초퍼(전자공학)

진동기를 헬리콥터로 사용하는 인버터의 개략도.

전자공학에서 헬리콥터 회로는 전원 제어 및 신호 응용에 사용되는 수많은 유형의 전자 스위칭 장치와 회로 중 하나이다. 헬기는 고정 DC 입력을 가변 DC 출력 전압으로 직접 변환하는 장치다. 본질적으로 헬기는 다른 신호의 제어 하에 하나의 신호를 방해하기 위해 사용되는 전자 스위치다.

전력전자 어플리케이션에서 스위칭 소자는 완전히 켜지거나 완전히 꺼지기 때문에 손실이 적고 회로는 높은 효율을 제공할 수 있다. 그러나 부하에 공급되는 전류는 불연속적이며 바람직하지 않은 영향을 방지하기 위해 평활 또는 높은 전환 주파수가 필요할 수 있다. 신호 처리 회로에서, 헬리콥터의 사용은 전자 부품의 표류로부터 시스템을 안정화시킨다; 원래 신호는 "절삭" 프로세스를 근본적으로 해제하는 동기식 감속기에 의해 증폭 또는 기타 처리 후에 복구될 수 있다.

비교(헬퍼 내려가고 헬퍼 위로 올라간다)

스텝 업과 스텝 다운 헬기의 비교:

	헬리콥터 내려라	스텝업 헬퍼
출력 전압 범위	0 ~ V 볼트	V에서 +와이어볼트까지
헬리콥터 스위치 위치	부하와 직렬로	부하와 병렬로
출력 전압에 대한 식	VL dc = D × V 볼트	V_o = V/(1 – D) 볼트
외부 인덕턴스	필요 없음	출력 전압을 높이는 데 필요함
사용하다	모터 작동용, 모터 부하용	모터 부하에 대한 회생 제동용.
헬리콥터 종류	단일 사분면	단일 사분면
작동 사분면	1 사분면	1 사분면
적용들	모터 속도 제어	배터리 충전/전압 부스터

적용들

헬리콥터 회로는 다음을 포함한 여러 가지 용도에 사용된다.

DC-DC 컨버터를 포함한 스위칭 모드 전원 공급 장치.
DC 모터용 스피드 컨트롤러
액추에이터에서 브러시리스 DC 토크 모터 또는 스테퍼 모터 구동
D등급 전자 증폭기
개폐 콘덴서 필터
가변 주파수 드라이브
DC 전압 부스팅
배터리 구동 전기 자동차
배터리 충전기
철도 트랙션
조명 및 램프 컨트롤

제어 전략

고정 DC 입력 전압으로 작동하는 모든 헬리콥터 구성의 경우, 출력 전압의 평균값은 헬리콥터 회로에 사용되는 스위치의 주기적인 개폐에 의해 제어된다. 평균 출력 전압은 다음과 같은 다른 기법으로 제어될 수 있다.

펄스 폭 변조
주파수 변조
가변 주파수, 가변 펄스 폭
CLC 제어

펄스 폭 변조에서는 스위치가 일정한 절삭 주파수로 켜진다. 출력 파형의 한 사이클의 총 시간 주기는 일정하다. 평균 출력 전압은 헬기의 ON 시간에 정비례한다. ON 시간 대 총 시간의 비율은 듀티 사이클로 정의된다. 0과 1 사이 또는 0과 100% 사이일 수 있다. 펄스 폭 변조(PWM) 또는 펄스 지속 변조(PDM)는 메시지를 펄스 신호로 인코딩하는 데 사용되는 기술이다. 이 변조 기법은 전송을 위한 정보를 인코딩하는 데 사용될 수 있지만, 그 주된 용도는 특히 모터와 같은 관성하중에 공급되는 전력의 제어를 가능하게 하는 것이다. 부하에 공급되는 전압(및 전류)의 평균값은 공급과 부하 사이의 스위치를 빠른 속도로 켜고 끄면 제어된다. 스위치가 꺼진 시간에 비해 오래 켜질수록 부하에 공급되는 총전력은 높아진다. PWM 스위칭 주파수는 부하에 영향을 미치는 것(전력을 사용하는 장치)보다 훨씬 높아야 하며, 이는 부하에 의해 감지되는 결과 파형이 가능한 한 매끄러워야 한다는 것을 의미한다. 일반적으로 전기 난로에서 120 Hz, 램프 조광기에서 120 Hz, 몇 킬로헤르츠(kHz)에서 수십 kHz의 모터 구동기, 그리고 오디오 앰프 및 컴퓨터 전원 공급기에서 수십 또는 수백 kHz로 전환해야 한다.

주파수 변조에서는 고정 진폭과 지속시간의 펄스가 생성되며 펄스 발생 빈도를 변경하여 출력 평균값을 조정한다.

가변 펄스 폭과 주파수는 펄스 폭과 반복 속도의 변화를 모두 결합한다.

헬리콥터 증폭기

헬리콥터 회로와 용어가 여전히 사용되고 있는 곳에 일반적으로 사용되는 한 가지 용어는 헬리콥터 증폭기에 있다. 이것들은 DC 증폭기 입니다. 증폭해야 하는 일부 신호 유형은 너무 작아서 믿을 수 없을 정도로 높은 이득이 요구되지만 매우 높은 이득 DC 증폭기는 낮은 오프셋과 1/ $[\디스플레이$ 스타일 f}노이즈 $f$ , 합리적인 안정성과 대역폭으로 구축하기가 훨씬 어렵다. 대신에 AC 앰프를 만드는 것이 훨씬 더 쉽다. 헬리콥터 회로는 입력 신호를 AC 신호인 것처럼 처리한 다음 출력에 있는 DC 신호로 다시 통합될 수 있도록 분해하는 데 사용된다. 이렇게 하면 극소량의 DC 신호가 증폭될 수 있다. 이 접근방식은 안정성과 정확성이 필수적인 전자 계측기에 종종 사용된다. 예를 들어, 피코-볼트미터와 홀 센서를 구성하기 위해 이러한 기법을 사용할 수 있다.

매우 높은 이득으로 작은 신호를 증폭하려고 할 때 증폭기의 입력 오프셋 전압이 중요해진다. 이 기법은 매우 낮은 입력 오프셋 전압 증폭기를 생성하기 때문에, 그리고 이 입력 오프셋 전압은 시간과 온도에 따라 크게 변화하지 않기 때문에, 이러한 기법을 "제로 드라이브" 증폭기라고도 한다(시간과 온도에 따라 입력 오프셋 전압에 드리프트가 없기 때문이다). 또한 이러한 제로 드라이브 장점을 제공하는 관련 기술은 자동 제로 및 헬리콥터 안정 증폭기이다.

자동제로 앰프는 보조 보조 보조 앰프를 사용하여 메인 앰프의 입력 오프셋 전압을 보정한다. 헬리콥터 안정 증폭기는 자동 영점 기법과 헬리콥터 기법을 조합하여 우수한 DC 정밀 사양을 제공한다.^[1]

일부 예시 헬기와 자동 영점 증폭기는 LTC2050,^[2] MAX4238/MAX4239^[3] 및 OPA333이다.^[4]

공식

스텝업헬퍼

인덕터 $L$ ${\displaystyle L$ 다이오드 및 평균 전압 $V_{ave}$ a $V_{ave}$ {\ $displaystyle$ V_{ave}와 $V_{s}$ 직렬로 $V_{s}$ $소스$ V {\ $displaystyle V_$ { $ave}}$ 을(를) 포함한 일반적인 단계적 헬퍼를 사용해 봅시다 $V_{ave}$ 헬리콥터 스위치는 직렬 다이오드 및 부하와 병행될 것이다. 헬리콥터 스위치가 켜질 때마다 출력이 단락된다. 인덕터 전압을 결정할 때 Kirchhoff 전압 법칙을 사용하는 경우,

$L{\frac {di}{dt}=V_{s}}$

꺼진 시간 내에 평균 전류를 취하면

${\displaystyle}\frac {\Delta i}{T_{ON}}={\frac {V_{s}}{L}}}$

$T_{ON}$ 서 T $T_{ON}$ $T_{ON}$ ${\$ $ON}}$ 은 $T_{ON}$ (는) 로드 전압이 존재하는 시간이며 $\Delta i$ $T_{ON}$ N ${\$ $\Delta$ $i$ $}$ $T_{ON}$ T_ $\Delta i$ {에 대한 변경 전류 $ON$ 헬퍼 스위치가 꺼져 있을 때마다 Kirchhoff Voltage Law를 사용하여 켜짐 시간 내 평균 전류와 관련된 인덕터 전압을 결정할 때마다

${\reasoned}L{\frac {di}{dt}&=V_{ave}-V_{s}\\\frac {\Delta i}{{delta}}}{T_{OFF}}}&={\frac {V_{ave}-V_{s}}{L}}.\\end{aigned}$

여기서 $T_{OFF}$ $T_{OFF}$ $T_{OFF}$ ${\$ 은(는) 부하 전압이 0이었던 시간이다 $T_{OFF}$ . 평균 전류를 모두 동일화하고 듀티 사이클 $\alpha ={\frac {T_{ON}}{T_{ON}+T_{OFF}}}$ = $\alpha ={\frac {T_{ON}}{T_{ON}+T_{OFF}}}$ O $\alpha ={\frac {T_{ON}}{T_{ON}+T_{OFF}}}$ $\alpha ={\frac {T_{ON}}{T_{ON}+T_{OFF}}}$ $\alpha ={\frac {T_{ON}}{T_{ON}+T_{OFF}}}$ + $\alpha ={\frac {T_{ON}}{T_{ON}+T_{OFF}}}$ O F {\ $displaystyle \alpha ={\$ frac { $T_}{$ $ON}}{T_{{$ $ON}+T_{OFF$ ^[5]

$V_{ave}={\frac {V_{s}}{1-\alpha }$

여기서 $V_{ave}$ $V_{ave}$ v $V_{ave}$ ${\$ 는 $V_{ave}$ 평균 출력 전압이다.

스텝다운헬퍼

전압 소스 $V_{s}$ ${\$ 이(가) 있는 일반 스텝다운 헬기를 사용하며, 이는 $V_{s}$ 헬퍼 스위치, 인덕터 및 전압 $V_{o}$ $V_{o}$ ${\$ 과 $V_{o}$ 와) 직렬이다. 다이오드는 직렬 인덕터 및 부하와 병렬일 것이다. 턴온 및 턴오프 시간 동안 평균 인덕터 전류를 동일화함으로써 다음과 같은 방법으로 평균 전압을 얻을 수 있다.

$V_{ave}=\alpha V_{s}}$

여기서 $V_{ave}$ $V_{ave}$ v $V_{ave}$ ${\$ 은 $V_{ave}$ (는) 평균 출력 $\alpha$ 이고, $α$ {\displaystyle \ $alpha }$ 은 $\alpha$ (는) 듀티 사이클이며, $V_{s}$ $V_{s}$ ${\$ 은(는) 소스 전압이다 $V_{s}$ .

스텝업/스텝다운헬퍼

스텝업 및 다운헬퍼로 작동하는 일반 벅-부스트 헬퍼를 취하면 전압 소스 $V_{s}$ s ${\$ 을(를) 헬리콥터 스위치, 역방향 바이어스 다이오드 및 부하 $V_{o}$ $V_{o}$ ${\$ 와 직렬로 $V_{s}$ 두십시오 $V_{o}$ 인덕터는 직렬 다이오드 및 부하와 병렬로 배치된다. 턴온 및 턴오프 시간 동안 평균 인덕터 전류를 동일화함으로써 다음과 같은 방법으로 평균 전압을 얻을 수 있다.

$V_{ave}={\frac {\alpha V_{s}}{1-\alpha V_{s}}}}}}}$