع مكونات معينة هي مغو ومكثف ومصدر جهد دخل وجهاز تبديل واحد. في هذا المحث يعمل كعنصر تخزين للطاقة. يتم التحكم في مفتاح محول التعزيز بواسطة PWM (مغير عرض النبض). عندما يكون المفتاح في وضع التشغيل ، يتم تطوير الطاقة في المحرِّض ويتم توصيل المزيد من الطاقة إلى الخرج. من الممكن التحويل مكثفات عالية الجهد من مصدر إدخال الجهد المنخفض. دائمًا ما يكون جهد الدخل أكبر من جهد الخرج. في وضع التوصيل المستمر ، يتم زيادة التيار فيما يتعلق بجهد الدخل.
2. وضع التوصيل غير المستمر:
تعزيز وضع الشرط المتقطع
يتم إنشاء دائرة وضع التوصيل غير المستمر باستخدام محث ومكثف وجهاز تبديل ومصدر جهد إدخال . الحث هو عنصر تخزين الطاقة مثل وضع التوصيل المستمر. في الوضع غير المستمر ، عندما يكون المفتاح في وضع التشغيل ، يتم تسليم الطاقة إلى المحرِّض. وإذا كان المفتاح مغلقًا لفترة من الوقت ، يصل تيار المحرِّض إلى الصفر عندما تكون دورة التبديل التالية قيد التشغيل. مكثف الخرج هو الشحن والتفريغ فيما يتعلق بجهد الدخل. جهد الخرج أقل من مقارنة بالوضع المستمر.
مزايا:
- يعطي جهد الخرج العالي
- دورات تشغيل منخفضة
- الجهد المنخفض على MOSFET
- الجهد الناتج مع تشويه منخفض
- نوعية جيدة من أشكال الموجة حتى تردد الخط موجود
التطبيقات:
- تطبيقات السيارات
- تطبيقات مضخم الطاقة
- تطبيقات التحكم التكيفية
- أنظمة طاقة البطارية
- مستهلكى الكترونيات
- تطبيقات الاتصالات دوائر شحن البطارية
- في السخانات واللحام
- محركات DC موتور
- دوائر تصحيح معامل القدرة
- أنظمة هندسة الطاقة الموزعة
مثال عملي لمحولات DC-DC
نقدم هنا دائرة محول DC-DC بسيطة لتشغيل مختلف الدوائر التي تعمل بالتيار المستمر. يمكنه توفير مصدر طاقة تيار مستمر يصل إلى 18 فولت تيار مستمر. يمكنك ببساطة تحديد جهد الخرج عن طريق تغيير قيمة Zener diode ZD. الدائرة لديها كل من تنظيم الجهد والتيار.
مكونات الدائرة:
- LED
- بطارية 18 فولت
- الصمام الثنائي زينر الذي يستخدم كمنظم للجهد
- ترانزستور يعمل كمفتاح.
عمل النظام:
يتم الحصول على جهد الدخل للدائرة من مصدر طاقة قائم على محول 18 فولت 500 مللي أمبير. يمكنك أيضًا استخدام جهد الإدخال من البطارية. يتم إعطاء 18 فولت تيار مستمر من مصدر الطاقة للمجمع وقاعدة الترانزستور ذو القدرة المتوسطة BD139 (T1). يحدد المقاوم R1 التيار الأساسي لـ T1 بحيث يتم تنظيم جهد الخرج حاليًا.
ينظم Zener diode ZD جهد الخرج. حدد القيمة المناسبة لـ Zener لإصلاح جهد الخرج. على سبيل المثال ، إذا كان الصمام الثنائي Zener هو 12 فولت واحد ، فإن الدائرة تعطي 12 فولت DC عند الخرج. يستخدم الصمام الثنائي D1 كحامي قطبية. يوفر المصباح الطاقة على الحالة. استخدمنا هنا محول DC-DC في الوضع الخطي حيث يتم التحكم في الجهد الأساسي للترانزستور للحصول على الإخراج المطلوب ، اعتمادًا على جهد الصمام الثنائي Zener.
آمل أن تكون قد فهمت بوضوح موضوع أنواع محول DC-DC وأنواعها. إذا كان لديك أي استفسارات حول هذا الموضوع أو حول المشاريع الكهربائية والإلكترونية ، فاترك التعليقات أدناه.
