Omkopplingsströmförsörjningen används för att omvandla inspänningen till det värde som krävs av enhetens interna delar. Ett annat namn för pulserande källor, som har blivit utbrett, är växelriktare.
Innehåll
Vad det är?
Växelriktaren är en sekundär strömkälla som använder dubbel omvandling av AC-ingångsspänningen. Värdet på utgångsparametrarna regleras genom att ändra varaktigheten (bredden) av pulserna och, i vissa fall, frekvensen av deras upprepning. Denna typ av modulering kallas pulsbreddsmodulering.
Principen för driften av en switchande strömförsörjning
Växelriktarens funktion är baserad på likriktningen av primärspänningen och dess vidare omvandling till en sekvens av högfrekventa pulser. I detta skiljer den sig från en konventionell transformator.Blockets utgångsspänning används för att bilda en negativ återkopplingssignal, vilket gör att du kan justera parametrarna för pulserna. Genom att styra bredden på pulserna är det enkelt att organisera stabiliseringen och justeringen av utgångsparametrar, spänning eller ström. Det vill säga, det kan vara både en spänningsstabilisator och en strömstabilisator.
Antalet och polariteten på utgångsvärdena kan vara mycket olika beroende på hur strömförsörjningen fungerar.
Varianter av strömförsörjning
Flera typer av växelriktare har använts, som skiljer sig åt i deras konstruktionsschema:
- transformatorlös;
- transformator.
De första skiljer sig genom att pulssekvensen går direkt till utgångslikriktaren och enhetens utjämningsfilter. Ett sådant schema har ett minimum av komponenter. En enkel växelriktare inkluderar en specialiserad integrerad krets - en pulsbreddsgenerator.
Av nackdelarna med transformatorlösa enheter är den främsta att de inte har galvanisk isolering från elnätet och kan utgöra en risk för elektriska stötar. Dessutom har de vanligtvis låg effekt och ger bara 1 utspänning.
Vanligare är transformatoranordningar där ett högfrekvent pulståg matas till transformatorns primärlindning. Det kan finnas hur många sekundära lindningar du vill, vilket gör att du kan generera flera utspänningar. Varje sekundärlindning är laddad med sin egen likriktare och utjämningsfilter.
En kraftfull strömförsörjning för alla datorer är byggd enligt ett schema som har hög tillförlitlighet och säkerhet. För återkopplingssignalen används här en spänning på 5 eller 12 volt, eftersom dessa värden kräver den mest exakta stabiliseringen.
Användningen av transformatorer för att konvertera högfrekvent spänning (tiotals kilohertz istället för 50 Hz) gjorde det möjligt att reducera deras dimensioner och vikt många gånger och att använda inte elektriskt järn, utan ferromagnetiska material med hög koercitivkraft som kärnmaterial ( magnetisk krets).
DC-omvandlare är också byggda på basis av pulsbreddsmodulering. Utan användning av inverterkretsar var omvandlingen förenad med stora svårigheter.
PSU-schema
Kretsen för den vanligaste konfigurationen av en pulsomvandlare inkluderar:
- nätverk brusreducering filter;
- likriktare;
- utjämningsfilter;
- pulsbreddsomvandlare;
- nyckeltransistorer;
- utgång högfrekvent transformator;
- utgångslikriktare;
- mata ut individuella och gruppfilter.
Syftet med brusreduceringsfiltret är att fördröja störningar från enhetens drift till elnätet. Switchande effekthalvledarelement kan åtföljas av skapandet av korttidspulser i ett brett frekvensområde. Därför är det här nödvändigt att använda element speciellt utformade för detta ändamål som genomströmningskondensatorer för filtreringsenheterna.
Likriktaren används för att omvandla den ingående växelspänningen till DC, och nästa utjämningsfilter eliminerar rippeln av den likriktade spänningen.
I det fall då en DC/DC-omvandlare används blir likriktaren och filtret onödiga och insignalen, efter att ha passerat brusfilterkretsarna, matas direkt till pulsbreddsomvandlaren (modulator), förkortad PWM.
PWM är den mest komplexa delen av strömförsörjningskretsen. Dess uppgift inkluderar:
- generering av högfrekventa pulser;
- styrning av blockets utgångsparametrar och korrigering av pulssekvensen i enlighet med återkopplingssignalen;
- kontroll och överbelastningsskydd.
PWM-signalen matas till styrutgångarna på kraftfulla nyckeltransistorer anslutna i en brygg- eller halvbryggkrets. Transistorernas uteffekter laddas på den primära lindningen av högfrekvensutgångstransformatorn. Istället för traditionella bipolära transistorer används IGBT- eller MOSFET-transistorer, som kännetecknas av lågt spänningsfall över korsningarna och hög hastighet. Förbättrade transistorparametrar hjälper till att minska effektförlusten med samma dimensioner och tekniska designparametrar.
Utgångspulstransformatorn använder samma omvandlingsprincip som den klassiska. Ett undantag är arbete med högre frekvens. Som ett resultat har högfrekventa transformatorer med samma överförda effekt mindre dimensioner.
Spänningen från krafttransformatorns sekundärlindning (det kan finnas flera) tillförs utgångslikriktarna. Till skillnad från ingångslikriktaren måste sekundärkretsens likriktardioder ha en ökad arbetsfrekvens.Schottky-dioder fungerar bäst i den här delen av kretsen. Deras fördelar jämfört med konventionella:
- hög driftfrekvens;
- reducerad kapacitans p-n-övergång;
- litet spänningsfall.
Syftet med utgångsfiltret för omkopplingsströmförsörjningen är att minska rippeln av den likriktade utspänningen till det erforderliga minimumet. Eftersom rippelfrekvensen är mycket högre än nätspänningens, finns det inget behov av stora kapacitansvärden för kondensatorerna och spolarnas induktans.
Omfattning av byte av strömförsörjning
Växlingsspänningsomvandlare används i de flesta fall istället för traditionella transformatorer med halvledarstabilisatorer. Med samma effekt har växelriktarna mindre totala dimensioner och vikt, hög tillförlitlighet, och viktigast av allt - högre effektivitet och förmågan att arbeta i ett brett inspänningsområde. Och med jämförbara dimensioner är den maximala växelriktareffekten flera gånger högre.
I ett sådant område som likspänningsomvandling har pulsade källor praktiskt taget ingen alternativ ersättning och kan arbeta inte bara för att sänka spänningen, utan också för att generera en ökad sådan, för att organisera en polaritetsändring. Den höga omvandlingsfrekvensen underlättar avsevärt filtreringen och stabiliseringen av utgångsparametrarna.
Små växelriktare baserade på specialiserade integrerade kretsar används som laddare för alla typer av prylar, och deras tillförlitlighet är sådan att laddningsenhetens livslängd kan överstiga driftstiden för en mobil enhet med flera gånger.
12 Volts drivenheter för att slå på LED-ljuskällor är också byggda enligt en pulsad krets.
Hur man gör en strömförsörjning med egna händer
Växelriktare, särskilt kraftfulla, har komplexa kretsar och är tillgängliga för upprepning endast av erfarna radioamatörer. För självmontering av nätverksströmförsörjning kan vi rekommendera enkla lågeffektskretsar som använder specialiserade PWM-styrkretsar. Sådana IC:er har ett litet antal bandelement och har beprövade typiska kopplingskretsar som praktiskt taget inte kräver justering och inställning.
När du arbetar med hemmagjorda strukturer eller reparerar industriella enheter måste man komma ihåg att en del av kretsen alltid kommer att vara i nätverkets potential, därför måste säkerhetsåtgärder iakttas.
Liknande artiklar:
