Τι είναι ένας μετατροπέας τάσης υποβάθμισης;

Ένας μετατροπέας τάσης προς τα κάτω ορίζεται συνήθως ως μια ηλεκτρική συσκευή που λαμβάνει την εισερχόμενη οικιακή τάση σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) και εξάγει μια πολύ χαμηλότερη τάση σε συνεχές ρεύμα (DC). Αυτές οι συσκευές αναφέρονται επίσης συνήθως ως μετασχηματιστής τάσης υποβάθμισης. Περιστασιακά, ένας μετατροπέας τάσης προς τα κάτω έχει σχεδιαστεί για να λαμβάνει AC και εξόδου AC, όπως στην περίπτωση ενός μετατροπέα που παίρνει τάση 240 AC στην Αγγλία και εξάγει τάση 120 στις ΗΠΑ για ταξιδιώτες που επιθυμούν να αγοράσουν τοπικά ηλεκτρονικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν όταν επιστρέψουν στο σπίτι. Αυτή η συσκευή AC-to-AC αναφέρεται επίσης ως μετατροπέας ηλεκτρολυτικού πυκνωτή.

Τα κοινά μοντέλα μετασχηματιστών τάσης λιανικής συνήθως μοιάζουν με κυβικό ή ορθογώνιο μαύρο πλαστικό κουτί, με το ένα άκρο που συνδέεται σε μια πρίζα AC και ένα καλώδιο DC και βύσμα για τη συσκευή στο άλλο άκρο. Η τάση εξόδου για αυτές τις συσκευές κυμαίνεται από περίπου 3 βολτ έως 24 βολτ, ανάλογα με τις ανάγκες της ηλεκτρικής συσκευής. Ορισμένα μοντέλα μετατροπέα τάσης υποβάθμισης διαθέτουν επίσης συρόμενο διακόπτη για την επιλογή της τάσης εξόδου, που συχνά κυμαίνεται από 3-12 βολτ, γεγονός που καθιστά τον μετατροπέα τάσης μια συσκευή πολλαπλών χρήσεων για πολλές συσκευές χαμηλής τάσης από ηλεκτρικά ξυραφάκια μέχρι συσκευές αναπαραγωγής CD και ηλεκτρικά εργαλεία συνεχούς ρεύματος. Οι ρυθμιστές τάσης συνδέονται με έναν μετατροπέα τάσης προς τα κάτω που προσφέρει πολλαπλά επίπεδα εξόδου τάσης και ρυθμιστές χρησιμοποιούνται όπου η έξοδος DC πρέπει να είναι ακριβής για ευαίσθητα ηλεκτρονικά.

Η αρχή πίσω από τη λειτουργία ενός μετατροπέα τάσης υποβάθμισης βασίζεται στην ηλεκτρική καλωδίωση που τυλίγεται γύρω από έναν ηλεκτρομαγνήτη. Περισσότερες περιελίξεις σύρματος στην πλευρά εισόδου του ηλεκτρομαγνήτη θα μειώσουν αντίστοιχα την τάση εξόδου. Ένας μετατροπέας εναλλασσόμενου ρεύματος 240 βολτ με 20 περιελίξεις καλωδίου στην είσοδο θα έβγαζε από προεπιλογή 120 βολτ AC εάν υπήρχαν 10 περιελίξεις καλωδίου στο άκρο εξόδου του μετατροπέα. Τα επαγωγικά πηνία ήταν η αρχαιότερη μορφή μετασχηματιστή τάσης για χρήση αυτής της αρχής, που ανακαλύφθηκε το 1831 από τον Michael Faraday, με αυτό που αργότερα έγινε γνωστό ως ο νόμος επαγωγής του Faraday.

Επειδή ένας μετατροπέας τάσης υποβάθμισης που είναι συνδεδεμένος σε μια ηλεκτρική πρίζα είναι πάντα «αναμμένος» ακόμα κι αν το άλλο άκρο συνεχούς ρεύματος δεν τροφοδοτεί τίποτα, μπορεί να παράγει σημαντική θερμότητα και να συνεχίσει να αντλεί ισχύ με σταθερό ρυθμό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένας τυπικός μετατροπέας χαμηλής τάσης σπαταλά πάνω από το 50% της παροχής ρεύματος από την ηλεκτρική πρίζα ως θερμική ενέργεια στη διαδικασία μετατροπής. Ορισμένες σύγχρονες συσκευές με τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος αντιμετωπίζουν αυτήν την απώλεια θερμότητας και ενέργειας, όπως οι προσωπικοί υπολογιστές, χρησιμοποιώντας ένα τροφοδοτικό με μεταγωγή αντί για έναν τυπικό γραμμικό μετατροπέα DC. Γνωστός ως πυκνωτής μεταγωγής ή μετατροπέας τάσης πυκνωτή μεταγωγής, χρησιμοποιούν τρανζίστορ μαζί με τον μετασχηματιστή υποβάθμισης για να αυξήσουν την απόδοση και αντλούν ισχύ από την ηλεκτρική πρίζα μόνο όπως απαιτείται από τη συσκευή.