A kapcsolóüzemű tápegység működési elve A kapcsolóüzemű tápellátás három feltétele
A kapcsolóüzemű tápegység működési elve A kapcsolóüzemű tápegység működési folyamata meglehetősen könnyen érthető. A lineáris tápegységben a teljesítménytranzisztor lineáris üzemmódban működik. A lineáris tápegységtől eltérően a PWM kapcsolóüzemű tápegység a teljesítménytranzisztort bekapcsolt és kikapcsolt állapotban is működik. , ebben a két állapotban a teljesítménytranzisztorhoz hozzáadott volt-amper szorzat nagyon kicsi (bekapcsoláskor alacsony a feszültség és nagy az áramerősség; kikapcsolt állapotban a feszültség magas és az áramerősség kicsi) / volt a tápegységen Az Amper szorzat a teljesítmény félvezető eszközön keletkező veszteség.
A kapcsolóüzemű tápegység működési elve
A kapcsolóüzemű tápegység működési folyamata meglehetősen könnyen érthető. A lineáris tápegységben a teljesítménytranzisztor lineáris üzemmódban működik. Ellentétben a lineáris tápegységgel, a pwm kapcsolóüzemű tápegység a teljesítménytranzisztort be- és kikapcsolt állapotban is működik. Állapotban a teljesítménytranzisztorhoz hozzáadott volt-amper szorzat nagyon kicsi (bekapcsoláskor a feszültség alacsony és az áramerősség nagy; kikapcsolt állapotban a feszültség magas és az áram kicsi) / a tápegységen lévő volt-amper szorzat az eszközön fellépő teljesítmény-félvezető veszteségek. A lineáris tápegységgel összehasonlítva a pwm kapcsolóüzemű tápegység hatékonyabb működési folyamata "levágással", azaz a bemeneti egyenfeszültség olyan impulzusfeszültségre aprításával érhető el, amelynek amplitúdója megegyezik a bemeneti feszültség amplitúdójával. Az impulzus munkaciklusát a kapcsolóüzemű tápegység vezérlője állítja be. Miután a bemeneti feszültséget váltakozó áramú négyszöghullámmá vágták, az amplitúdója egy transzformátoron keresztül növelhető vagy csökkenthető. A transzformátor szekunder tekercseinek számának növelésével a kimeneti feszültségcsoportok száma növelhető. Végül ezeket a váltakozó áramú hullámformákat egyenirányítják és szűrik, hogy egyenáramú kimeneti feszültséget kapjanak. A vezérlő fő célja a kimeneti feszültség stabilan tartása, működése nagyon hasonlít a vezérlő lineáris formájához. Vagyis a vezérlő funkcionális blokkja, feszültségreferenciája és hibaerősítője a lineáris szabályozóéval megegyezőre tervezhető. A különbség köztük az, hogy a hibaerősítő kimenete (hibafeszültség) egy feszültség/impulzusszélesség átalakító egységen halad át a teljesítménytranzisztor meghajtása előtt. A kapcsolóüzemű tápegységnek két fő üzemmódja van: az előre átalakítás és a gyorsító átalakítás. Bár a különböző részeik elrendezése nagyon kicsi, a munkafolyamat nagyon eltérő, és mindegyiknek megvannak a maga előnyei az egyes alkalmazásokban.
A kapcsolóüzemű tápellátás három feltétele
kapcsoló
A teljesítményelektronika kapcsolási állapotban működik, nem pedig lineáris állapotban
magas frekvencia
Az erősáramú elektronikai eszközök magas frekvencián működnek, nem pedig az ipari frekvenciákhoz közeli alacsony frekvenciákon
DC
A kapcsolóüzemű tápegység DC-t ad ki váltóáram helyett, és nagyfrekvenciás váltakozó áramot is kiadhat, például elektronikus transzformátorokat
A kapcsolóüzemű tápegység osztályozása
A kapcsolóüzemű tápellátás technológia területén egyszerre fejlesztenek kapcsolódó teljesítményelektronikai eszközöket és kapcsolási frekvencia-átalakítási technológiát. A kettő elősegíti egymást, hogy elősegítse a kapcsolóüzemű tápegységet a könnyű, kicsi, vékony, alacsony zajszintű, nagy megbízhatóságú, a zavarás elleni fejlesztés irányába. A kapcsolóüzemű tápegységek két kategóriába sorolhatók: AC/DC és DC/DC. Vannak AC/ACDC/AC is, például inverterek. Az egyenáramú/egyenáramú konvertereket mostanra modularizálták, a tervezési technológiát és a gyártási folyamatokat pedig itthon és külföldön érlelték. A szabványosítást a felhasználók felismerték, de az AC/DC modularizálása saját sajátosságaiból adódóan bonyolultabb műszaki és folyamatgyártási problémákba ütközik a modularizáció során. A két típusú kapcsolóüzemű tápegység felépítését és jellemzőit az alábbiakban ismertetjük.
A kapcsolóüzemű tápegység technológia fejlesztési irányzata
A kapcsolóüzemű tápegység fejlesztési iránya a magas frekvencia, a nagy megbízhatóság, az alacsony fogyasztás, az alacsony zajszint, az interferenciamentesség és a modularizáció. Mivel a kapcsolóüzemű tápegység kulcsfontosságú technológiája könnyű, a kicsi és vékony a nagyfrekvenciás, ezért a nagy külföldi kapcsolótápgyártók elkötelezettek az új, magas intelligenciájú komponensek szinkron fejlesztése iránt, különösen a másodlagos egyenirányító eszköz veszteségének javítása érdekében. az elektromos vas oxigén (Mn? Zn) anyagok a tudományos és technológiai innováció fokozása érdekében, hogy javítsák a magas mágneses teljesítményt nagy frekvencián és nagy mágneses fluxussűrűségen (Bs), valamint az eszköz miniatürizálása is kulcsfontosságú technológia. Az SMT technológia alkalmazása nagy előrelépést tett a kapcsolóüzemű tápegységek terén. Az alkatrészek az áramköri lap mindkét oldalán elhelyezve biztosítják, hogy a kapcsolóüzemű tápegység könnyű, kicsi és vékony legyen. A kapcsolóüzemű tápegység magas frekvenciája elkerülhetetlenül megújítja a hagyományos PWM kapcsolási technológiát. A ZVS és ZCS lágy kapcsolási technológiája a kapcsolóüzemű tápegység fő technológiájává vált, és a kapcsolóüzemű tápegység működési hatékonysága jelentősen javult. A magas megbízhatósági mutatók érdekében az Egyesült Államokban a kapcsolóüzemű tápegységek gyártói csökkentik az eszközök terhelését az üzemi áram és a csatlakozási hőmérséklet csökkentésével, ami nagymértékben javítja a termékek megbízhatóságát. A modularizáció az általános tendencia a kapcsolóüzemű tápegységek fejlesztésében. A moduláris tápegységek segítségével elosztott tápellátó rendszerek alakíthatók ki, N plusz 1 redundáns tápegységek pedig úgy tervezhetők, hogy párhuzamos üzemmódban kapacitásbővítést érjenek el. A kapcsolóüzemű tápegység magas működési zajának hátrányára törekedve, ha a nagy frekvenciát egyedül követik, a zaj is ennek megfelelően nő, és a részleges rezonáns konverziós áramköri technológia alkalmazásával elméletileg magas frekvenciát lehet elérni és zajt csökkenteni, de néhány még mindig technikai problémák vannak a rezonáns konverziós technológia gyakorlati alkalmazásában, ezért ezen a területen még sok munkát kell végezni, hogy ez a technológia gyakorlatias legyen. A teljesítményelektronikai technológia folyamatos innovációja széles fejlődési kilátásokkal rendelkezik a kapcsolóüzemű áramszolgáltató iparágban. Hazám kapcsolóüzemű iparának fejlődésének felgyorsítása érdekében a technológiai innováció útjára kell lépnünk, le kell lépnünk a kínai jellegzetességekkel rendelkező ipar, oktatás és kutatás közös fejlesztésének útjáról, és hozzá kell járulnunk a saját országom gyors fejlődéséhez. az ország nemzetgazdasága.
A kapcsolóüzemű tápegység készenléti hatékonyságának javításának módszere
vágott indítás
A flyback tápegységnél a vezérlő chipet a segédtekercs táplálja az indítás után, és az indítóellenállás feszültségesése körülbelül 300 V. Feltételezve, hogy az indítási ellenállás 47 kΩ, az energiafogyasztás közel 2 W. A készenléti hatásfok javítása érdekében ezt az ellenálláscsatornát az indítás után le kell vágni. A TOPSWITCH, ICE2DS02G belsejében egy speciális indító áramkör található, amely indítás után kikapcsolhatja az ellenállást. Ha a vezérlőnek nincs speciális indítóáramköre, akkor az indítóellenállással sorba köthető egy kondenzátor is, és az indítás utáni veszteség fokozatosan nullára csökkenhet. Hátránya, hogy a tápegység nem tudja újraindítani magát, és az áramkör csak a bemeneti feszültség lekapcsolása után indítható újra a kondenzátor kisütéséhez.
csökkenti az órajel frekvenciáját
Az órajel frekvenciája simán vagy hirtelen lecsökkenthető. A sima csökkenés azt jelenti, hogy amikor a visszacsatolás meghalad egy bizonyos küszöböt, az órajel frekvenciája lineárisan csökken egy adott modulon keresztül.
munkamódot váltani
1. QR→pWM A nagyfrekvenciás üzemmódban működő tápegységek kapcsolása esetén a készenléti üzemmódban alacsony frekvenciájú üzemmódra váltás csökkentheti a készenléti veszteséget. Például egy kvázi rezonáns kapcsolóüzemű tápegységnél (több száz kHz-től több MHz-ig terjedő üzemi frekvencia) készenléti állapotban alacsony frekvenciájú impulzusszélesség-modulációs vezérlési módra, pWM (tíz kHz-re) kapcsolható. Az IRIS40xx chip a QR és a pWM közötti váltással javítja a készenléti hatékonyságot. Ha a tápegység enyhe terhelés és készenléti üzemmódban van, a segédtekercs feszültsége kicsi, a Q1 ki van kapcsolva, és a rezonanciajel nem továbbítható az FB terminálra. Az FB feszültség kisebb, mint egy küszöbfeszültség a chipen belül, és a kvázi rezonancia üzemmód nem váltható ki, és az áramkör alacsonyabb frekvencián működik. PWM vezérlési mód.
2. pWM→pFM A névleges teljesítménnyel pWM módban működő tápegységek átkapcsolásához pFM módba is kapcsolhatunk a készenléti hatásfok javítása, vagyis a bekapcsolási idő rögzítése és a kikapcsolási idő beállítása érdekében. Minél kisebb a terhelés, annál hosszabb a kikapcsolási idő és annál nagyobb a működési frekvencia. Alacsony. Adja hozzá a készenléti jelet a pW/ érintkezőjéhez, névleges terhelés mellett, a láb magas, az áramkör pWM módban működik, ha a terhelés egy bizonyos küszöbérték alatt van, a láb le van húzva, az áramkör pFM módban működik. A pWM és pFM közötti váltás megvalósítása javítja az áramellátás hatékonyságát kis terhelés és készenléti állapotban is. Az órajel-frekvencia csökkentésével és a munkamódváltással csökkenthető a készenléti üzemi frekvencia, javítható a készenléti hatásfok, a vezérlő üzemben tartható, a teljesítmény a teljes terhelési tartományban megfelelően szabályozható. Gyorsan reagál még akkor is, ha a terhelés nulláról teljes terhelésre emelkedik, és fordítva. A kimeneti feszültségesés és túllövés értékek a megengedett tartományon belül maradnak.
Vezérelhető impulzus üzemmód
A (BurstMode) vezérelhető impulzus üzemmód, más néven SkipCycleMode (SkipCycleMode), az áramkör egy bizonyos kapcsolatára utal, amelyet a pWM vezérlő órajel periódusánál nagyobb periódusú jel vezérel, amikor az kis terhelés alatt vagy készenléti állapotban van. hogy a pWM A kimeneti impulzus periodikusan érvényes vagy érvénytelen, így a kis terhelés és a készenlét hatékonysága a kapcsolók számának csökkentésével és a munkaciklus állandó frekvenciájú növelésével javítható. Ez a jel hozzáadható a visszacsatoló csatornához, a pWM jelkimeneti csatornához, a pWM chip engedélyező lábához (például LM2618, L6565) vagy a chip belső moduljához (például NCp1200, FSD200, L6565 és TinySwitch sorozatú chipekhez).
