Przetwornice impulsowe w pigułce – część 2

W kilkuczęściowym artykule próbuję Cię przekonywać, że i podstawowe zasady działania, i praktyczne wykorzystanie przetwornic jest bardzo proste W pierwszej części artykułu (S001) omówiliśmy przetwornice podwyższające. Teraz w drugiej omówimy przetwornice obniżające i fabryczne moduły takich przetwornic.

Przetwornica obniżająca

Podstawowa zasada działania wszystkich podstawowych przetwornic jest zaskakująco prosta. Otóż podstawą są fundamentalne właściwości cewki indukcyjnej, która podobnie jak kondensator, może gromadzić energię (gdy prąd rośnie) i zgromadzoną energię oddawać (gdy prąd maleje). Zmiany napięć na cewce dokonuje się przez zmianę współczynnika wypełnienia impulsów na nią podawanych, a to związane jest z faktem, że cewka przy zmianach prądu wytwarza napięcie samoindukcji. Potocznie mówimy, że cewka nie lubi zmian prądu i że na zmiany prądu reaguje wytwarzaniem napięcia samoindukcji o wartości proporcjonalnej do szybkości zmian prądu. Te napięcia samoindukcji, wytwarzane na indukcyjności cewki można regulować przez zmianę współczynnika wypełnienia impulsów sterujących kluczem K (tranzystorem). I właśnie odpowiednia regulacja współczynnika wypełnienia impulsów pozwala na regulację i stabilizację napięcia wyjściowego.

Jeżeli w przetwornicy obniżającej według rysunku 1 współczynnik wypełnienia jest równy zeru, czyli gdy klucz K jest stale rozwarty (gdy tranzystor nie przewodzi), wtedy napięcie UO na obciążeniu jest oczywiście równe zeru.

W odwrotnej sytuacji, gdy wypełnienia D wynosi jeden (100%), czyli gdy klucz K stale jest zwarty (tranzystor MOSFET ciągle przewodzi), wtedy napięcie z baterii przechodzi przez cewkę L na wyjście i napięcie wyjściowe UO jest równe napięciu baterii (pomijając spadek napięcia na rezystancji drutu cewki L). Obecność diody D niczego wtedy nie zmienia, bo jest ona spolaryzowana zaporowo.

(…) ciach!

To jest tylko początek, zapowiedź artykułu, którego pełna wersja ukazała się z numerze styczniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 1/2023). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 1/2023 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki