Spis treści:
Měnič step up je zařízení navržené k zvyšování úrovně vstupního napětí (zdrojového napětí) na stanovenou úroveň.
Co je to step-up měnič?
Měnič step up (step-up converter) patří do skupiny zařízení označovaných jako výkonové elektronické měniče. Jejich úkolem je účinně a bezpečně převést zdrojové stejnosměrné napětí (vstupní napětí) na odpovídající vyšší výstupní napětí.
V každodenním použití step-up měniče umožňují efektivní napájení proudových spotřebičů, které vyžadují vyšší napětí, než je napětí zdroje. Celá konstrukce síťových zdrojů, které se vyznačují pulzním provozem, je založena na měničích zvyšujících vstupní napětí.
Step up měniče - základní informace
Princip činnosti pulzních měničů spočívá v cyklickém zapínání a vypínání. Tyto procesy probíhají tak rychle, že nemají vliv na připojené spotřebiče energie. Jaká je největší výhoda měničů s nárůstem výkonu? Především minimální ztráty výkonu a malá produkce tepla ve srovnání s lineárními stabilizátory pracujícími při stejném zatížení a za stejných podmínek.
Měniče, které zvyšují napájecí napětí, se skládají mimo jiné z kondenzátorů s různou kapacitou, které fungují jako filtry pro vyhlazení průběhu výstupního napětí. Cívka (tlumivka) naproti tomu slouží jako zásobník. Cívka ukládá energii, když je měnič připojen k napájení. Tato elektronická součást vyžaduje nabíjení. Nabíjecí cívka bohužel znemožňuje napájení spotřebičů připojených ke střídači. Aby se zabránilo kolísání výstupního napětí, a tím nestabilnímu provozu připojených obvodů, používají výrobci měničů již zmíněné kondenzátory. Energie uložená v cívce se zase uvolní při odpojení napájení.
Provoz měniče napětí řídí řídicí jednotka (obvykle integrovaný obvod). Tranzistor MOSFET je zase zodpovědný za klíčování, elektronickou součástku, která umožňuje vést i velmi vysoké proudy s prakticky nepostřehnutelnými energetickými ztrátami. Další pasivní elektronickou součástkou je křemíková dioda, která má za úkol řídit tok proudu v obvodu správným směrem.
Co ještě stojí za to vědět o měničích napětí?
Impulsní měniče napětí, přesněji řečeno jejich cívky, se cyklicky zapínají na zdroj. Napětí cívky se přičítá ke zdrojovému napětí (vstupnímu napětí) a měnič tak zvýší napětí na určitou úroveň (např. na 25 V).
Impulsní měniče napětí se vyznačují vysokou účinností 70 % až 90 %. V praxi to znamená, že většina vstupního výkonu je k dispozici na výstupu. Vybrané modely mají účinnost 95 %.
Na co se zaměřit při výběru měniče napětí?
Zdrojové měniče napětí se liší konstrukcí, výstupním proudem, rozsahem pracovních teplot a dalšími elektrickými parametry. Vzhledem k tolika proměnným neexistuje univerzální posilovač napětí, který by poskytoval stabilní a bezpečné napájení jakémukoli spotřebiči proudu.
Při výběru měničů zvyšujících napětí je třeba věnovat zvláštní pozornost rozsahu zdrojového napětí a rozsahu výstupního napětí (v případě měničů vybavených regulátorem napětí). Dalším technickým parametrem je maximální výstupní proud. U malých zvyšovacích měničů tento parametr kolísá v rozmezí několika set miliampérů. DIY projekty nebo hotové step-up měniče tohoto typu jsou většinou vybaveny goldpin konektory.
Naproti tomu měniče s proudovou kapacitou v řádu několika ampérů mají integrované šroubové konektory nebo otvory umístěné na desce plošných spojů. Vybrané obvody pro zvýšení vstupního napětí jsou například vybaveny čtyřmi vodiči a šesti otvory pro pájecí konektory s rastrem 2,54 mm.
Vysoce výkonné zvyšovací měniče
Střídače s výkonem 100 W a více se obvykle označují jako výkonné střídače. Používají se mimo jiné v automobilech, kde převádějí stejnosměrné napětí 12 V na střídavé napětí 230 V. Automobilové měniče umožňují bezpečné napájení zařízení, která ke svému provozu potřebují například střídavé napětí 230 V ze zásuvky zapalovače cigaret. Dalším způsobem napájení měniče je jeho připojení přímo k baterii. V tomto případě zásuvka automobilu neomezuje kapacitu měniče (pokud je vyšší než maximální proudová kapacita zásuvky zapalovače cigaret).
Vybrané vysoce výkonné zvyšovací měniče lze použít ke zvýšení napětí elektrické instalace z 24 V DC na 230 V AC. Zařízení tohoto typu se ideálně hodí mj. pro. v nákladních automobilech. Za zmínku stojí zejména univerzální měniče napětí, které lze napájet z elektrických instalací 12 V DC i 24 V DC a které na výstupu poskytují stabilní střídavé napětí 230 V. Přístroje tohoto typu jsou zpravidla vybaveny ochranou proti přepětí, přetížení a přehřátí. Aktivní chlazení v podobě jednoho nebo více ventilátorů zajišťuje účinný odvod tepla. Plná sinusoida (sinusový průběh napětí) navíc zaručuje stabilní a spolehlivý provoz i u náročných proudových spotřebičů.
Při výběru konkrétního modelu vysoce výkonného krokového měniče je třeba v první řadě zvážit rozsah vstupního napětí a výkon jednotky. Výrobci měničů často uvádějí 3 “typy” výkonu. První je maximální výkon, druhý je okamžitý výkon a třetí je popsán jako trvalý výkon. Poslední parametr je nejdůležitější, protože informuje uživatele o tom, s jakým maximálním zatížením může střídač trvale pracovat, aniž by hrozilo riziko spojené mj. s následujícími faktory s přetížením.
