Menjadi pengatur pensuisan , litar ini sangat cekap dan tidak akan membazir atau menghilangkan tenaga, tidak seperti pengawal selia linear seperti IC 7812, atau IC LM317 atau IC LM338.
Mengapa Pengawal Selia Linear seperti 7812, LM317 dan LM338 adalah Penukar Langkah Ke Bawah?
Pengawal selia linear seperti 7812 dan LM317 dianggap sebagai penukar langkah turun yang tidak cekap kerana ciri operasinya.
Dalam pengawal selia linear, lebihan voltan masukan mengalami pelesapan dalam bentuk haba. Ini menunjukkan bahawa penurunan voltan antara terminal input dan output hanya 'dibakar' sebagai tenaga terbuang. Pengatur linear berfungsi dengan bertindak sebagai perintang berubah-ubah, melaraskan rintangannya untuk menghilangkan tenaga lebihan dan mengawal voltan keluaran.
Proses pelesapan ini membawa kepada kehilangan kuasa yang besar dan kecekapan yang rendah. Kecekapan pengawal selia linear ditentukan oleh nisbah kuasa keluaran kepada kuasa input. Apabila perbezaan voltan input-output meningkat, kuasa yang hilang sebagai haba, iaitu perbezaan voltan yang didarab dengan arus keluaran, juga meningkat. Akibatnya, kecekapan berkurangan apabila perbezaan voltan antara input dan output meningkat.
Sebagai contoh, apabila menggunakan pengawal selia linear untuk mengawal input 24 V ke 12 V, lebihan 12 V dilesapkan sebagai haba. Ini boleh mengakibatkan pembaziran kuasa yang besar dan memerlukan mekanisme penyejukan tambahan dalam aplikasi yang melibatkan kuasa tinggi.
Sebaliknya, menukar pengawal selia (seperti penukar wang ) adalah lebih cekap untuk penukaran langkah ke bawah. Mereka menggunakan gabungan induktor, kapasitor, dan suis untuk menukar voltan dengan cekap.
Pengawal selia pensuisan menyimpan tenaga semasa satu fasa kitaran pensuisan dan menyampaikannya semasa yang lain, dengan itu meminimumkan pelesapan tenaga sebagai haba. Bergantung pada reka bentuk khusus, pensuisan pengawal selia boleh mencapai kecekapan antara 80-95% atau lebih tinggi.
Ringkasnya, walaupun pengawal selia linear seperti 7812 dan LM317 adalah mudah dan kos efektif, ia bukanlah pilihan yang paling cekap untuk penukaran langkah ke bawah apabila kecekapan kuasa menjadi kebimbangan yang ketara.
Penerangan Litar
Rajah di bawah menunjukkan rajah asas penukar 24 V hingga 12 V.
Pengawal selia pensuisan yang digunakan ialah model biasa daripada Motorola: µA78S40.
Rajah berikut menunjukkan struktur dalaman litar bersepadu ini, yang merangkumi pelbagai komponen yang diperlukan untuk pengawal selia pensuisan: pengayun, flip-flop, pembanding, sumber rujukan voltan, pemacu dan transistor pensuisan.
Selain itu, terdapat penguat operasi yang tidak diperlukan untuk aplikasi ini. Penapisan dan pelicinan bekalan kuasa dikendalikan oleh kapasitor C3 hingga C7.
Kapasitor C1 menentukan kekerapan pengayun, manakala perintang R1, R5, dan R6 membantu mengehadkan arus keluaran penukar.
Voltan merentasi perintang R1 adalah berkadar dengan arus yang dibekalkan oleh penukar.
Dengan menetapkan perbezaan voltan kira-kira 0.3 V antara pin 13 dan 14 µA78S40, perintang R6 dan R7 mencipta pembahagi voltan, membenarkan pengehadan arus berlaku pada sekitar 5A.
Sumber rujukan voltan, dipisahkan oleh kapasitor C2, tersedia pada pin 8 IC1.
Voltan rujukan ini digunakan pada input bukan penyongsangan pembanding dalaman IC1. Input penyongsangan ditetapkan kepada potensi berkadar dengan voltan keluaran penukar.
Untuk mengekalkan voltan keluaran malar, pembanding mengawal peringkat keluaran IC1.
Kedua-dua input pembanding dikekalkan pada potensi yang sama, dan voltan keluaran diberikan oleh formula berikut:
Vs = 1.25 * [1 + (R4 + Aj1) / R5].
Perintang boleh laras Aj1 membolehkan untuk melaraskan voltan keluaran penukar dalam julat +10V hingga +15V.
Kedua-dua transistor keluaran membentuk pasangan Darlington, dan pensuisan berturut-turut dikawal oleh flip-flop selari dengan ayunan kapasitor C1.
Digabungkan dengan get AND, flip-flop ini dikawal oleh pembanding untuk melaraskan masa pengaliran peringkat keluaran µA78S40 dan mengekalkan voltan keluaran malar.
Keadaan tepu atau terhalang transistor T1 mengikuti keadaan pasangan Darlington IC1. Apabila peringkat keluaran IC1 tepu, transistor T1 dipincang, dan arus asasnya dihadkan oleh perintang R2.
Perintang R3, bersama-sama dengan perintang R9, membentuk pembahagi voltan, mengehadkan voltan VBE transistor T1 pada permulaan proses pensuisan.
Transistor T1, bertindak sebagai model Darlington, berkelakuan sebagai suis terbuka atau tertutup pada frekuensi pengayun µA78S40.
Induktor L1 membenarkan penurunan voltan dari 24V ke 12V menggunakan sifat induktansi. Dalam keadaan mantap, apabila transistor T1 tepu, voltan +12V digunakan merentasi induktor L1.
Semasa fasa ini, induktansi menyimpan tenaga, yang dikeluarkan apabila voltan yang digunakan hilang. Oleh itu, apabila transistor T1 disekat, induktor L1 cenderung untuk mengekalkan arus yang mengalir melaluinya.
Diod D1 menjadi konduktif, dan daya gerak balas balas -12V muncul merentasi induktor L1.
