Το τροφοδοτικό μεταγωγής χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της τάσης εισόδου στην τιμή που απαιτείται από τα εσωτερικά στοιχεία της συσκευής. Μια άλλη ονομασία των παλμικών πηγών, που έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη, είναι οι μετατροπείς.
Περιεχόμενο
Τι είναι?
Ο μετατροπέας είναι μια δευτερεύουσα πηγή ισχύος που χρησιμοποιεί διπλή μετατροπή της τάσης εισόδου AC. Η τιμή των παραμέτρων εξόδου ρυθμίζεται αλλάζοντας τη διάρκεια (πλάτος) των παλμών και, σε ορισμένες περιπτώσεις, τη συχνότητα της επανάληψης τους. Αυτός ο τύπος διαμόρφωσης ονομάζεται διαμόρφωση πλάτους παλμού.
Η αρχή της λειτουργίας ενός τροφοδοτικού μεταγωγής
Η λειτουργία του μετατροπέα βασίζεται στην ανόρθωση της κύριας τάσης και στην περαιτέρω μετατροπή της σε μια ακολουθία παλμών υψηλής συχνότητας. Σε αυτό διαφέρει από έναν συμβατικό μετασχηματιστή.Η τάση εξόδου του μπλοκ χρησιμοποιείται για να σχηματίσει ένα αρνητικό σήμα ανάδρασης, το οποίο σας επιτρέπει να προσαρμόσετε τις παραμέτρους των παλμών. Με τον έλεγχο του πλάτους των παλμών, είναι εύκολο να οργανωθεί η σταθεροποίηση και η προσαρμογή των παραμέτρων εξόδου, της τάσης ή του ρεύματος. Δηλαδή, μπορεί να είναι και σταθεροποιητής τάσης και σταθεροποιητής ρεύματος.
Ο αριθμός και η πολικότητα των τιμών εξόδου μπορεί να διαφέρουν πολύ ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας του τροφοδοτικού μεταγωγής.
Ποικιλίες τροφοδοτικών
Έχουν χρησιμοποιηθεί αρκετοί τύποι μετατροπέων, οι οποίοι διαφέρουν ως προς το σχήμα κατασκευής τους:
- χωρίς μετασχηματιστή?
- μετασχηματιστής.
Τα πρώτα διαφέρουν στο ότι η ακολουθία παλμών πηγαίνει απευθείας στον ανορθωτή εξόδου και στο φίλτρο εξομάλυνσης της συσκευής. Ένα τέτοιο σχήμα έχει ελάχιστα στοιχεία. Ένας απλός μετατροπέας περιλαμβάνει ένα εξειδικευμένο ολοκληρωμένο κύκλωμα - μια γεννήτρια πλάτους παλμών.
Από τα μειονεκτήματα των συσκευών χωρίς μετασχηματιστή, το κυριότερο είναι ότι δεν διαθέτουν γαλβανική απομόνωση από το δίκτυο και μπορεί να δημιουργήσουν κίνδυνο ηλεκτροπληξίας. Επίσης συνήθως έχουν χαμηλή ισχύ και δίνουν μόνο 1 τάση εξόδου.
Πιο κοινές είναι οι συσκευές μετασχηματιστή στις οποίες μια παλμική σειρά υψηλής συχνότητας τροφοδοτείται στην κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή. Μπορεί να υπάρχουν όσες δευτερεύουσες περιελίξεις θέλετε, γεγονός που σας επιτρέπει να δημιουργήσετε πολλές τάσεις εξόδου. Κάθε δευτερεύον τύλιγμα είναι φορτωμένο με τον δικό του ανορθωτή και φίλτρο εξομάλυνσης.
Ένα ισχυρό τροφοδοτικό μεταγωγής για οποιονδήποτε υπολογιστή είναι κατασκευασμένο σύμφωνα με ένα σχέδιο που έχει υψηλή αξιοπιστία και ασφάλεια. Για το σήμα ανάδρασης, χρησιμοποιείται εδώ μια τάση 5 ή 12 βολτ, καθώς αυτές οι τιμές απαιτούν την πιο ακριβή σταθεροποίηση.
Η χρήση μετασχηματιστών για τη μετατροπή τάσης υψηλής συχνότητας (δεκάδες kilohertz αντί για 50 Hz) κατέστησε δυνατή τη μείωση των διαστάσεων και του βάρους τους πολλές φορές και τη χρήση όχι ηλεκτρικού σιδήρου, αλλά σιδηρομαγνητικών υλικών με υψηλή καταναγκαστική δύναμη ως υλικό πυρήνα ( μαγνητικό κύκλωμα).
Οι μετατροπείς DC κατασκευάζονται επίσης με βάση τη διαμόρφωση πλάτους παλμού. Χωρίς τη χρήση κυκλωμάτων μετατροπέα, η μετατροπή συνδέθηκε με μεγάλες δυσκολίες.
Σχέδιο PSU
Το κύκλωμα της πιο κοινής διαμόρφωσης ενός μετατροπέα παλμών περιλαμβάνει:
- φίλτρο καταστολής θορύβου δικτύου.
- ανορθωτής;
- φίλτρο εξομάλυνσης?
- μετατροπέας πλάτους παλμού.
- βασικά τρανζίστορ?
- μετασχηματιστής εξόδου υψηλής συχνότητας.
- ανορθωτές εξόδου?
- εξόδου ατομικών και ομαδικών φίλτρων.
Ο σκοπός του φίλτρου καταστολής θορύβου είναι να καθυστερήσει τις παρεμβολές από τη λειτουργία της συσκευής στο δίκτυο. Τα στοιχεία ημιαγωγών ισχύος μεταγωγής μπορούν να συνοδεύονται από τη δημιουργία βραχυπρόθεσμων παλμών σε μεγάλο εύρος συχνοτήτων. Επομένως, εδώ είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν στοιχεία ειδικά σχεδιασμένα για το σκοπό αυτό ως πυκνωτές τροφοδοσίας των μονάδων φιλτραρίσματος.
Ο ανορθωτής χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της τάσης εναλλασσόμενου ρεύματος εισόδου σε συνεχές ρεύμα και το επόμενο φίλτρο εξομάλυνσης εξαλείφει τον κυματισμό της ανορθωμένης τάσης.
Στην περίπτωση που χρησιμοποιείται μετατροπέας DC/DC, ο ανορθωτής και το φίλτρο καθίστανται περιττά και το σήμα εισόδου, αφού περάσει τα κυκλώματα του φίλτρου θορύβου, τροφοδοτείται απευθείας στον μετατροπέα πλάτους παλμού (διαμορφωτή), με συντομογραφία PWM.
Το PWM είναι το πιο περίπλοκο τμήμα του κυκλώματος τροφοδοσίας μεταγωγής. Το έργο του περιλαμβάνει:
- παραγωγή παλμών υψηλής συχνότητας.
- έλεγχος των παραμέτρων εξόδου του μπλοκ και διόρθωση της ακολουθίας παλμών σύμφωνα με το σήμα ανάδρασης.
- έλεγχος και προστασία υπερφόρτωσης.
Το σήμα PWM τροφοδοτείται στις εξόδους ελέγχου ισχυρών τρανζίστορ κλειδιών που είναι συνδεδεμένα σε κύκλωμα γέφυρας ή μισής γέφυρας. Οι έξοδοι ισχύος των τρανζίστορ φορτώνονται στην κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή εξόδου υψηλής συχνότητας. Αντί για τα παραδοσιακά διπολικά τρανζίστορ, χρησιμοποιούνται τρανζίστορ IGBT ή MOSFET, τα οποία χαρακτηρίζονται από χαμηλή πτώση τάσης στις διασταυρώσεις και υψηλή ταχύτητα. Οι βελτιωμένες παράμετροι τρανζίστορ συμβάλλουν στη μείωση της απαγωγής ισχύος με τις ίδιες διαστάσεις και τεχνικές παραμέτρους σχεδιασμού.
Ο παλμικός μετασχηματιστής εξόδου χρησιμοποιεί την ίδια αρχή μετατροπής με τον κλασικό. Εξαίρεση αποτελεί η εργασία σε υψηλότερη συχνότητα. Ως αποτέλεσμα, οι μετασχηματιστές υψηλής συχνότητας με την ίδια μεταδιδόμενη ισχύ έχουν μικρότερες διαστάσεις.
Η τάση από τη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή ισχύος (μπορεί να υπάρχουν πολλά) παρέχεται στους ανορθωτές εξόδου. Σε αντίθεση με τον ανορθωτή εισόδου, οι δίοδοι ανορθωτή του δευτερεύοντος κυκλώματος πρέπει να έχουν αυξημένη συχνότητα λειτουργίας.Οι δίοδοι Schottky λειτουργούν καλύτερα σε αυτό το τμήμα του κυκλώματος. Τα πλεονεκτήματά τους έναντι των συμβατικών:
- υψηλή συχνότητα λειτουργίας.
- μειωμένη χωρητικότητα p-n διασταύρωση?
- μικρή πτώση τάσης.
Ο σκοπός του φίλτρου εξόδου του τροφοδοτικού μεταγωγής είναι να μειώσει το κυματισμό της διορθωμένης τάσης εξόδου στο απαιτούμενο ελάχιστο. Δεδομένου ότι η συχνότητα κυματισμού είναι πολύ υψηλότερη από αυτή της τάσης δικτύου, δεν υπάρχει ανάγκη για μεγάλες τιμές χωρητικότητας των πυκνωτών και επαγωγή των πηνίων.
Πεδίο εφαρμογής τροφοδοσίας μεταγωγής
Οι μετατροπείς τάσης μεταγωγής χρησιμοποιούνται στις περισσότερες περιπτώσεις αντί των παραδοσιακών μετασχηματιστών με σταθεροποιητές ημιαγωγών. Με την ίδια ισχύ, οι μετατροπείς έχουν μικρότερες συνολικές διαστάσεις και βάρος, υψηλή αξιοπιστία και το πιο σημαντικό - υψηλότερη απόδοση και δυνατότητα λειτουργίας σε μεγάλο εύρος τάσης εισόδου. Και με συγκρίσιμες διαστάσεις, η μέγιστη ισχύς του μετατροπέα είναι αρκετές φορές υψηλότερη.
Σε μια τέτοια περιοχή όπως η άμεση μετατροπή τάσης, οι παλμικές πηγές δεν έχουν ουσιαστικά εναλλακτική αντικατάσταση και μπορούν να λειτουργήσουν όχι μόνο για να μειώσουν την τάση, αλλά και να δημιουργήσουν αυξημένη τάση, να οργανώσουν μια αλλαγή πολικότητας. Η υψηλή συχνότητα μετατροπής διευκολύνει σημαντικά το φιλτράρισμα και τη σταθεροποίηση των παραμέτρων εξόδου.
Οι μικρού μεγέθους μετατροπείς που βασίζονται σε εξειδικευμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα χρησιμοποιούνται ως φορτιστές για όλα τα είδη gadget και η αξιοπιστία τους είναι τέτοια που η διάρκεια ζωής της μονάδας φόρτισης μπορεί να υπερβεί τον χρόνο λειτουργίας μιας κινητής συσκευής αρκετές φορές.
Οι οδηγοί ισχύος 12 Volt για την ενεργοποίηση των πηγών φωτισμού LED κατασκευάζονται επίσης σύμφωνα με ένα παλμικό κύκλωμα.
Πώς να φτιάξετε ένα τροφοδοτικό μεταγωγής με τα χέρια σας
Οι μετατροπείς, ιδιαίτερα οι ισχυροί, έχουν πολύπλοκα κυκλώματα και είναι διαθέσιμοι για επανάληψη μόνο από έμπειρους ραδιοερασιτέχνες. Για αυτοσυναρμολόγηση τροφοδοτικών δικτύου, μπορούμε να προτείνουμε απλά κυκλώματα χαμηλής κατανάλωσης που χρησιμοποιούν εξειδικευμένα τσιπ ελεγκτών PWM. Τέτοια IC έχουν μικρό αριθμό στοιχείων ιμάντων και έχουν αποδεδειγμένα τυπικά κυκλώματα μεταγωγής που πρακτικά δεν απαιτούν ρύθμιση και συντονισμό.
Όταν εργάζεστε με οικιακές κατασκευές ή επισκευάζετε βιομηχανικές συσκευές, πρέπει να θυμόμαστε ότι μέρος του κυκλώματος θα βρίσκεται πάντα στο δυναμικό του δικτύου, επομένως, πρέπει να τηρούνται τα μέτρα ασφαλείας.
Παρόμοια άρθρα:
