A kapcsolóüzemű tápegységek osztályozása, az AD/DC és DC/DC tápegységek részletes magyarázata
A kapcsolóüzemű tápegységek osztályozása
A kapcsolóüzemű tápegység technológiájának az emberek területe a kapcsolódó teljesítményelektronikai eszközök fejlesztése, miközben kapcsolófrekvencia-átalakítási technológiát fejlesztenek ki. A kettő kölcsönös előmozdítása elősegíti a kapcsolóüzemű tápegységek könnyű, kicsi, vékony, alacsony zajszintű, nagy megbízhatóságú és interferencia-ellenes fejlesztését, évente két számjegy feletti növekedési ütem mellett. A kapcsolóüzemű tápegységek két kategóriába sorolhatók: AC/DC és DC/DC. A DC/DC átalakítók mára modularizáltak, a tervezési technológia és a gyártási folyamat kiforrott és szabványosított hazai és nemzetközi szinten egyaránt, és a felhasználók elismerték. Az AC/DC modularizálása azonban saját jellemzőiből adódóan összetettebb műszaki és gyártási problémákba ütközik a modularizáció során. Az alábbiakban kétféle kapcsolóüzemű tápegység felépítését és jellemzőit ismertetjük.
DC/DC konverzió
Az egyenáramú/egyenáramú konverzió a rögzített egyenfeszültség változó DC feszültséggé alakításának folyamata, más néven DC szaggatás. A chopperek működésének két módja van: az egyik a Ts impulzusszélesség-modulációs mód változatlan tartása és a T (univerzális) megváltoztatása, a másik pedig a T frekvenciamodulációs mód változatlan tartása és a T megváltoztatása (interferenciára hajlamos). Az egyes áramkörök a következő kategóriákba sorolhatók:
(1) Buck áramkör - olyan buck chopper, amelynek átlagos kimeneti feszültsége Uo kisebb, mint az Ui bemeneti feszültség és azonos polaritással.
(2) Boost áramkör – erősítő szaggató, amelynek átlagos Uo kimeneti feszültsége nagyobb, mint az Ui bemeneti feszültség, és azonos polaritással.
(3) Buck Boost áramkör – buck vagy boost chopper, amelynek átlagos kimeneti feszültsége Uo nagyobb vagy kisebb, mint az Ui bemeneti feszültség, ellentétes polaritású és induktív átvitellel.
(4) Cuk áramkör – buck vagy boost chopper, amelynek átlagos Uo kimeneti feszültsége nagyobb vagy kisebb, mint az UI bemeneti feszültség, ellentétes polaritású és kondenzátoros átvitellel.
A mai soft switching technológia minőségi ugrást tett a DC/DC terén. Az egyesült államokbeli VICOR Company különféle ECI soft switching DC/DC konvertereket tervezett és gyártott nagy, 300 W, 600 W, 800 W stb. kimeneti teljesítménnyel, amelyeknek megfelelő teljesítménysűrűsége (6, 2, 10, 17) W/cm3, és (80-90) százalékos hatékonyság. A japán NemicLambda cég által újonnan piacra dobott, lágy kapcsolási technológiát alkalmazó, nagyfrekvenciás kapcsolós teljesítménymodulok RM sorozatának kapcsolási frekvenciája (200-300) kHz, teljesítménysűrűsége pedig 27 W/cm3. Szinkron egyenirányítókat használ (Schottky diódák helyett MOS-FET), ami 90 százalékra javítja a teljes áramkör hatékonyságát.
2.2 AC/DC átalakítás
A /DC átalakítás a váltakozó áram egyenárammá alakításának folyamata, és az áramáramlás lehet kétirányú. Az áramforrástól a terhelés felé áramló áramot "egyenirányításnak", a terheléstől vissza az áramforráshoz áramló teljesítményt pedig "aktív inverternek" nevezik. Az AC/DC átalakító bemenete 50/60 Hz AC táp. Az egyenirányítás és szűrés szükségessége miatt a viszonylag nagy szűrőkondenzátorok elengedhetetlenek. Ugyanakkor a szabványok (például UL, CCEE stb.) és az EMC-irányelvek (például IEC, FCC, CSA) korlátai miatt az EMC-szűrést és a szabványoknak megfelelő komponensek használatát is ki kell egészíteni a AC bemeneti oldal, amely korlátozza az AC/DC tápegység mennyiségének miniatürizálását. Ezenkívül a belső nagyfrekvenciás, nagyfeszültségű kapcsolók miatt A nagyáramú kapcsolók működése megnehezíti az EMC elektromágneses kompatibilitási problémák megoldását, ami magas követelményeket támaszt a belső, nagy sűrűségű telepítési áramkörök tervezésével szemben. Ugyanezen okok miatt a nagyfeszültségű és nagyáramú kapcsolók növelik az energiafogyasztást és korlátozzák az AC/DC átalakítók modularizációs folyamatát. Ezért szükséges az energiarendszer-optimalizálási tervezési módszerek alkalmazása, hogy bizonyos fokú elégedettséget érjünk el a munka hatékonyságával kapcsolatban.
Az AC/DC átalakítás félhullámú áramkörre és teljes hullámú áramkörre osztható az áramkör huzalozási módja szerint. A teljesítményfázisok száma szerint egyfázisúra, háromfázisúra és többfázisúra osztható. Az áramkör munkakvadránsa szerint egy kvadránsra, két kvadránsra, három kvadránsra és négy negyedre osztható.
