kurs-zasilania-5

Stabilizatory impulsowe

3. Stabilizatory Step-Up (Boost generator)

step-up1

Zasada działania w tym przypadku jest również prosta. Gdy tranzystor zamyka obwód (jest w stanie przewodzenia) to na cewce L1 odkłada się energia (prąd). W tym momencie przepływ prąd jest tylko na L1  i D1. W momencie rozwarcia tranzystora, na cewce generowane jest napięcie, które przez diodę D1 jest podawane do kondensatora, który się w ten sposób ładuje. W taki sposób wartość napięcia na kondensatorze może być wielokrotnie wyższa od napięcia wejściowego. Cały proces najlepiej obrazuje grafika poniżej:

step-up-cykl

4. Stabilizatory odwracające (Flyback generator) 

odwracajacy-1

 

Zasada działania tego stabilizatora jest następująca. Gdy tranzystor przewodzi to na cewce narasta prąd- podobna sytuacja jak wyżej. Lecz po wyłączeniu tranzystora następuje zaciągnięcie przez cewkę prądu z kondensatora, ponieważ według warunku ciągłości prądu w cewce potencjał w punkcie A musi być ujemny i na tyle duży, aby doszło do przepływu prądu.

 

5. Przykład stabilizatora impulsowego Step-Up na bazie układu LM2596

Teraz czas sprawdzić jak stabilizator impulsowy działa w praktyce. Zostanie wykorzystana dosyć popularna przetwornica LM2596 w funkcji stabilizatora Step-Down. Schemat tego układu załączam poniżej:

lm2596uklad

Pin 5. układu jest podłączony do GND, zatem układ jest wprowadzony w tryb pracy. Na samym początku Ustawimy sobie napięcie wyjściowe na 3,3V. Zobaczmy zatem od której wartości napięcia wejściowego układ zaczyna stabilizować napięcie wyjściowe.

dane-1

Jak widzimy, układ nabiera swoich właściwości przy napięciu wejściowym równym ok 3,9V (pomiar nr 8). Natomiast ciekawa sprawa dzieje się przy napięciach od 1-3V napięcia wejściowego. W tym przedziale układ w ogóle nie stabilizuje napięcia. Ma to swoje uzasadnienie, które znajdziemy w nocie katalogowej:

lm2596-minzasilanie

Jest to wykres minimalnego napięcia zasilania względem temperatury złącza. Jak widać Przy temperaturze około 100 stopni Celsjusza układ potrzebuje minimalnie 3V aby działać, w przeciwnym wypadku układ działa jak powyżej.

Zobaczmy teraz jak układ będzie działać przy obciążeniu. Jako obciążenie zastosowałem-klasycznie już- rezystor o wartości 16 ohm.

Otrzymane wyniki są następujące:

dane

 

Jak widzimy po powyższych wynikach, układ osiągnął zaprogramowane napięcie przy napięciu wejściowym równym ok 4,5- 5V, a dropout voltage wynosił odpowiednio 1,2-1,7V . Przy tych pomiarach sprawność układu sięgała nawet do 86%. Im napięcie wejściowe było wyższe tym sprawność układu spadała.

n-f-uwe

Jak pamiętamy z wstępu do tego układu, to wydajność jest mniej więcej taka, jaką przewiduje producent dla tego zakresu napięcia wyjściowego czyli pomiędzy 68% a 74%:

lm2596-sprawnosc

Skok sprawności do 86% może wynikać z błędu pomiarowego. Natomiast ciekawie sprawa się ma przy częstotliwości przełączania. Według producenta, maksymalna częstotliwość wynosi 173kHz, natomiast przy pomiarach nr 12-15 częstotliwość przełączania przekroczyła wartość podaną przez producenta, a przy pomiarze 13. wartość ta była dwukrotnie większa.

P70320-214401