Jedan od pristupa koji se koristi za značajno smanjenje gubitaka u grijanju energetskih komponenti radio krugova je korištenje preklopnih načina rada instalacija. Kod ovakvih sistema, komponenta električne energije je ili otvorena - u ovom trenutku na njoj je zapravo nulti pad napona, ili otvorena - u ovom trenutku na nju se primjenjuje nulta struja. Rasipana snaga se može izračunati množenjem vrijednosti struje i napona. U ovom načinu rada postiže se efikasnost od oko 75-80% ili više.

Šta je PWM?

Da bi se na izlazu dobio signal potrebnog oblika, prekidač za napajanje mora biti otvoren samo na određeno vrijeme, proporcionalno izračunatim indikatorima izlaznog napona. Ovo je princip pulsno-širinske modulacije (PWM, PWM). Nadalje, signal ovog oblika, koji se sastoji od impulsa koji se razlikuju po širini, ulazi u područje filtera na osnovu prigušnice i kondenzatora. Nakon konverzije, izlaz će biti gotovo savršen signal traženog oblika.

Opseg PWM nije ograničen na prekidačke regulatore i pretvarače napona. Upotreba ovog principa pri dizajniranju moćnog pojačala audio frekvencije omogućava značajno smanjenje potrošnje energije uređaja, dovodi do minijaturizacije kruga i optimizira sustav prijenosa topline. Nedostaci uključuju osrednji kvalitet izlaznog signala.

Formiranje PWM signala

Stvaranje PWM signala željenog oblika je prilično teško. Međutim, današnja industrija može zadovoljiti prekrasnim posebnim mikro krugovima poznatim kao PWM kontroleri. Oni su jeftini i u potpunosti rješavaju problem formiranja signala širine impulsa. Upoznavanje s uređajem takvih kontrolera i njihovom upotrebom pomoći će vam da se upoznate s njihovim tipičnim dizajnom.

Standardni krug PWM kontrolera pretpostavlja sljedeće izlaze:

• Zajednički izlaz (GND). Izveden je u obliku noge, koja je spojena na zajedničku žicu strujnog kruga uređaja.
• Izlazna snaga (VC). Odgovoran za napajanje strujnog kola. Važno je da ga ne pobrkate sa susjedom sa sličnim imenom - VCC pin.
• Pin za kontrolu napajanja (VCC). U pravilu, čip PWM kontrolera preuzima vodstvo među tranzistorima snage (bipolarni ili poljski). Ako izlazni napon padne, tranzistori će se otvoriti samo djelomično, a ne u potpunosti. Brzo se zagrijavaju, uskoro će propasti, nesposobni da se nose s opterećenjem. Da bi se ova mogućnost isključila, potrebno je pratiti napon napajanja na ulazu mikrokola i ne prelaziti izračunatu oznaku. Ako napon na ovom izlazu padne ispod napona postavljenog posebno za ovaj kontroler, upravljački uređaj se isključuje. Po pravilu, ovaj pin je povezan direktno na VC pin.

Izlazni kontrolni napon (OUT)

Broj pinova mikrokola je određen njegovim dizajnom i principom rada. Nije uvijek moguće odmah razumjeti složene pojmove, ali pokušajmo da istaknemo suštinu. Na 2 izlaza postoje mikrokola koja upravljaju push-pull (dvokrakim) kaskadama (primjeri: most, polumost, 2-taktni inverter). Postoje i analozi PWM kontrolera za upravljanje kaskadama s jednim ciklusom (jednokrakom) (primjeri: naprijed / nazad, pojačanje / smanjenje, invertiranje).

Osim toga, izlazni stepen može biti jedno- i dvociklusne strukture. Push-pull se uglavnom koristi za kontrolu FET-a koji ovisi o naponu. Za brzo zatvaranje potrebno je postići brzo pražnjenje kapacitivnosti gejt-izvor i gejt-drejn. Za to se koristi izlazni stupanj kontrolera push-pull, čiji je zadatak osigurati da je izlaz zatvoren na zajednički kabel ako je potrebno zatvoriti tranzistor s efektom polja.

PWM kontroleri za izvore velike snage mogu takođe imati kontrole izlaznih ključeva (drajvere). Preporučljivo je koristiti IGBT tranzistore kao izlazne ključeve.

Glavni problemi PWM pretvarača

Tokom rada bilo kojeg uređaja nemoguće je potpuno eliminirati mogućnost kvara, a to se odnosi i na pretvarače. Složenost dizajna nije bitna, čak i dobro poznati PWM kontroler TL494 može uzrokovati probleme u radu. Greške su različite prirode – neke od njih se mogu otkriti okom, dok je za druge potrebna posebna mjerna oprema za otkrivanje.

Da biste saznali kako provjeriti PWM kontroler, trebali biste se upoznati s popisom glavnih kvarova uređaja, a tek kasnije - s opcijama za njihovo otklanjanje.

Rješavanje problema

Jedan od najčešćih problema je kvar ključnih tranzistora. Rezultati se mogu vidjeti ne samo kada pokušavate pokrenuti uređaj, već i kada ga ispitujete multimetrom.

Osim toga, postoje i drugi kvarovi koje je nešto teže otkriti. Prije nego što direktno provjerite PWM kontroler, možete razmotriti najčešće slučajeve kvarova. Na primjer:

• Kontroler se zaustavlja nakon pokretanja - prekid OS petlje, pad struje, problemi sa kondenzatorom na izlazu filtera (ako postoji), drajverom; možda je kontrola PWM kontrolera pošla po zlu. Potrebno je pregledati uređaj na strugotine i deformacije, izmjeriti indikatore opterećenja i uporediti ih sa tipičnim.
• PWM kontroler se ne pokreće - nedostaje jedan od ulaznih napona ili je uređaj neispravan. Provjera i mjerenje izlaznog napona može pomoći, u ekstremnim slučajevima, zamjenu sa poznatim radnim analogom.
• Izlazni napon se razlikuje od nominalnog - problemi s OOS petljom ili s kontrolerom.
• Nakon pokretanja, PWM na PSU ulazi u zaštitu ako nema kratkog spoja na ključevima - PWM ili drajveri ne rade ispravno.
• Nestabilan rad ploče, prisutnost čudnih zvukova - lomljenje OOS petlje ili RC lanca, degradacija kapacitivnosti filtera.

Konačno

Univerzalni i multifunkcionalni PWM kontroleri sada se mogu naći gotovo svuda. Oni ne služe samo kao sastavni dio napajanja većine modernih uređaja - tipičnih računara i drugih svakodnevnih uređaja. Na bazi kontrolera razvijaju se nove tehnologije koje mogu značajno smanjiti potrošnju resursa u mnogim oblastima ljudske aktivnosti. Vlasnici privatnih kuća će trebati kontrolere punjenja za baterije iz fotonaponskih baterija, zasnovane na principu pulsno-širinske modulacije struje punjenja.

Visoka efikasnost čini razvoj novih uređaja zasnovanih na PWM principu veoma obećavajućim. Sekundarni izvori energije nikako nisu jedina linija poslovanja.