パルスコンバーター。下げる、英語の用語ではステップダウンまたはバック。学生研究コンペ

スイッチング電圧コンバータには2つのカテゴリがあります。
トランス付き
ストレージチョーク付き
これら2つのカテゴリのいずれかのコンバータは、降圧と昇圧の両方が可能です。ストレージチョークを備えたデバイスでは、スイッチング回路に依存し、トランスを備えたデバイスでは、変換比に依存します。

ストレージチョーク付きパルス電圧コンバーター

このような回路の出力は、常に定電圧または脈動電圧のいずれかになります。
あなたは彼らの出力でAC電圧を得ることができません。

共通線に関連してポイントA1に送信する必要のある信号：

ストレージチョーク付きのパルスコンバータはどのように機能しますか？

ブーストコンバータの例を考えてみましょう。
累積インダクタL1は、トランジスタT1が開くと、+ PITソースからの電流が流れ始めるように接続されていますが、エネルギーはインダクタの磁場に蓄積されるため、電流はインダクタに瞬時に増加しません。
トランジスタT1が閉じた後、インダクタに蓄積されたエネルギーを解放する必要があります。これは、インダクタで発生する現象の物理学からそれぞれ得られます。このエネルギーの唯一の経路は、+ PITソース、VD1ダイオード、および負荷を経由します。 OUTPUTに接続されています。
この場合、最大出力電圧は、負荷抵抗という1つのことだけに依存します。
理想的なチョークがあり、負荷がない場合、出力電圧は無限に大きくなりますが、理想からかけ離れたチョークを扱っているため、負荷がない場合、電圧は単純に非常に大きくなります。 OUTPUT端子と共通線の間の空気または誘電体の破壊ではなく、トランジスタの破壊という大きなものです。

インダクタが蓄積したすべてのエネルギー（損失を差し引いたもの）を解放したい場合、そのようなコンバータの出力の電圧をどのように調整するのですか？
非常に簡単です。既知の負荷抵抗で目的の電圧を生成するために必要なだけのエネルギーをインダクタに蓄積します。
蓄積されたエネルギーは、トランジスタを開くパルスの持続時間（トランジスタが開いている時間）によって調整されます。

降圧コンバータでは、チョークでもまったく同じプロセスが発生しますが、この場合、トランジスタを開くと、チョークは出力電圧を瞬時に上げることができず、閉じた後、蓄積されたエネルギーを解放します。一方ではVD1ダイオードを介して、もう一方ではOUTPUTに接続された負荷を介してOUTPUT端子の電圧をサポートします。
このようなコンバータの出力の電圧は、電圧+PITより大きくすることはできません。

変圧器付きスイッチング電圧変換器

変換自体はトランスで行われますが、ハードウェアでは低周波数用です。またはフェライト上-1kHzから500kHz以上の高周波数用。
プロセスの本質は常に同じです。トランスの最初の巻線に10ターン、2番目の巻線に20ターンがあり、最初の巻線に10ボルトの交流電圧を印加すると、2番目の巻線で次のようになります。同じ周波数で20ボルトの交流電圧であり、したがって、最初の巻線に流れる電流の2分の1の電流です。

つまり、タスクは、電源から一次巻線に印加する必要のある交流電圧を取得することになります。直流供給コンバーター。

このように動作します：
トランジスタT1が開いているとき、電流は巻線の上半分（L1.1）を流れ、次にトランジスタT1が閉じて、トランジスタT2が開き、電流が巻線の下半分（L1.2）を流れ始めます。巻線L1の上半分がオンになり、その端が+ PITになり、下の始点になるため、T1が開くと、トランスのコアの磁界が一方向に流れ、T2が他の方向に開くと、それぞれ、交流電圧が二次巻線L2に生成されます。
L1.1とL1.1は可能な限り同一に作られています。
利点：
から作業するときの高効率低い電圧電源（必要な電流の半分だけが巻線とトランジスタの各半分を流れます）。
欠陥：
電源電圧の2倍に等しいトランジスタのドレインでの電圧サージ（たとえば、T1が開いていてT2が閉じている場合、電流はL1.1に流れ、次にL1.2で、磁場は次の値に等しい電圧を生成します。 L1.1の電圧は、電源の電圧と合計すると、閉じたT2）に影響します。
つまり、許容最大電圧が大きいトランジスタを選択する必要があります。
応用：
低電圧（約12ボルト）で駆動されるコンバーター。

このように動作します：
T1が開いているとき、電流は変圧器の一次（L1）充電コンデンサC2を流れ、次に閉じてT2が開くので、電流はL1を逆方向に流れ、C2を放電してC1を充電します。
欠陥：
トランスの一次巻線に供給される電圧は、電圧+PITの2分の1です。
利点：
応用：
家庭用照明ネットワーク、ネットワーク電源（例：コンピューター電源）を動力源とするコンバーター。

このように動作します：
トランジスタT1とT4がオンの場合、電流はトランスの一次側を一方向に流れ、次にそれらは開閉します。T2とT3電流は一次側を反対方向に流れます。
欠陥：
4つの強力なトランジスタをインストールする必要があります。
トランジスタ間の2倍の電圧降下（隣接するT1 T4 / T2 T3トランジスタ間の電圧降下が加算されます）。
利点：
一次巻線の全供給電圧。
プッシュプールに特徴的な二重電圧サージがない。
応用：
家庭用照明ネットワーク、ネットワーク電源（例：パルス溶接「変圧器」）を動力源とする強力なコンバーター。

変圧器のコンバーターに共通する問題は、ストレージチョークに基づくコンバーターと同じ問題です。巻線が作られるワイヤーの抵抗; 線形モードでのトランジスタの動作。

フライバックおよびフォワードパルスコンバーター

逆方向と順方向パルスコンバータ電圧は、ストレージチョークベースのコンバーターとトランスの「ハイブリッド」ですが、本質的にはストレージチョークベースのコンバーターであり、これを決して忘れてはなりません。
このようなコンバータの動作原理は、ストレージチョークのブーストコンバータに似ていますが、唯一の違いは、負荷がチョークに直接接続されているのではなく、チョーク自体に巻かれた別の巻線に接続されていることです。
ブーストコンバータのように、無負荷でオンにすると、出力電圧が最大になる傾向があります。
欠陥：
キートランジスタの電圧サージにより、+PITよりもはるかに高い電圧にキートランジスタを使用する必要が生じます。
無負荷時の高出力電圧。
利点：
電源回路と負荷回路のガルバニック絶縁。
コアの再磁化に関連する損失はありません（磁場は常にコア内を同じ方向に流れます）。

電圧変換器（および一般的なスイッチングデバイス）を設計する際に留意すべき現象

コアの飽和（磁気回路）-インダクタまたはトランスのコアの磁気伝導性材料がすでに磁化されているため、インダクタまたはトランスで発生するプロセスに影響を与えなくなった瞬間。コアが飽和すると、その上にある巻線のインダクタンスが急速に低下し、一次巻線を流れる電流が増加し始めますが、最大電流は巻線の抵抗によってのみ制限され、それぞれ、飽和は、パワートランジスタの破壊の最大値として、少なくともインダクタとパワートランジスタの両方の巻線の加熱につながる可能性があります。

巻線抵抗-磁場内でのエネルギーの蓄積と放出を防ぎ、インダクタ巻線のワイヤを加熱するため、プロセスに損失が発生します。
解決策：抵抗が最小のワイヤーを使用します（太いワイヤー、抵抗率の低い材料で作られたワイヤー）。

リニアモードでのパワートランジスタの動作-トランジスタを制御するために使用される信号発生器が生成しない場合矩形パルス、および電圧の立ち上がりと立ち下がりが遅いパルス。これは、パワートランジスタのゲート容量が大きく、ドライバ（特殊な増幅器）がこの容量を充電するために大きな電流を供給できない場合に発生する可能性があります。トランジスタは線形モードです。つまり、ゼロ以外の特定の抵抗があり、無限に大きくなります。これに関連して、トランジスタに電流が流れ、熱が放出され、コンバータの効率が低下します。

変圧器を使用した電圧変換器の特定の問題

ただし、これらの問題は、強力なプッシュプル出力ステージを備えたデバイスに固有のものです。

現在まで
ハーフブリッジ回路の例を考えてみましょう。何らかの理由で、T1が完全に閉じる前にトランジスタT2が開くと、+PITからコモンワイヤー、これは両方のトランジスタを流れ、それらに無用な発熱をもたらします。
解決策：G1入力の電位がゼロに低下するまで（ハーフブリッジ図を参照）、G2入力の電位が上昇するまでの間に遅延を作成します。
この遅延時間はデッドタイムと呼ばれ、オシログラムでグラフィカルに示すことができます。

ミラー効果
ここでも、ハーフブリッジの例を考えてみましょう。トランジスタT1が開くと、トランジスタT2に電圧が印加されます。この電圧は大きいため、内部容量が小さくても、急速に増加します（T1の開き速度で）。ゲートとソースの間は、充電時にゲートに大きな電位を生成します。これにより、短時間ではありますがT2が開きますが、デッドタイムがあっても電流によって生成されます。
解決策：アプリケーション強力なドライバー大電流を供給するだけでなく、受け入れることができるトランジスタ。

忘れてはならないこと

ストレージチョーク、ハーフブリッジ、ブリッジを備えたバックコンバータ-主にバックコンバータのトランジスタのソースとブリッジとハーフブリッジの上部トランジスタのソースが下にあるため、一見したほど単純ではない回路供給電圧。
みなさんご存じのとおり、電圧を制御するトランジスタのゲートに印加する必要があります。エミッタに対してベースに対してバイポーラの場合は、ソースに対して印加する必要があります。
ソリューション：
ゲート回路（ベース）用の電気的に絶縁された電源の使用：

ジェネレーターG1は逆位相信号を生成し、デッドタイム、U1およびU2ドライバーを生成します電界効果トランジスタ、オプトカプラーは、変圧器の別の巻線によって電力が供給される発電機の出力から、上部ドライバーの入力回路を電気的に切り離します。

応用パルストランスゲート（ベース）回路のガルバニック絶縁用：

ガルバニック絶縁は、別のパルストランスであるGDTの導入によって提供されます。

「ブーストストラップ」という別の方法もありますが、詳細については、IR2153チップのドキュメント、特に回路のトップキートランジスタを制御するための電源電圧を取得する方法を参照してください。

コンバータを設計するときは、これを考慮する必要があります。インパルス装置大きな電流が流れる導体を介して劇的に変化し、これは強力なデバイスです磁場-これはすべて、広いスペクトルで一連の干渉全体が発生するための肥沃な土地を作り出します。
配線するときプリント回路基板回路のすべての電力導体をできるだけ短く真っ直ぐにし、フィルムまたはセラミックをオンにした電解コンデンサをシャントするように努める必要があります容量0.1...電源要素のすぐ近くに1uF、照明ネットワークへの高周波干渉の漏れを防ぐために、デバイスが主電源から電力を供給されている場合は、サプライチェーンに沿って設置してください主電源電圧 LCローパスフィルター。

多くの困難な瞬間にもかかわらず、パルス電圧変換器は広く使用されており、高周波（数十から数百キロヘルツ）で動作するものには、次のような多くの利点があります。
最大97％の高効率。
軽量;
小さい寸法。

あるレベルの電圧を別のレベルの電圧に変換するためによく使用されます パルス電圧変換器を使用して 誘導エネルギー貯蔵。このようなコンバータは、高効率が特徴で、95％に達することもあり、出力電圧を増加、減少、または反転させることができます。

これに応じて、降圧（図4.1）、昇圧（図4.2）、反転（図4.3）の3種類のコンバータ回路が知られています。

これらすべてのタイプのコンバータに共通する5つの要素は、電源、キースイッチング要素、誘導エネルギー貯蔵デバイス（インダクタ、チョーク）、ブロッキングダイオード、および負荷抵抗と並列に接続されたフィルタコンデンサです。

これらの5つの要素をさまざまな組み合わせで含めることで、3種類のパルスコンバーターのいずれかを実装できます。

コンバータの出力電圧レベルは、キースイッチングエレメントの動作を制御するパルスの幅を変更することによって制御され、それに応じて、誘導性ストレージデバイスに蓄積されるエネルギーが制御されます。

出力電圧はフィードバックを使用して安定化されます。出力電圧が変化すると、パルス幅が自動的に変化します。

降圧コンバータ（図4.1）には、スイッチング素子S1、誘導エネルギー貯蔵L1、負荷抵抗Rn、および並列C1に接続されたフィルタコンデンサの直列接続されたチェーンが含まれています。ブロッキングダイオードVD1は、キーS1とエネルギー貯蔵L1の接続点と共通線の間に接続されています。

米。 4.1。降圧トランスの動作原理

米。 4.2。昇圧トランスの動作原理

で公開鍵ダイオードが閉じていると、電源からのエネルギーが誘導エネルギー貯蔵に蓄えられます。キーS1が閉じられた（開かれた）後、誘導性ストレージL1によって蓄積されたエネルギーは、ダイオードVD1を介して負荷抵抗Rnに転送されます。コンデンサC1は電圧リップルを滑らかにします。

ステップアップパルス電圧コンバーター（図4.2）は、同じ基本要素で作られていますが、それらの組み合わせが異なります。誘導エネルギー貯蔵デバイスL1の直列回路、ダイオードVD1、およびフィルターコンデンサーを備えた負荷抵抗です。並列接続C1は電源に接続されています。スイッチング素子Ｓ１は、エネルギー貯蔵装置Ｌ１とダイオードＶＤ１との接続点と共通バスとの間に接続されている。

スイッチが開いているとき、電源からの電流はインダクターを通って流れ、そこにエネルギーが蓄えられます。ダイオードVD1が閉じ、負荷回路が電源、キー、およびエネルギー貯蔵から切断されます。フィルタコンデンサに蓄積されたエネルギーにより、負荷抵抗の電圧が維持されます。キーが開かれると、自己誘導EMFが供給電圧に追加され、蓄積されたエネルギーがオープンダイオードVD1を介して負荷に転送されます。このようにして得られた出力電圧は、供給電圧を超えています。

米。 4.3。反転によるパルス電圧変換

パルス型インバータには、すべて同じ組み合わせが含まれています基本要素、ただし別の接続（図4.3）：スイッチング素子S1、ダイオードVD1、およびフィルタコンデンサC1を備えた負荷抵抗Rnの直列回路が電源に接続されています。誘導エネルギー貯蔵Ｌ１は、スイッチング素子Ｓ１とダイオードＶＤ１との接続点と共通バスとの間に接続されている。

コンバーターは次のように機能します。キーを閉じると、エネルギーは誘導性ストレージデバイスに保存されます。ダイオードVD1は閉じており、電源から負荷に電流を流しません。スイッチがオフになると、エネルギー貯蔵装置の自己誘導起電力が、ダイオードVD1、負荷抵抗R n、およびフィルタコンデンサC1を含む整流器に適用されます。整流ダイオードは負の電圧パルスのみを負荷に渡すため、デバイスの出力に負の符号の電圧が形成されます（逆に、電源電圧とは符号が逆になります）。

あらゆるタイプのスイッチングレギュレータの出力電圧を安定させるために、従来の「リニア」レギュレータを使用できますが、効率は低くなります。この点で、パルス電圧スタビライザーを使用してパルスコンバーターの出力電圧を安定化することは、特にそのような安定化がまったく難しくないため、はるかに論理的です。

次に、スイッチング電圧スタビライザーは次のように分けられます。 パルス幅変調スタビライザーと 周波数パルス変調を備えたスタビライザー。それらの最初のものでは、制御パルスの持続時間はそれらの繰り返しの一定の周波数で変化します。第二に、逆に、制御パルスの周波数は、その持続時間が変わらずに変化します。混合レギュレーションのインパルススタビライザーがあります。

以下では、パルス変換器と電圧安定器の進化的開発のアマチュア無線の例を検討します。

KR1006VI1（NE 555）チップ上の安定化されていない出力電圧（図4.5、4.6）を備えたパルスコンバータのマスターオシレータ（図4.4）は、65kHzの周波数で動作します。ジェネレータの出力矩形パルスは、RC回路を介して並列に接続されたトランジスタの主要要素に供給されます。

インダクタL1はオンになっていますフェライトリング外径10mm、透磁率2000。インダクタンスは0.6mH。コンバーターの効率は82％に達します。出力リップル振幅は42mVを超えず、容量値に依存します

米。 4.4。パルス電圧変換器用駆動発振回路

米。 4.5。ステップアップパルス電圧コンバータの電源部分のスキーム+5/12V

米。 4.6。反転パルス電圧変換器のスキーム+5/-12 V

デバイスの出力にあるコンデンサ。デバイスの最大負荷電流（図4.5、4.6）は140mAです。

使用したコンバータの整流器（図4.5、4.6）並列接続イコライジング抵抗R1〜R3と直列に接続された低電流高周波ダイオード。このアセンブリ全体は、最大100kHzの周波数で200mAを超える電流、および少なくとも30 Vの逆電圧用に設計された1つの最新のダイオード（たとえば、KD204、KD226）に置き換えることができます。 VT1およびVT2として、KT81xタイプのトランジスタを使用することができます。 n-p-n構造-KT815、KT817（図4.5）およびp-n-p-KT814、KT816（図4.6）など。コンバータの信頼性を向上させるために、KD204、KD226タイプのダイオードをトランジスタのエミッタ-コレクタ接合と並列に接続して、直流のために閉じることをお勧めします。

DC / DCコンバータは、さまざまな電子機器に電力を供給するために広く使用されています。それらは、コンピュータ機器、通信デバイス、さまざまなスキーム制御と自動化など。

変圧器電源

伝統的に変圧器ブロック変圧器の助けを借りて供給ネットワークの供給電圧は、変換され、ほとんどの場合、所望の値に下げられます。低電圧はダイオードブリッジによって整流され、コンデンサフィルタによって平滑化されます。必要に応じて、半導体スタビライザーを整流器の後に配置します。

変圧器の電源には通常、線形スタビライザーが装備されています。このようなスタビライザーには、少なくとも2つの利点があります。これは、低コストであり、ハーネスの部品数が少ないことです。しかし、入力電圧のかなりの部分が制御トランジスタを加熱するために使用されるため、これらの利点は低効率によって食い尽くされます。これは、ポータブル電子デバイスへの電力供給にはまったく受け入れられません。

DC/DCコンバーター

機器がガルバニ電池またはバッテリーで駆動されている場合、DC/DCコンバーターの助けを借りてのみ目的のレベルへの電圧変換が可能です。

アイデアは非常に単純です。定圧は、原則として、数十キロヘルツ、さらには数百キロヘルツの周波数で変数に変換され、増加（減少）してから、整流されて負荷に供給されます。このようなコンバーターは、パルスコンバーターと呼ばれることがよくあります。

一例は、1.5Vから5Vへのブーストコンバーターで、コンピューターのUSBの出力電圧だけです。同様の低電力コンバーターはAliexpressで販売されています-http://ali.pub/m5isn。

米。 1.コンバーター1.5V/5V

パルスコンバータは、60..90％以内の高効率であるため、優れています。パルスコンバータのもう1つの利点は、入力電圧の範囲が広いことです。入力電圧を出力電圧より低くすることも、はるかに高くすることもできます。一般に、DC/DCコンバーターはいくつかのグループに分けることができます。

コンバーターの分類

下げる、英語の用語ではステップダウンまたはバック

これらのコンバータの出力電圧は、原則として入力電圧よりも低くなります。制御トランジスタを加熱するための特別な損失がなければ、12〜50Vの入力電圧でわずか数ボルトの電圧を得ることができます。このようなコンバータの出力電流は、負荷のニーズに依存し、負荷のニーズがコンバータの回路設計を決定します。

チョッパーバックコンバーターの別名。この単語の翻訳の1つはブレーカーです。技術文献では、バックコンバータは「チョッパー」と呼ばれることもあります。今のところ、この用語を覚えておいてください。

増加、英語の用語でステップアップまたはブースト

これらのコンバータの出力電圧は、入力電圧よりも高くなっています。たとえば、入力電圧が5Vの場合、出力で最大30Vの電圧が得られ、スムーズなレギュレーションと安定化が可能です。多くの場合、ブースターコンバーターはブースターと呼ばれます。

ユニバーサルコンバーター-SEPIC

これらのコンバータの出力電圧は、入力電圧が入力電圧よりも高いか低い場合に、所定のレベルに保持されます。入力電圧が大幅に変動する可能性がある場合に推奨されます。たとえば、自動車の場合、バッテリー電圧は9〜14Vの間で変動する可能性があり、12Vの安定した電圧が必要です。

反転コンバーター-反転コンバーター

これらのコンバータの主な機能は、出力で電圧を取得することです。逆極性電源に関して。たとえば、バイポーラ電源が必要な場合に非常に便利です。

上記のすべてのコンバータは、安定化または非安定化することができ、出力電圧を入力電圧に電気的に接続するか、電気的に電圧を絶縁することができます。それはすべて、コンバーターが使用される特定のデバイスに依存します。

DC / DCコンバータについてのさらなる話に移るには、少なくとも一般的な用語で理論を理解する必要があります。

チョッパーバックコンバーター-バックタイプコンバーター

その機能図を下図に示します。ワイヤーの矢印は、電流の方向を示しています。

図2。チョッパースタビライザーの機能図

入力電圧Uinは、入力フィルタ（コンデンサCin）に印加されます。トランジスタVTはキーエレメントとして使用され、高周波電流スイッチングを実行します。これは、MOSFET、IGBT、または従来のバイポーラトランジスタの場合があります。これらの詳細に加えて、回路には放電ダイオードVDと出力フィルタ（LCout）が含まれており、そこから電圧が負荷Rнに供給されます。

負荷がVTおよびLの要素と直列に接続されていることが簡単にわかります。したがって、回路はシーケンシャルです。電圧降下はどのように起こりますか？

パルス幅変調-PWM

制御回路は、一定の周波数または一定の周期で矩形パルスを生成しますが、これは本質的に同じことです。これらのパルスを図3に示します。

図3。衝動を制御する

ここで、tはパルス時間、トランジスタは開いており、tpは一時停止時間、トランジスタは閉じています。比率ti/Tは、デューティサイクルデューティサイクルと呼ばれ、文字Dで示され、%%または単に数字で表されます。たとえば、Dが50％の場合、D=0.5であることがわかります。

したがって、Dは0から1まで変化する可能性があります。D= 1の値では、キートランジスタは完全導通状態にあり、D = 0ではカットオフ状態で、簡単に言えば、閉じています。 D = 50％の場合、出力電圧は入力電圧の半分に等しくなることは容易に推測できます。

出力電圧のレギュレーションは、制御パルスtの幅を変更することによって、実際には係数Dを変更することによって行われることは明らかです。このレギュレーション原理は、（PWM）と呼ばれます。実質的にすべてインパルスブロック出力電圧が安定するのはPWMの助けを借りてです。

図2および6に示す回路では、PWMは「制御回路」というラベルの付いた長方形に「隠され」ており、いくつかの機能を実行します。追加機能。たとえば、ソフトスタート出力電圧、リモートアクティベーションまたはコンバータの短絡保護。

一般に、コンバーターは非常に広く使用されているため、電子部品のメーカーはあらゆる場面でPWMコントローラーの製造を開始しています。範囲が非常に広いので、それらをリストするだけで1冊の本が必要になります。したがって、ディスクリート要素上で、または「緩い」用語でよく言われるように、コンバーターを組み立てることは誰にも起こりません。

さらに、既製の小型電力変換器は、AliexpressまたはEbayで低価格で購入できます。同時に、アマチュアデザインにインストールする場合は、ボードへの入力と出力にワイヤをはんだ付けし、必要な出力電圧を設定するだけで十分です。

しかし、図3に戻ります。この場合、係数Dは、開いている時間（フェーズ1）または閉じている時間（フェーズ2）を決定します。これらの2つのフェーズでは、回路を2つの図で表すことができます。図は、このフェーズで使用されていない要素を示していません。

図4。フェーズ1

トランジスタが開いているとき、電源（ガルバニ電池、バッテリー、整流器）からの電流は通過します誘導チョーク L、負荷Rn、および充電コンデンサCout。この場合、電流は負荷を流れ、コンデンサCoutとインダクタLはエネルギーを蓄積します。インダクタのインダクタンスの影響により、電流iLは徐々に増加します。このフェーズはポンピングと呼ばれます。

負荷の電圧が所定の値（制御デバイスの設定によって決定される）に達した後、トランジスタVTが閉じ、デバイスは2番目のフェーズである放電フェーズに切り替わります。閉じたトランジスタは、存在しないかのように、図にはまったく示されていません。しかし、これはトランジスタが閉じていることを意味するだけです。

図5。フェーズ2

トランジスタVTが閉じているときは、電源が切断されているため、インダクタにエネルギーが補充されることはありません。インダクタンスLは、インダクタ巻線を流れる電流（自己誘導）の大きさと方向の変化を防ぐ傾向があります。

したがって、電流は即座に停止することはできず、「ダイオード負荷」回路を介して閉じます。このため、VDダイオードは放電ダイオードと呼ばれていました。原則として、これは高速ショットキーダイオードです。制御期間フェーズ2の後、回路はフェーズ1に切り替わり、プロセスが再び繰り返されます。最大電圧考慮される回路の出力では、入力と等しくすることができ、それ以上にすることはできません。ブーストコンバータは、入力電圧よりも高い出力電圧を得るために使用されます。

今のところ、チョッパーの2つの動作モードを決定するインダクタンスの実際の値を思い出すだけで済みます。インダクタンスが不十分な場合、コンバータは不連続電流のモードで動作しますが、これは電源にはまったく受け入れられません。

インダクタンスが十分に大きい場合、動作は連続電流のモードで行われ、出力フィルタを使用して許容レベルのリップルで定電圧を得ることができます。ブーストコンバータは、以下で説明する連続電流モードでも動作します。

効率をいくらか向上させるために、放電ダイオードVDはMOSFETトランジスタに置き換えられ、MOSFETトランジスタは適切なタイミングで制御回路によって開かれます。このようなコンバーターは同期と呼ばれます。コンバーターの電力が十分に大きい場合、それらの使用は正当化されます。

ステップアップまたはブーストコンバーター

ステップアップコンバータは、主に2つまたは3つのバッテリからの低電圧電源に使用され、一部の設計コンポーネントは、低消費電流で12〜15Vの電圧を必要とします。多くの場合、ブーストコンバータは簡潔かつ明確に「ブースター」という言葉と呼ばれます。

図6。ブーストコンバータの機能図

入力電圧Uinは入力フィルタCinに供給され、直列接続されたLとスイッチングトランジスタVTに供給されます。 VDダイオードはコイルの接続点とトランジスタのドレインに接続されています。負荷R1とシャントコンデンサCoutはダイオードのもう一方の端子に接続されています。

トランジスタVTは、チョッパー回路を説明するときに少し高く説明したように、調整可能なデューティサイクルDで安定した周波数制御信号を生成する制御回路によって制御されます（図3）。適切なタイミングでダイオードVDがキートランジスタからの負荷をブロックします。

キートランジスタが開いているとき、コイルLの出力は、スキームに従って、電源Uinの負極に接続されます。電源からの電流の増加（インダクタンスの影響に影響）がコイルとオープントランジスタを流れ、エネルギーがコイルに蓄積されます。

このとき、VDダイオードはスイッチング回路からの負荷と出力コンデンサをブロックし、それによって出力コンデンサがオープントランジスタを介して放電するのを防ぎます。この時点での負荷は、コンデンサCoutに蓄積されたエネルギーによって電力が供給されます。当然、出力コンデンサ両端の電圧は低下します。

出力電圧が指定された電圧（制御回路の設定によって決定される）よりわずかに低くなるとすぐに、キートランジスタVTが閉じ、インダクタに蓄積されたエネルギーがダイオードVDを介してコンデンサCoutを再充電し、負荷に給電します。。この場合、コイルLの自己誘導起電力が入力電圧に加算されて負荷に伝達されるため、出力電圧は入力電圧よりも大きくなります。

出力電圧が設定された安定化レベルに達すると、制御回路がトランジスタVTを開き、エネルギー蓄積フェーズからこのプロセスが繰り返されます。

ユニバーサルコンバーター-SEPIC（シングルエンド一次インダクターコンバーターまたは非対称に負荷された一次インダクターを備えたコンバーター）。

このようなコンバータは、主に負荷に電力がほとんどなく、入力電圧が出力電圧に対して上下に変化する場合に使用されます。

図7。 SEPICコンバータの機能図

これは、図6に示すブーストコンバータ回路と非常に似ていますが、コンデンサC1とコイルL2という追加の要素があります。電圧低減モードでのコンバータの動作を保証するのはこれらの要素です。

SEPICコンバータは、入力電圧が広範囲にわたって変化する場合に使用されます。例としては、4V-35Vから1.23V-32Vのブースト降圧電圧ステップアップ/ダウンコンバータレギュレータがあります。コンバーターが中国の店舗で販売されているのはこの名前であり、その回路は図8に示されています（画像をクリックすると拡大します）。

図8。回路図 SEPICコンバーター

図9に、主要な要素を指定したボードの外観を示します。

図9。 SEPICコンバーターの外観

この図は、図7による主要部品を示しています。2つのコイルL1L2の存在に注意してください。この記号により、これがSEPICコンバーターであると判断できます。

ボードの入力電圧は4〜35V以内にすることができます。この場合、出力電圧は1.23〜32V以内に調整できます。コンバーターの動作周波数は500kHzです。50x25x12 mmの小さな寸法で、ボードは最大25ワットの電力を供給します。最大3Aの最大出力電流。

しかし、ここで注意を払う必要があります。出力電圧が10Vに設定されている場合、出力電流は2.5A（25W）を超えることはできません。 5Vの出力電圧と最大電流 3Aの電力はわずか15Wになります。ここで重要なことは、それをやり過ぎないことです。最大許容電力を超えないか、許容電流を超えないようにしてください。

今日は、単純ないくつかの回路を検討します。単純なパルスDC-DC電圧コンバーター（ある値の定電圧から別の値の定電圧へのコンバーター）です。

優れたパルスコンバータとは何ですか。第一に、それらは高効率であり、第二に、それらは出力よりも低い入力電圧で動作することができます。パルスコンバータは次のグループに分けられます。

-下げる、上げる、反転する;
-安定化、非安定化;
-電気的に絶縁されている、絶縁されていない;
-入力電圧の範囲が狭く広い。

自家製のパルスコンバーターの製造には、専用の集積回路を使用するのが最善です。組み立てが簡単で、セットアップ時に気まぐれではありません。だから、ここにすべての好みのための14のスキームがあります：

このコンバータは50kHzの周波数で動作し、ガルバニック絶縁はT1トランスによって提供されます。T1トランスは2000NMフェライト製のK10x6x4.5リングに巻かれ、一次巻線-2x10ターン、二次巻線-2x70ターンのPEV-0.2を含みます。ワイヤー。トランジスタはKT501Bに交換できます。負荷がない場合、バッテリーからの電流は実質的に消費されません。