Поскольку изобретение и использование технологических устройств увеличивается, наша потребность в электричество тоже увеличивается. Чтобы удовлетворить эту потребность в непрерывном электричестве, внедряются различные методы и системы. Среди используемых нами гаджетов и устройств некоторые работают на Переменный ток в то время как некоторые имеют питание постоянного тока. Не всем устройствам для работы требуется одинаковое количество энергии. Но мощность, подаваемая в домохозяйства через основной источник питания, - это переменный ток фиксированной величины около 240 В. Тогда для работы устройств, работающих на постоянном токе, потребуются преобразователи. Для использования лишь небольшого необходимого количества энергии от источника 240 В требуется другой тип цепи, а именно цепь прерывателя.

Что такое схема чоппера?

Цепи прерывателя известны как Преобразователи постоянного тока в постоянный . Подобно трансформаторам цепи переменного тока, прерыватели используются для повышения и понижения мощности постоянного тока. Они изменяют постоянную мощность постоянного тока на переменную мощность постоянного тока. С их помощью мощность постоянного тока, подаваемая на устройства, может быть отрегулирована до необходимого значения.

Схема прерывателя

Принцип действия

Принцип работы чоппера можно понять из принципиальной схемы ниже. Схема состоит из полупроводниковый диод , резистор и нагрузка. Для всех типов цепей прерывателя значение выходного напряжения регулируется путем периодического включения и выключения переключателей, используемых в цепи.

Прерыватель можно рассматривать как переключатель ВКЛ / ВЫКЛ, который может быстро подключать или отключать источник для подключения нагрузки. Непрерывный постоянный ток подается на прерыватель как Vs, а прерывистый постоянный ток получается через нагрузку как V0.

Формы выходного напряжения и тока

Выше представлены кривые выходного напряжения и тока цепи прерывателя. Из осциллограммы напряжения видно, что в течение периода T_НАнапряжение нагрузки V0 равно напряжению источника Vs. Но когда интервал T_{ВЫКЛЮЧЕННЫЙ}происходит падение напряжения постоянного тока до нуля, что приводит к короткому замыканию нагрузки.

Формы выходного напряжения и тока

На осциллограмме тока видно, что в течение интервала T_НАток нагрузки возрастает до максимального значения. На интервале T_{ВЫКЛЮЧЕННЫЙ}, ток нагрузки спадает. В Т_{ВЫКЛЮЧЕННЫЙ}Если прерыватель выключен, напряжение нагрузки становится нулевым. Но ток нагрузки протекает через диод FD, вызывая короткое замыкание нагрузки.

Таким образом, на нагрузке создается прерывистое постоянное напряжение. Форма волны тока является непрерывной, которая нарастает во время T_НАсостояние и распадается в течение T_{ВЫКЛЮЧЕННЫЙ}государственный.

Классификация чоппера

По принципу действия и типу источника прерыватели напряжения бывают различных типов. Основная классификация прерывателя - прерыватель постоянного тока и прерыватель цепи переменного тока. По процессу коммутации они классифицируются как прерыватели с естественной коммутацией и прерыватели с принудительной коммутацией.

Измельчитель с принудительной коммутацией далее классифицируется как измельчитель Джонса, измельчитель Моргана. В зависимости от значений выходного напряжения прерыватели классифицируются как понижающие, повышающие и повышающие / понижающие прерыватели. В зависимости от потери мощности при переключении времени прерыватели классифицируются как с жестким переключением и с плавным переключением.

1). Прерыватель цепи переменного тока

В этой классификации прерывателя имеет место инверсия напряжения. Здесь постоянное напряжение преобразуется в переменное с помощью инвертора. Теперь этот переменный ток пропускается через понижающий или повышающий трансформаторы. Выходной сигнал трансформаторов снова преобразуется в постоянный ток выпрямителем. Прерыватели цепи переменного тока очень громоздки и занимают много места.

2). DC Чоппер

Прерыватель постоянного тока работает на Напряжение постоянного тока . Они работают как повышающие и понижающие трансформаторы постоянного напряжения. Они могут преобразовывать устойчивое постоянное напряжение постоянного тока в большее или меньшее значение в зависимости от своего типа.

Прерыватели постоянного тока являются более эффективными, быстродействующими и оптимизированными устройствами. Они могут быть встроены в электронные микросхемы. Они обеспечивают плавное регулирование постоянного напряжения.

Различные типы цепей измельчителя

Основным элементом, на основе которого классифицируются прерыватели, является полупроводник, используемый в цепи прерывателя. В зависимости от расположения этого полупроводника прерыватели могут работать в любом из четырех квадрантов. В зависимости от квадранта эксплуатации прерыватели делятся на типы A, B, C, D и E.

Измельчитель типа А работает в первом квадранте. В этом прерывателе напряжение и ток положительные и текут в одном направлении. Мощность от источника до нагрузки и среднее выходное напряжение меньше входного постоянного напряжения.
Измельчитель типа B работает во втором квадранте. Здесь напряжение нагрузки положительное, а ток отрицательный. Мощность перетекает от нагрузки к источнику. Этот измельчитель также известен как повышающий измельчитель.
Прерыватель типа C образуется путем параллельного соединения прерывателей типа A и типа B.
Измельчитель типа D - это двухквадрантный измельчитель типа B, а измельчитель типа E - это четвертый измельчитель градиента.

Шаг вперед Чоппер

Повышающий прерыватель работает как повышающий трансформатор постоянного тока. Этот прерыватель используется, когда выходное напряжение постоянного тока должно быть выше входного.

Принцип работы повышающего измельчителя можно пояснить на схеме выше. В цепи большой индуктор L подключается последовательно к источнику питания. Конденсатор поддерживает постоянное выходное напряжение на нагрузку. Диод предотвращает прохождение тока от нагрузки к источнику.

Шаг вперед Чоппер

Когда прерыватель включен, на нагрузку подается напряжение питания VS. V0 = VS и индуктор начинает накапливать энергию. В этом состоянии ток нагрузки повышается с Imin до Imax.

Когда прерыватель выключен, напряжение питания принимает путь от L - D - Нагрузка - VS. В течение этого периода индуктор разряжает накопленную ЭДС через диод D в нагрузку. Таким образом, полное напряжение на нагрузке V0 = VS + Ldi / dt, которое больше входного напряжения. Текущие изменения с Imax на Imin.

Форма волны повышенного тока прерывателя

Ускорение уравнений чоппера

Step-up измельчитель также известен как измельчитель Boost. Применения повышающих прерывателей включают зарядку аккумуляторов и в качестве усилителя напряжения.

Применение Chopper

Преобразователи постоянного тока в постоянный применяются во многих областях, например, в

Импульсный источник питания Система.
в двигателях постоянного тока в качестве регуляторов скорости.
Бустеры постоянного напряжения.
Зарядные устройства для аккумуляторов.
Железнодорожные системы.
Электромобили и т. Д.

Прерыватели также используются в системах обработки сигналов. В прерывателях выходным напряжением можно управлять с помощью множества различных методов, таких как широтно-импульсная модуляция, частотная модуляция, переменная частота, регулируемая ширина импульса, управление CLC и т. Д. Какие из этих методов считаются эффективными для цепь прерывателя в обработке сигналов?