Ямар төхөөрөмжүүд зөвхөн DC дээр ажилладаг вэ? Тогтмол гүйдлээр ажилладаг электроникийн иж бүрэн гарын авлага

Бидний улам бүр цахилгаанжсан ертөнцөд хувьсах гүйдэл (AC) ба тогтмол гүйдэл (Тогтмол гүйдэл) хоёрын ялгааг ойлгох нь урьд өмнө хэзээ ч илүү чухал байгаагүй. Ихэнх гэр ахуйн цахилгаан эрчим хүч хувьсах гүйдэл хэлбэрээр ирдэг бол орчин үеийн өргөн хүрээний төхөөрөмжүүд нь зөвхөн тогтмол гүйдлийн хүчээр ажилладаг. Энэхүү гүн гүнзгий гарын авлага нь зөвхөн тогтмол гүйдлийн төхөөрөмжүүдийн орчлон ертөнцийг судалж, тэдгээр нь яагаад шууд гүйдэл шаарддаг, тэдгээрийг хэрхэн хүлээн авдаг, хувьсах гүйдлийн төхөөрөмжөөс юугаараа ялгаатай болохыг тайлбарладаг.

DC болон хувьсах гүйдлийн хүчийг ойлгох

Үндсэн ялгаа

Яагаад зарим төхөөрөмжүүд зөвхөн DC дээр ажилладаг

1. Хагас дамжуулагчийн байгаль: Орчин үеийн электроник нь тогтвортой хүчдэл шаарддаг транзистор дээр тулгуурладаг
2. Туйлшралын мэдрэмж: LED гэх мэт бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь зөвхөн зөв +/- чиглэлтэй ажилладаг
3. Батерейны нийцтэй байдал: DC батерейны гаралтын шинж чанартай таарч байна
4. Нарийвчлалын шаардлага: Дижитал хэлхээнд чимээ шуугиангүй эрчим хүч шаардлагатай

Зөвхөн DC-д ажилладаг төхөөрөмжүүдийн ангилал

1. Зөөврийн цахилгаан хэрэгсэл

Эдгээр хаа сайгүй байдаг төхөөрөмжүүд нь зөвхөн DC-д ажилладаг төхөөрөмжүүдийн хамгийн том ангиллыг төлөөлдөг:

• Ухаалаг утас ба таблетууд
  • 3.7-12V тогтмол гүйдлээр ажиллана
  • USB цахилгаан дамжуулах стандарт: 5/9/12/15/20V DC
  • Цэнэглэгч нь хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргадаг ("гаралтын" үзүүлэлт дээр харагдана)
• Зөөврийн компьютер, зөөврийн компьютер
  • Ихэвчлэн 12-20V тогтмол гүйдэлтэй ажилладаг
  • Цахилгаан тоосго нь AC-DC хувиргалтыг гүйцэтгэдэг
  • USB-C цэнэглэх: 5-48V DC
• Дижитал камерууд
  • Лити батерейнаас 3.7-7.4V тогтмол гүйдэлтэй
  • Зургийн мэдрэгч нь тогтвортой хүчдэл шаарддаг

Жишээ: iPhone 15 Pro нь хэвийн ажиллагааны үед 5V DC ашигладаг бөгөөд хурдан цэнэглэх үед 9V DC-г хүлээн авдаг.

2. Автомашины электроник

Орчин үеийн тээврийн хэрэгсэл нь үндсэндээ тогтмол гүйдлийн цахилгаан систем юм.

• Мэдээлэл, зугаа цэнгэлийн системүүд
  • 12V/24V тогтмол гүйдлийн ажиллагаа
  • Мэдрэгчтэй дэлгэц, навигацийн төхөөрөмж
• ECU (хөдөлгүүрийн хяналтын нэгж)
  • Маш чухал тээврийн хэрэгслийн компьютерууд
  • Цэвэр тогтмол гүйдлийн хүчийг шаарддаг
• LED гэрэлтүүлэг
  • Урд гэрэл, дотоод гэрэл
  • Ихэвчлэн 9-36V DC

Сонирхолтой баримт: Цахилгаан машинууд нь 400В батерейны хүчийг 12V болгон багасгахын тулд DC-DC хувиргагчийг агуулдаг.

3. Сэргээгдэх эрчим хүчний систем

Нарны суурилуулалт нь тогтмол гүйдлийн хүчнээс ихээхэн хамаардаг:

• Нарны хавтан
  • Тогтмол гүйдлийн цахилгааныг байгалийн аргаар үүсгэнэ
  • Ердийн самбар: 30-45V тогтмол гүйдлийн нээлттэй хэлхээ
• Батерейны банкууд
  • Эрчим хүчийг тогтмол гүйдлийн хэлбэрээр хадгалах
  • Хар тугалга-хүчил: 12/24/48V DC
  • Лити-ион: 36-400V+ DC
• Цэнэглэгч хянагч
  • MPPT/PWM төрлүүд
  • DC-DC хувиргалтыг удирдах

4. Харилцаа холбооны тоног төхөөрөмж

Сүлжээний дэд бүтэц нь DC найдвартай байдлаас хамаарна:

• Cell Tower Electronics
  • Ихэвчлэн -48V DC стандарт
  • Нөөц батерейны систем
• Шилэн кабелийн терминалууд
  • Лазер драйверууд нь DC шаарддаг
  • Ихэнхдээ 12V эсвэл 24V DC
• Сүлжээний унтраалга/чиглүүлэгч
  • Мэдээллийн төвийн тоног төхөөрөмж
  • 12V/48V DC цахилгаан тавиур

5. Эмнэлгийн хэрэгсэл

Хүнд тусламж үйлчилгээний тоног төхөөрөмж нь ихэвчлэн DC ашигладаг:

• Өвчтөний мониторууд
  • ЭКГ, ЭЭГ аппаратууд
  • Цахилгаан дуу чимээний дархлаа хэрэгтэй
• Зөөврийн оношлогоо
  • Хэт авианы сканнерууд
  • Цусны анализаторууд
• Суулгах төхөөрөмж
  • Зүрхний аппарат
  • Нейростимуляторууд

Аюулгүй байдлын тэмдэглэл: Эмнэлгийн тогтмол гүйдлийн систем нь өвчтөний аюулгүй байдлыг хангах үүднээс тусгаарлагдсан тэжээлийн хангамжийг ихэвчлэн ашигладаг.

6. Үйлдвэрийн хяналтын системүүд

Үйлдвэрийн автоматжуулалт нь DC дээр тулгуурладаг:

• PLC (Програмчлагдах логик хянагч)
  • 24V DC стандарт
  • Дуу чимээнд тэсвэртэй ажиллагаа
• Мэдрэгч ба идэвхжүүлэгч
  • Ойролцоох мэдрэгч
  • Соленоид хавхлагууд
• Робот техник
  • Серво мотор хянагч
  • Ихэнхдээ 48V DC системүүд

Эдгээр төхөөрөмжүүд яагаад хувьсах гүйдлийг ашиглаж чадахгүй байна вэ?

Техникийн хязгаарлалт

1. Туйлшралыг эргүүлэх гэмтэл
   • Диодууд, транзисторууд хувьсах гүйдлээр бүтэлгүйтдэг
   • Жишээ нь: LED нь анивчдаг/үлээдэг
2. Цагийн хэлхээний тасалдал
   • Дижитал цаг нь тогтмол гүйдлийн тогтвортой байдалд тулгуурладаг
   • AC нь микропроцессорыг дахин тохируулдаг
3. Дулаан үүсгэх
   • Хувьсах гүйдэл нь багтаамж/индуктив алдагдал үүсгэдэг
   • DC нь эрчим хүчний үр ашигтай дамжуулалтыг хангадаг

Гүйцэтгэлийн шаардлага

DC төхөөрөмжүүдийн эрчим хүчний хувиргалт

Хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдлийн хувиргах аргууд

1. Ханын адаптерууд
   • Жижиг электроникийн хувьд түгээмэл байдаг
   • Шулуутгагч, зохицуулагч агуулсан
2. Дотоод цахилгаан хангамж
   • Компьютер, зурагт
   • Шилжүүлэн суулгах загварууд
3. Тээврийн хэрэгслийн систем
   • Генератор + Шулуутгагч
   • EV батерейны удирдлага

DC-ээс DC-д хувиргах

Хүчдэлийг тохируулахын тулд ихэвчлэн шаардлагатай байдаг:

• Бак хөрвүүлэгчид(Доошоо)
• Хөрвүүлэгчийг нэмэгдүүлэх(Үе шат)
• Бак-Өсгөх(Хоёр чиглэл)

Жишээ нь: USB-C зөөврийн компьютер цэнэглэгч нь шаардлагатай бол 120V AC → 20V DC → 12V/5V DC-г хувиргаж болно.

Хөгжиж буй DC-ээр ажилладаг технологиуд

1. DC бичил сүлжээ

• Орчин үеийн байшингууд хэрэгжиж эхэлж байна
• Нар, батерей, тогтмол гүйдлийн цахилгаан хэрэгслийг хослуулсан

2. USB цахилгаан дамжуулах

• Илүү өндөр ватт хүртэл өргөжүүлэх
• Ирээдүйн боломжит байшингийн стандарт

3. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн экосистем

• V2H (Тээврийн хэрэгсэлээс гэр рүү) DC дамжуулалт
• Хоёр чиглэлтэй цэнэглэлт

Зөвхөн DC-д ажилладаг төхөөрөмжүүдийг тодорхойлох

Шошгоны тайлбар

Хайх:

• "Зөвхөн DC" тэмдэглэгээ
• Туйлшралын тэмдэг (+/-)
• ~ эсвэл ⎓гүй хүчдэлийн заалтууд

Эрчим хүчний оролтын жишээ

1. Баррель холбогч
   • Чиглүүлэгч, монитор дээр нийтлэг байдаг
   • Төвийн эерэг/сөрөг асуудлууд
2. USB портууд
   • Үргэлж тогтмол гүйдлийн хүч
   • 5V суурь (PD-тэй 48V хүртэл)
3. Терминал блокууд
   • Аж үйлдвэрийн тоног төхөөрөмж
   • +/- тодорхой тэмдэглэгдсэн

Аюулгүй байдлын талаар анхаарах зүйлс

DC-Тусгай аюул

1. Арк тэжээл
   • Тогтмол гүйдлийн нум нь хувьсах гүйдэл шиг өөрөө унтардаггүй
   • Тусгай таслагч шаардлагатай
2. Туйлшралын алдаа
   • Урвуу холболт нь төхөөрөмжийг гэмтээж болно
   • Холбохын өмнө дахин шалгана уу
3. Батерейны эрсдэл
   • DC эх үүсвэрүүд нь өндөр гүйдэл дамжуулах боломжтой
   • Лити батерейны галын аюул

Түүхийн хэтийн төлөв

Эдисон (ДС) ба Тесла/Вестингхаус (АС) хоёрын хооронд өрнөсөн “Гүйдлийн дайн” эцэст нь хувьсах гүйдэл дамжуулалтад ялалт байгуулсан боловч DC нь төхөөрөмжийн салбарт эргэн иржээ:

• 1880-аад он: Анхны тогтмол гүйдлийн цахилгаан сүлжээ
• 1950-иад он: Хагас дамжуулагчийн хувьсгал DC-ийг илүүд үздэг
• 2000-аад он: Дижитал эрин үе нь DC-ийг давамгайлж байна

DC эрчим хүчний ирээдүй

Тренд нь тогтмол гүйдлийн хэрэглээг нэмэгдүүлэхийг санал болгож байна:

• Орчин үеийн электроникийн хувьд илүү үр дүнтэй
• Сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийн тогтмол гүйдлийн гаралт
• 380V тогтмол гүйдлийн хуваарилалтыг ашигладаг дата төвүүд
• Өрхийн боломжит DC стандартыг боловсруулах

Дүгнэлт: DC давамгайлсан ертөнц

Хувьсах гүйдэл цахилгаан дамжуулах тулалдаанд ялсан бол DC нь төхөөрөмжийн ажиллагааны төлөөх дайнд ялсан нь тодорхой. Таны халаасанд байгаа ухаалаг утаснаас эхлээд дээвэр дээрх нарны зайг хүртэл тогтмол гүйдэл нь бидний хамгийн чухал технологиудыг тэжээдэг. Ямар төхөөрөмжүүд тогтмол гүйдэл шаарддагийг ойлгох нь:

• Тоног төхөөрөмжийн зөв сонголт
• Аюулгүй цахилгаан хангамжийн сонголтууд
• Ирээдүйн гэрийн эрчим хүчний төлөвлөлт
• Техникийн алдааг олж засварлах

Бид илүү сэргээгдэх эрчим хүч, цахилгаанжуулалт руу шилжих тусам DC-ийн ач холбогдол улам бүр нэмэгдэх болно. Энд онцолсон төхөөрөмжүүд нь илүү үр ашигтай, энгийн эрчим хүчний системийг амлаж буй DC-ээр ажилладаг ирээдүйн эхлэлийг л харуулж байна.