Poiché l'invenzione e l'uso di dispositivi tecnologici sono in aumento, il nostro bisogno di elettricità è anche in aumento. Per soddisfare questa esigenza di elettricità continua vengono introdotti vari metodi e sistemi. Tra i gadget e i dispositivi che utilizziamo, alcuni sono alimentati da Corrente AC mentre alcuni sono alimentati a corrente continua. Non tutti i dispositivi richiedono la stessa quantità di energia per funzionare. Ma l'alimentazione fornita alle famiglie tramite l'alimentazione principale è AC e di una quantità fissa di circa 240v. Quindi per azionare dispositivi che funzionano con corrente continua sono necessari alcuni convertitori. Per utilizzare solo una piccola quantità di alimentazione richiesta dall'alimentazione a 240 V, è necessario un altro tipo di circuito, ovvero il circuito Chopper.

Cos'è un circuito chopper?

I circuiti chopper sono noti come Convertitori da CC a CC . Analogamente ai trasformatori del circuito CA, i chopper vengono utilizzati per aumentare e diminuire la potenza CC. Cambiano la potenza CC fissa in potenza CC variabile. Usandoli, l'alimentazione CC fornita ai dispositivi può essere regolata sulla quantità richiesta.

Circuito chopper

Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento del chopper può essere compreso dallo schema del circuito sottostante. Il circuito è costituito da un file diodo semiconduttore , resistenza e un carico. Per tutti i tipi di circuito chopper, il valore della tensione di uscita è controllato dalla chiusura e apertura periodica degli interruttori utilizzati nel circuito.

Il chopper può essere visto come un interruttore ON / OFF che può collegare o scollegare rapidamente la sorgente per caricare la connessione. La CC continua è data come sorgente al chopper come Vs e la CC tagliata viene ottenuta attraverso il carico come V0.

Forme d'onda di tensione e corrente di uscita

Sopra sono la tensione di uscita e le forme d'onda della corrente di un circuito chopper. Dalla forma d'onda della tensione, si può vedere che durante il periodo di T_SUla tensione di carico V0 è uguale alla tensione di sorgente Vs. Ma quando l'intervallo T_OFFsi verifica, la tensione CC scende a zero, provocando un cortocircuito del carico.

Forme d'onda di tensione e corrente di uscita

Nella forma d'onda corrente, si può vedere che durante l'intervallo T_SUla corrente di carico sale al valore massimo. Durante l'intervallo T_OFF, la corrente di carico decade. In T_OFFcondizione il chopper è spento quindi la tensione di carico diventa zero. Ma la corrente di carico scorre attraverso il diodo FD, rendendo il carico in cortocircuito.

Pertanto, la tensione CC tagliata viene prodotta al carico. La forma d'onda della corrente è continua e aumenta durante T_SUstato e decade durante T_OFFstato.

Classificazione di Chopper

In base al loro principio di funzionamento e al tipo di sorgente, i chopper di tensione sono di vario tipo. La classificazione principale del chopper è il chopper DC e il chopper AC Link. In base al processo di commutazione sono classificati come chopper a commutazione naturale e chopper a commutazione forzata.

Il chopper a commutazione forzata è ulteriormente classificato come chopper Jones, chopper Morgan. In base ai valori della tensione di uscita, i chopper sono classificati come chopper step-down, chopper step-up, chopper step-up / down. In base alla perdita di potenza verificatasi al momento della commutazione, i chopper sono classificati come Hard Switched e Soft Switch.

1). Chopper AC Link

In questa classificazione del chopper avviene l'inversione di tensione. Qui la tensione CC viene convertita in CA con l'aiuto di un inverter. Ora questo AC viene passato attraverso trasformatori step-down o step-up. L'uscita dai trasformatori viene nuovamente convertita in CC da un raddrizzatore. Gli chopper di collegamento CA sono molto voluminosi e occupano una grande quantità di spazio.

2) .DC Chopper

Il chopper DC funziona Tensione continua . Funzionano come trasformatori step up e step down sulla tensione CC. Possono convertire la tensione CC costante costante in un valore superiore o inferiore in base al tipo.

I chopper DC sono dispositivi più efficienti, veloci e ottimizzati. Questi possono essere incorporati su chip elettronici. Forniscono un controllo regolare della tensione CC.

Diversi tipi di circuiti chopper

L'elemento principale in base al quale sono classificati i chopper è il semiconduttore utilizzato nel circuito del chopper. In base al posizionamento di questo semiconduttore, i chopper possono essere fatti funzionare in una qualsiasi delle condizioni dei quattro quadranti. A seconda del quadrante di funzionamento, i chopper sono classificati come Tipo A, B, C, D ed E.

Il chopper di tipo A funziona nel primo quadrante. In questo chopper, la tensione e la corrente sono entrambe positive e fluiscono nella stessa direzione. Alimentazione dalla sorgente al carico e la tensione di uscita media è inferiore alla tensione CC di ingresso.
Il chopper di tipo B funziona nel secondo quadrante. Qui la tensione di carico è positiva e la corrente è negativa. La potenza scorre dal carico alla sorgente. Questo chopper è noto anche come chopper step-up.
Il chopper di tipo C è formato dal collegamento in parallelo di chopper di tipo A e di tipo B.
Il chopper di tipo D è il chopper di tipo B a due quadranti e il chopper di tipo E è il quarto chopper a gradiente.

Step Up Chopper

Il chopper step-up funziona come un trasformatore step-up in corrente continua. Questo chopper viene utilizzato quando la tensione CC in uscita deve essere superiore alla tensione in ingresso.

Il principio di funzionamento di un trituratore elevatore può essere spiegato dallo schema sopra. Nel circuito, un grande induttore L è collegato in serie alla tensione di alimentazione. Condensatore mantiene la tensione di uscita continua al carico. Il diodo impedisce il flusso di corrente dal carico alla sorgente.

Step up Chopper

Quando il chopper è acceso, la tensione di alimentazione VS viene applicata al carico. V0 = VS e l'induttore inizia ad accumulare energia. In questa condizione la corrente di carico sale da Imin a Imax.

Quando il chopper è spento, la tensione di alimentazione prende il percorso da L - D - Carico - VS. Durante questo periodo l'induttore scarica l'e.m.f immagazzinata attraverso il diodo D al carico. Quindi la tensione totale al carico V0 = VS + Ldi / dt che è maggiore della tensione di ingresso. Cambiamenti attuali da Imax a Imin.

Aumenta la forma d'onda corrente del chopper

Aumenta le equazioni Chopper

Il chopper step-up è noto anche come chopper boost. Le applicazioni dei chopper step up includono la carica della batteria e come amplificatore di tensione.

Applicazioni di Chopper

I convertitori da CC a CC vengono applicati per molte applicazioni come in

Alimentatore in modalità commutata Sistema.
nei motori CC come regolatori di velocità.
Booster di tensione continua.
Caricabatterie.
Sistemi ferroviari.
Auto elettriche ecc ...

I chopper vengono utilizzati anche nei sistemi di elaborazione del segnale. Nei chopper, la tensione di uscita può essere controllata utilizzando molte tecniche diverse come la modulazione di larghezza di impulso, la modulazione di frequenza, la frequenza variabile, la larghezza di impulso variabile, il controllo CLC, ecc. circuito chopper nell'elaborazione del segnale?