Jedným z používaných prístupov, ktorý môže výrazne znížiť tepelné straty výkonových komponentov rádiových obvodov, je použitie spínacích režimov prevádzky inštalácií. Pri takýchto systémoch je komponent elektrickej energie buď otvorený - v tomto čase je na ňom skutočne nulový pokles napätia, alebo otvorený - v tomto čase je naň aplikovaný nulový prúd. Stratený výkon možno vypočítať vynásobením hodnôt prúdu a napätia. V tomto režime sa ukazuje, že dosahuje účinnosť približne 75-80% alebo viac.

čo je PWM?

Na získanie signálu požadovaného tvaru na výstupe musí byť spínač napájania otvorený iba na určitý čas, úmerný vypočítaným indikátorom výstupného napätia. Ide o princíp pulzne-šírkovej modulácie (PWM, PWM). Ďalej signál tejto formy, pozostávajúci z impulzov, ktoré sa líšia šírkou, vstupuje do oblasti filtra na základe tlmivky a kondenzátora. Po konverzii bude na výstupe takmer dokonalý signál požadovaného tvaru.

Rozsah PWM nie je obmedzený na spínacie regulátory a meniče napätia. Využitie tohto princípu pri konštrukcii výkonného audiofrekvenčného zosilňovača umožňuje výrazne znížiť spotrebu energie zariadenia, vedie k miniaturizácii obvodu a optimalizuje systém prenosu tepla. Medzi nevýhody patrí priemerná kvalita výstupného signálu.

Tvorba PWM signálov

Vytváranie PWM signálov požadovaného tvaru je pomerne náročné. Napriek tomu môže dnes priemysel potešiť nádhernými špeciálnymi mikroobvodmi známymi ako regulátory PWM. Sú lacné a úplne riešia problém vytvárania signálu so šírkou impulzu. Oboznámenie sa so zariadením takýchto ovládačov a ich používaním vám pomôže zoznámiť sa s ich typickým dizajnom.

Štandardný obvod regulátora PWM predpokladá nasledujúce výstupy:

• Spoločný výstup (GND). Realizuje sa vo forme nohy, ktorá je pripojená k spoločnému vodiču napájacieho obvodu zariadenia.
• Výstupný výkon (VC). Zodpovedá za napájanie obvodu. Je dôležité nepomýliť si ho so susedom s podobným názvom - pin VCC.
• Ovládací kolík napájania (VCC). Čip regulátora PWM spravidla preberá vedenie výkonových tranzistorov (bipolárnych alebo poľných). Ak výstupné napätie klesne, tranzistory sa otvoria len čiastočne a nie úplne. Rýchlo sa zahrievajú, čoskoro zlyhajú a nedokážu sa vyrovnať so záťažou. Aby sa táto možnosť vylúčila, je potrebné monitorovať napájacie napätie na vstupe mikroobvodu a neprekročiť vypočítanú značku. Ak napätie na tomto kolíku klesne pod napätie nastavené špeciálne pre tento ovládač, ovládacie zariadenie sa vypne. Tento kolík je spravidla pripojený priamo na kolík VC.

Výstupné riadiace napätie (OUT)

Počet kolíkov mikroobvodu je určený jeho konštrukciou a princípom činnosti. Nie vždy je možné okamžite pochopiť zložité pojmy, ale skúsme vyzdvihnúť podstatu. Na 2 výstupoch sú mikroobvody, ktoré riadia push-pull (dvojramenné) kaskády (príklady: mostík, polovičný mostík, 2-taktný invertor). Existujú aj analógy PWM regulátorov na riadenie jednocyklových (jednoramenných) kaskád (príklady: vpred / vzad, zosilnenie / zníženie, invertovanie).

Okrem toho môže mať koncový stupeň jedno- a dvojcyklovú štruktúru. Push-pull sa používa hlavne na riadenie napäťovo závislého FET. Pre rýchle zatváranie je potrebné dosiahnuť rýchle vybitie kapacity hradlo-zdroj a hradlo-odvod. Na to slúži koncový stupeň ovládača push-pull, ktorého úlohou je zabezpečiť uzavretie výstupu na spoločný kábel, ak je potrebné uzavrieť tranzistor s efektom poľa.

PWM regulátory pre vysokonapájacie zdroje môžu mať aj výstupné kľúčové ovládacie prvky (ovládače). Ako výstupné kľúče sa odporúča použiť IGBT tranzistory.

Hlavné problémy PWM meničov

Počas prevádzky akéhokoľvek zariadenia nie je možné úplne vylúčiť možnosť poruchy, a to platí aj pre prevodníky. Na zložitosti prevedenia nezáleží, problémy v prevádzke môže spôsobovať aj známy PWM regulátor TL494. Poruchy sú rôzneho charakteru – niektoré z nich je možné rozpoznať okom, zatiaľ čo iné si vyžadujú špeciálne meracie zariadenie.

Ak chcete zistiť, ako skontrolovať regulátor PWM, mali by ste sa oboznámiť so zoznamom hlavných porúch zariadení a až neskôr - s možnosťami ich odstránenia.

Riešenie problémov

Jedným z najčastejších problémov je porucha kľúčových tranzistorov. Výsledky je možné vidieť nielen pri pokuse o spustenie zariadenia, ale aj pri jeho skúmaní multimetrom.

Okrem toho existujú aj ďalšie poruchy, ktoré je o niečo ťažšie odhaliť. Pred priamou kontrolou regulátora PWM môžete zvážiť najbežnejšie prípady porúch. Napríklad:

• Regulátor sa po spustení zastaví - prerušenie slučky OS, pokles prúdu, problémy s kondenzátorom na výstupe filtra (ak existuje), ovládač; možno sa pokazilo ovládanie regulátora PWM. Je potrebné skontrolovať zariadenie na triesky a deformácie, zmerať indikátory zaťaženia a porovnať ich s typickými.
• Regulátor PWM sa nespustí - jedno zo vstupných napätí chýba alebo je zariadenie chybné. Kontrola a meranie výstupného napätia môže pomôcť v extrémnych prípadoch výmena za známy funkčný analóg.
• Výstupné napätie sa líši od nominálneho - problémy so slučkou OOS alebo s regulátorom.
• Po štarte prejde PWM na PSU do ochrany, ak nedôjde ku skratu na klávesoch - PWM alebo ovládače nefungujú správne.
• Nestabilný chod dosky, prítomnosť zvláštnych zvukov - pretrhnutie OOS slučky alebo RC reťaze, degradácia kapacity filtra.

Konečne

Univerzálne a multifunkčné PWM regulátory dnes nájdete takmer všade. Slúžia nielen ako neoddeliteľná súčasť napájania väčšiny moderných zariadení - typických počítačov a iných každodenných zariadení. Na báze regulátorov sa vyvíjajú nové technológie, ktoré dokážu výrazne znížiť spotrebu zdrojov v mnohých oblastiach ľudskej činnosti. Majitelia súkromných domov budú potrebovať regulátory nabíjania pre batérie z fotovoltaických batérií, založené na princípe pulzne-šírkovej modulácie nabíjacieho prúdu.

Vďaka vysokej účinnosti je vývoj nových zariadení založených na princípe PWM veľmi sľubný. Sekundárne zdroje energie nie sú v žiadnom prípade jediným predmetom podnikania.