ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙΣΧΥΟΣ Ι

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 6

ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ ΥΠΟΒΙΒΑΣΜΟΥ DC-DC

ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΜΑΝΙΑΣ

1. ΘΕΩΡΙΑ

Για την μετατροπή συνεχούς τάσης σε συνεχή (DC-DC) σήμερα χρησιμοποιούνται δύο διατάξεις οι οποίες δεν περιλαμβάνουν μετασχηματιστή. Οι δύο αυτές διατάξεις είναι η διάταξη υποβιβασμού (σχήμα 1(α)) και η διάταξη ανύψωσης (σχήμα 1(β)).

Σχήμα 1(α)

Σχήμα 1(β)

Η διάταξη του σχήματος 1(α) υποβιβάζει την τάση εισόδου της (π.χ. από 12 στα 5Volt ή από 12 στα 3.3Volt) και η διάταξη του σχήματος 1(β) ανυψώνει την τάση εισόδου (π.χ. από 12 στα 34Volt ή από 1000 στα 10000Volt). Όπως βλέπουμε και οι δύο διατάξεις δεν χρησιμοποιούν μετασχηματιστές για τον υποβιβασμό ή την ανύψωση της τάσης εισόδου.

Οι μετατροπείς αυτοί όχι μόνο μετατρέπουν τη συνεχή τάση εισόδου σε συνεχή τάση άλλης τιμής στην έξοδο τους, αλλά με τη χρησιμοποίηση ενός κυκλώματος ελέγχου παρέχουν έλεγχο της τάσης εξόδου και προστασία τάσης και ρεύματος στο φορτίο και στους ημιαγωγούς. Ο έλεγχος της τάσης εξόδου επιτυγχάνεται με τη πολύ γνωστή μέθοδο διαμόρφωσης εύρους παλμών (Pulse Width Modulation PWM).

Σ' αυτήν την εργαστηριακή άσκηση θα υλοποιήσουμε μέσα στο εργαστήριο την διάταξη υποβιβασμού και θα εξετάσουμε την συμπεριφορά της.

Οι παλμοί έναυσης του ημιαγωγικού διακόπτη παράγονται από ένα χρονιστή 555 με βαθμό χρησιμοποίησης 50% και συχνότητα 2kHz.

Τ=0,693(RA+RB) Περίοδος παλμού

D=RB/(RA+RB) Βαθμός χρησιμοποίησης (Duty cycle)

2. ΠΡΑΚΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ

i) Κατασκευάστε το κύκλωμα του σχήματος 1(α) , με τάση εισόδου 12Volt DC και φορτίο.

ii) Εξηγήστε τη λειτουργία του κυκλώματος.

iii) Σχεδιάστε τις κυματομορφές του μετατροπέα χωρίς πυκνωτή εξόδου.

iv) Σχεδιάστε τις κυματομορφές μετατροπέα με πυκνωτή εξόδου.

v) Εάν το φίλτρο εξόδου δεν ήταν μόνο ένας πυκνωτής αλλά συνδυασμός πηνίου - πυκνωτή (χαμηλοπερατό LC φίλτρο) ποια θα ήταν η νέα έκδοση του κυκλώματος;

vi) Εάν η τάση εισόδου έχει μία διακύμανση ±15%, υπολογίστε τη μεταβολή του βαθμού χρησιμοποίησης.