La función de convertir electricidad en el parámetro de voltaje puede ser realizada por varios dispositivos como generadores, cargadores y transformadores. En mayor o menor grado, todos ellos son capaces de cambiar las características de la energía, pero no siempre su uso se justifica en términos de cualidades técnicas y ergonómicas. Esto se debe en parte al hecho de que la tarea de transformar la corriente para la mayoría de los reguladores no es clave, en cualquier caso, si hablamos tanto de corriente continua como alterna. Son estas limitaciones las que motivaron a los fabricantes de equipos eléctricos a desarrollar un convertidor de conmutación, que se compara favorablemente con su tamaño compacto y precisión de estabilización de voltaje.
Detección de dispositivos
Numerosos dispositivos de ingeniería de radio, medios de automatización y comunicación rara vez prescinden de dispositivos de alimentación monofásicos y trifásicos para la transformación de corriente en los rangos de unidades a cientos de voltios-amperios. Los dispositivos de pulso se utilizan para tareas más estrechas. Un convertidor eléctrico de tipo pulso es un dispositivo quetransforma el voltaje en pequeños intervalos de tiempo con una duración del orden de 1-2 micras/seg. Los pulsos de tensión tienen forma rectangular y se repiten a una frecuencia de 500 a 20 000 Hz.
Los convertidores de voltaje ajustable tradicionales generalmente controlan la clasificación de resistencia del dispositivo. Puede ser un tiristor o un transistor a través del cual fluye corriente continuamente. Es su energía la que hace que el dispositivo controlador se caliente, por lo que parte de la energía se pierde. En este contexto, un convertidor de voltaje de pulso parece más atractivo en términos de sus propiedades técnicas y operativas, ya que su diseño prevé un mínimo de piezas, lo que conduce a una disminución de la interferencia eléctrica. El elemento de ajuste del convertidor es una llave que funciona en diferentes modos, por ejemplo, en un estado abierto y cerrado. Y en ambos casos, se libera la mínima cantidad de energía térmica durante el funcionamiento, lo que también aumenta el rendimiento del equipo.
Asignación del inversor
Dondequiera que se requiera un cambio en los parámetros de la electricidad, se utilizan transformadores de pulsos en una u otra configuración operativa. En la primera etapa de su amplia distribución, se utilizaron principalmente en tecnología de pulsos, por ejemplo, en generadores de triodo, láseres de gas, magnetrones y equipos de radio diferenciadores. Además, a medida que el dispositivo mejoró, comenzaron a usarse en la mayoría de los representantes típicos de equipos eléctricos. Y no fue necesariamenteequipo especializado. Nuevamente, en diferentes versiones, un convertidor de pulso puede estar presente en computadoras y televisores, en particular.
Otra función menos conocida de los transformadores de este tipo es la protección. Por sí misma, la regulación de impulsos puede considerarse como una medida de protección, pero los objetivos de ajustar los parámetros de voltaje son inicialmente diferentes. Sin embargo, las modificaciones especiales brindan protección al equipo contra cortocircuitos bajo carga. Esto es especialmente cierto para los equipos que funcionan en modo inactivo. También existen dispositivos de pulso que evitan el sobrecalentamiento y aumentos excesivos de voltaje.
Diseño del dispositivo
El convertidor consta de varios devanados (al menos dos). El primero y principal está conectado a la red, y el segundo se envía al dispositivo de destino. Los devanados pueden estar hechos de aleaciones de aluminio o cobre, pero en ambos casos, por regla general, se usa un aislamiento de barniz adicional. Los cables se enrollan en una base aislante, que se fija en el núcleo: el circuito magnético. En los convertidores de baja frecuencia, los núcleos están hechos de acero para transformadores o de una aleación magnética blanda, y en los convertidores de alta frecuencia, se basan en ferrita.
El propio circuito magnético de baja frecuencia está formado por conjuntos de placas en forma de W, G o U. Los núcleos de ferrita generalmente se fabrican en una sola pieza; tales partes están presentes en inversores de soldadura y transformadores de aislamiento galvánico. Transformadores de alta frecuencia de baja potencia yprescindir completamente del núcleo, ya que su función la realiza el ambiente aéreo. Para la integración en dispositivos eléctricos, el diseño del circuito magnético lo proporciona un marco. Esta es la llamada unidad convertidora de pulsos, que está cerrada con una cubierta protectora con marcas y etiquetas de advertencia. Si durante el proceso de reparación es necesario encender el dispositivo con la tapa quitada, esta operación se realiza mediante un RCD o un transformador de aislamiento.
Si hablamos de convertidores que se utilizan en la ingeniería eléctrica y de radio moderna, entonces habrá una diferencia significativa entre ellos y los transformadores de voltaje clásicos. La reducción más notable en tamaño y peso. Los dispositivos de pulso pueden pesar varios gramos y seguir funcionando igual.
Características de los procesos operativos
Como ya se señaló, las teclas se utilizan para regular la corriente en los transformadores de impulsos, que a su vez pueden convertirse en fuentes de interferencia de alta frecuencia. Esto es típico para estabilizar modelos que funcionan en modo de conmutación de corriente.
En los momentos de conmutación, pueden ocurrir caídas sensibles de corriente y voltaje, lo que crea condiciones para interferencias de modo común y antifase en la entrada y salida. Por este motivo, un convertidor de potencia de conmutación con función estabilizadora prevé el uso de filtros que eliminan las interferencias. Para minimizar los factores electromagnéticos no deseados, el interruptor se activa en momentos en que el interruptor no conduce corriente.(cuando está abierto). Este método para lidiar con la interferencia también se usa en convertidores resonantes.
Otra característica del proceso de trabajo de los dispositivos bajo consideración es la resistencia diferencial negativa en la entrada cuando el voltaje se estabiliza bajo carga. Es decir, a medida que aumenta el voltaje de entrada, la corriente disminuye. Este factor debe tenerse en cuenta para garantizar la estabilidad del convertidor, que está conectado a fuentes con una alta resistencia interna.
Comparación con convertidor lineal
A diferencia de los dispositivos lineales, los adaptadores de pulsos se caracterizan favorablemente por un mayor rendimiento, un tamaño compacto y la posibilidad de aislamiento galvánico de los circuitos en la entrada y la salida. Para proporcionar funcionalidad adicional con el enlace de dispositivos de terceros, no se requiere el uso de esquemas de conexión complejos. Pero también hay debilidades en el convertidor de pulsos en comparación con los transformadores lineales. Estos incluyen las siguientes desventajas:
- Bajo la condición de cambiar la corriente de entrada o el voltaje bajo carga, la señal de salida es inestable.
- La presencia del ruido de impulso ya mencionado en los circuitos de salida y entrada.
- Después de cambios repentinos en los parámetros de voltaje y corriente, el sistema tarda más en recuperarse de los transitorios.
- Riesgo de auto-oscilaciones que pueden afectar el desempeño del equipo. Además, las fluctuaciones de este tipo no están asociadas con la inestabilidad de la red de la fuente, sino conconflictos dentro del esquema de estabilización.
Convertidor CC/CC
Todas las variedades de dispositivos de impulso del sistema DC / DC se caracterizan por el hecho de que las teclas se activan durante la traducción de impulsos especiales en la dirección del transistor. En el futuro, debido al aumento de la tensión, se produce un bloqueo lógico de los transistores, además, en el contexto de la recarga del condensador. Es esta característica la que distingue al dispositivo de conmutación CC-CC de dispositivos similares en equipos inversores independientes.
Por lo general, estos dispositivos realizan un monitoreo de voltaje de CC bajo carga en el proceso de suministro de energía de CC a la red. Este tipo de control se logra ajustando el voltaje en la clave pública. Pequeños valores de corriente permiten fijar un alto nivel de rendimiento, en el que la eficiencia puede alcanzar el 95%. Establecer el rendimiento máximo del sistema es una ventaja significativa de los convertidores de corriente de pulso, sin embargo, la implementación del circuito CC-CC no es posible en todos los diseños. En el dispositivo, la red de contacto debe actuar inicialmente como una fuente; en particular, este principio se usa en baterías y baterías.
Convertidor de refuerzo
Con la ayuda de este transformador, se aumenta el voltaje de 12 a 220 V. Se utiliza en situaciones donde no hay una fuente con parámetros de potencia adecuados, pero es necesario proporcionar energía al dispositivo desde un estándar. la red. En otras palabras,se debe introducir un adaptador desde una fuente con unas características a un consumidor con diferentes requerimientos de potencia. Los diseños esquemáticos de convertidores de voltaje de pulso 12-220 V permiten la conexión de dispositivos que operan a una frecuencia de 50 Hz. Además, la potencia del equipo no debe exceder la potencia nominal máxima del transformador. E incluso si los parámetros de voltaje coinciden, el dispositivo de consumo debe tener protección contra sobrecargas de la red. Este método de corrección de tensión tiene varias ventajas:
- Posibilidad de una larga sesión de trabajo a máxima carga sin interrupción.
- Ajuste automático de salida de potencia.
- La mayor eficiencia garantiza tanto la estabilidad del modo de funcionamiento del dispositivo como la alta fiabilidad del funcionamiento del circuito eléctrico.
Convertidor de conmutación descendente
Cuando se utilizan equipos de baja frecuencia o baja potencia, es bastante natural que sea necesario reducir el indicador de voltaje. Por ejemplo, esta tarea se encuentra a menudo cuando se conectan dispositivos de iluminación, por ejemplo, retroiluminación LED. Para bajar, el convertidor cierra la llave de conmutación de regulación, después de lo cual acumula energía "extra". Un diodo especial en el circuito no permite que la corriente pase de la fuente de suministro al consumidor. Al mismo tiempo, en los sistemas de autoinducción, los diodos rectificadores pueden pasar pulsos de voltaje negativo. En el funcionamiento de convertidores de pulsos de 24-12 V, la función de estabilización de salida es especialmente importante. Tanto lineal comoEstabilizadores de impulso directo. Es más rentable utilizar dispositivos del segundo tipo con modulación de ancho o frecuencia. En el primer caso, se corregirá la duración de los pulsos de control, y en el segundo, la frecuencia de su ocurrencia. También existen estabilizadores con control mixto, en los que el operador puede, si es necesario, cambiar la configuración para ajustar los pulsos en frecuencia y duración.
Convertidor de ancho de pulso
En el proceso de trabajo se utiliza un dispositivo que acumula energía como resultado de la transformación. Puede estar incluido en la estructura básica o conectado directamente a la tensión de entrada sin referencia al convertidor. De una forma u otra, la salida será un indicador de voltaje promedio, determinado por el valor del voltaje de entrada y el ciclo de trabajo de los pulsos de la tecla de conmutación. El amplificador operacional tiene una calculadora especial que evalúa los parámetros de las señales de entrada y salida, registrando la diferencia entre ellas. Si el voltaje de salida es menor que el voltaje de referencia, entonces se conecta un modulador a la regulación, lo que aumenta la duración del estado abierto de la tecla de conmutación en relación con el tiempo del generador de reloj. A medida que cambia el voltaje de entrada, el convertidor de conmutación ajusta el circuito de control clave para minimizar la diferencia entre el voltaje de salida y el de referencia.
Conclusión
En su forma pura sin conectar dispositivos auxiliaresal igual que los rectificadores y estabilizadores, las funciones del convertidor se reducen significativamente, aunque la eficiencia se mantiene en un nivel alto. Los dispositivos de transformación que rara vez funcionan sin equipo adicional incluyen reguladores en redes de CA. Al menos en este caso, deberá instalar un filtro suavizante y un rectificador en la entrada. Por el contrario, los convertidores de pulsos de corriente eléctrica continua tanto en la entrada como en la salida pueden cumplir de forma autónoma su función principal. Pero incluso en tales sistemas, es importante que el dispositivo pueda realizar la tarea de estabilización de voltaje. Además, no se olvide de posibles interferencias con el uso activo de interruptores de conmutación en el sistema estabilizador. En tales aplicaciones sin conexión a tierra, se recomienda conectar un filtro de ruido al bloque convertidor.
