Что такое DC-DC преобразователи?
Это электронные устройства, которые выполняют импульсное преобразование постоянного напряжения (DC) одной величины в постоянное напряжения (DC) другой величины. Может быть как отдельный или встраиваемый модуль питания с гальванической развязкой (разделением входа и выхода) или без неё. На выход таких преобразователей подается фиксированное или регулируемое напряжение.
В схеме их работы присутствуют следующие элементы: дроссель, конденсатор (накопитель энергии), диод (неуправляемый ключ), транзистор (управляемый ключ) IGBT, FET или другого типа, которые выполняют дозированную передачу энергии со входа на выход.
Модели с гальванической развязкой в своем составе имеют трансформатор с несколькими обмотками, за счет чего отсутствует электрическая связь входа с выходом. Они в основном применяются в импульсных блоках питания.
Какие функции выполняют?
В зависимости от модели DC-DC преобразователи могут выполнять следующие функции:
- корректирующую – изменять напряжение под требование подключенной техники, например, снижать напряжение 12 В, которое идет от батареи, до 5 В;
- стабилизирующую –поддерживать стабильное напряжение при колебаниях входного. Это особенно необходимо для критически важной нагрузки;
- развязывающую – обеспечивать гальваническую развязку для нейтрализации помех, некорректного вольтажа;
- защитную – защищать линию от перегрузок, короткого замыкания, перегрева, опасного напряжения.
Где применяются?
DC-DC преобразователи применяются в таких электроприборах как телевизоры, зарядные устройства, телефоны, светодиодные лампы, компьютеры и др. Они охватывают многие сферы:
- автомобильный транспорт – устройства по преобразованию напряжения аккумулятора для внутренних электронных систем (аудио- и видеотехники, бортового компьютера);
- зелёную энергетику – преобразователи тока от солнечных и ветровых генераторов в постоянное напряжение необходимой величины для питания электротехники;
- телекоммуникационные системы – преобразователи энергии для питания спутникового, абонентского оборудования технических средств для передачи информации, её коммутации;
- производство – различные приводы и контроллеры постоянного тока для питания систем управления электромашин и станков;
- медицину – для обеспечения электропитания аппаратов терапевтического и диагностического назначения, например, электрокардиографов, сканеров;
- освещение – преобразователи и контроллеры для питания светодиодных лент и светильников;
- воздушный и железнодорожный транспорт – для питания бортового оборудования.
Они могут быть в виде:
- электронного модуля для встраивания на печатную плату или внутрь устройства как отдельная плата;
- блока (корпусного или модульного типа на DIN-рейку) для управления автоматикой, передачи и обработки данных.
Виды DC-DC преобразователей
Такие преобразователи разделаются на несколько видов:
- понижающие (Step-down / Buck) – выполняет конвертацию вольтажа, понижая его до требуемого значения для питания нагрузки. Например, они имеют входное напряжение 4,5-40 В, а выходное – 1,5-35 В;
- повышающие (Step-up / Boost) – устройства, которые повышают вольтаж. Например, для автомобильных радиоусилителей или зарядки батарей солнечной панели. У них может быть входное напряжение 10-32 В, а выходное 12-40 В;
- универсальные – понижающие и повышающие (Buck-Boost) – позволяют увеличивать или уменьшать напряжение на выходе. Требуются при изменении входного вольтажа, чтобы на выходе постоянно поддерживать необходимую величину.
Как выбрать DC-DC преобразователь?
Выбор преобразователя зависит от конкретной задачи и выполняется по нескольким параметрам:
- входному / выходному напряжению. Зависит от вольтажа, который поступает на преобразователь, и нагрузки, которой требуется сигнал определенной величины;
- выходной мощности – способности устройства обеспечивать питание нагрузки с определенным потреблением. Преобразователь должен иметь выходную мощность больше, чем потребляемая мощность электроприборов. Иначе возможна перегрузка;
- защитным функциям, включая регулировку напряжения. Если входной сигнал нестабильный, а для нагрузки это может быть опасно, то важно, чтобы у модели была функция регулировки напряжения. Это касается и других видов защиты.
Защита от перепадов напряжения
Например, контроллер плавного включения светодиодных лент (DС-DC), который устанавливается между блоком питания (AС-DC), работает от напряжения 12-48 В. На выходе вольтаж у него в основном равен входному. Устройство передает постоянный ток на нагрузку, выполняя управление лентой (изменение яркости, цвета, а также задержку включения и другие команды), и рассчитаны на определенную мощность (в основном до 800 Вт).
Чтобы связка электрооборудования работала безопасно и не пострадала от сетевых скачков, необходимо перед блоком питания, который работает в диапазоне 100-240 В переменного тока, установить стабилизатор напряжения. Устройство не пропустит высокий вольтаж на нагрузку и сохранит её работоспособность на длительный срок.
Инверторные стабилизаторы – самые технологичные. Они способны мгновенно стабилизировать сигнал в диапазоне колебаний 90-310 В, непрерывно подавать на нагрузку качественное напряжение с погрешностью не более 2% и чистым синусом.