Зашто је повијање напона неопходно за уређаје са ниским напоном?

Razumevanje osnovne uloge povisnih konvertora u instalacijama sa niskim naponom

Prenosni senzori, mali IoT uređaji i neka automobilska elektronika su primeri uređaja sa niskim naponom koji se napajaju baterijama i USB-om, koji obezbeđuju izvore napajanja sa niskim naponom, kao što su 3,7 V litijum-jonske baterije i izvori napajanja od 5 V putem USB-a. Mnogi unutrašnji delovi, poput mikrokontrolera i modula za bežičnu komunikaciju, zahtevaju još veći napon od 12 V da bi funkcionalisali. Upravo tu dolaze do izražaja povisni konvertori. Povisni konvertori su DC-DC konvertori koji povećavaju niske ulazne napone na više, regulisane izlazne napone. Za razliku od nekih drugih metoda konverzije energije, povisni konvertori ne troše energiju nepotrebno i obezbeđuju stabilnu regulaciju izlaznog napona. To znači da uređaji sa niskim naponom dobijaju samo onoliko energije koliko im je potrebno za rad, pouzdano i bez prekida. Bez povisnih konvertora, uređaji sa niskim naponom uopšte ne bi mogli da rade, ili bi im rad bio loš usled nedovoljnog prigušenja napona.

Povećavači napona i problem nepodudaranja snage

Један од првих проблема са уређајима ниског напона је разлика између напона извора и стварних захтева компонената унутар уређаја. Узмимо, на пример, мали ношени уређај који користи батерију од 3,7V, али захтева напајање од 7,4V за Bluetooth модул ради ефикасне трансферне комуникације. Није проблем, повисивач напона ће преодолети ову препреку. Током фазе "укључено" у циклусу пребацивања, енергија се чува у индуктору, а током фазе "искључено" та енергија се ослобађа на вишем напону. Прекидач (транзистор у већини случајева) и механизам повратне спреге који контролише напон обезбеђује одржавање напона на излазу; приступање батерији која деградира резултује флуктуирањем улазног напона. Осетљиве компоненте уређаја и сама батерија биће изложени ризику оштећења услед нестабилног напона. Сензори ће показивати непредвидиво понашање, а губитак података ће се јавити код IoT уређаја. Одсуство громоздивих извора високог напона је последица способности повисивача напона да реши проблем неусаглашености напона.

Prednosti povećavača napona na uređajima sa niskim naponom

Уређаји са ниским напоном који штеде енергију, посебно они који раде на батерије, веома су важни за потрошаче. Корисници преносних сензора и безжичних слушалица очекују да ови уређаји раде сатима непрекидно након пуњења. Буст конвертери су корисни у оваквим ситуацијама. Квалитетни буст конвертери достигну ефикасност од 90%, што значи да се само мали део улазне енергије губи у облику топлоте. Ово је велика побољшања у односу на старије линеарне регулаторе напона који троше значајан део енергије при повећавању напона. На пример, када се линеарни регулатор користи за претварање 3,7V на 12V, енергија из батерије се губи у облику топлоте, због чега се животни век батерије драстично скраћује. Буст конвертери, напротив, минимизирају губитак енергије и користе је за продужење радног времена. Побољшани кориснички искуства значе да уређаји дуже трају након пуњења, а замена батерија је ређа, што уштеди време и новац и смањује отпад штетан за животну средину.

Аспекти и поузданост уређаја на ниском напону у различитим применама

Једна од многих употреба нисконапонских уређаја је у аутомобилима, где су изложени флуктуацијама температуре и нивоа напона. Друге употребе обухватају спољашње IoT сензоре који су изложени екстремним временским приликама. Без обзира на примену, поузданост је неопходна. Овде у игру улазе буст конвертери који осигуравају поузданост уређаја. Неколико буст конвертера долази са карактеристикама попут заштите од прекомерног напона, заштите од прекомерне струје и термалног искључења, што помаже да се спречи оштећење конвертера или уређаја прикљученог на њега. На пример, у аутомобилским применама, електронски системи у возилима могу изазвати скокове напона при покретању мотора. Буст конвертери који имају заштиту од прекомерног напона могу апсорбовати те скокове и заштитити нисконапонске уређаје попут GPS тракера. Штавише, буст конвертери су дизајнирани да издрже екстремне температуре, високе вибрације и друге неповољне услове средине, због чега су идеални за нисконапонске уређаје који се користе у индустријским или спољашњим применама. У стварном свету, без такве поузданости, нисконапонски уређаји би били неповезани.

Неопходна улога буст конвертера у уређајима са ниским напоном

Очекује се да ће потреба за буст конвертерима да расте, како се уређаји са ниским напоном настављају да развијају и добијају напредније функције са већим захтевима за енергијом, што захтева мања и лакша решења за претварање енергије. Размотрите напредне IoT уређаје, којима је потребно претварање напона за радио модул са вишим напоном како би подржали комуникацију на дужим растојањима и обраду више података. Буст конвертери су способни компактног дизајна и лаке конструкције. Како се на тржиште уводи све више уређаја са ниским напоном који користе обновљиве изворе енергије, као што су сензори напајани соларном енергијом, потреба за поузданним буст конвертерима за повећање напона постаје критичнија. Пошто се област електронике за напајање развија, корисност буст конвертера у уређајима са ниским напоном ће се повећавати, јер ће они постати ефикаснији, издржљивији и више универзални.