Chercher

Τα τροφοδοτικά μεταγωγής αντικαθιστούν πλέον με σιγουριά τα ξεπερασμένα γραμμικά. Ο λόγος είναι η υψηλή απόδοση, η συμπαγή και βελτιωμένα χαρακτηριστικά σταθεροποίησης που ενυπάρχουν σε αυτά τα τροφοδοτικά.

Με τις γρήγορες αλλαγές που έχουν υποστεί πρόσφατα οι αρχές της τροφοδοσίας για ηλεκτρονικό εξοπλισμό, οι πληροφορίες για τον υπολογισμό, την κατασκευή και τη χρήση των τροφοδοτικών μεταγωγής γίνονται όλο και πιο σχετικές.

Πρόσφατα, τα τροφοδοτικά μεταγωγής έχουν αποκτήσει ιδιαίτερη δημοτικότητα μεταξύ των ειδικών στον τομέα της ηλεκτρονικής και της ραδιομηχανικής, καθώς και στη βιομηχανική παραγωγή. Υπήρξε μια τάση εγκατάλειψης τυπικών ογκωδών μονάδων μετασχηματιστών και μετάβασης σε μικρού μεγέθους σχέδια τροφοδοτικών μεταγωγής, μετατροπέων τάσης, μετατροπέων και μετατροπέων.

Γενικά, το θέμα της μεταγωγής τροφοδοτικών είναι αρκετά σχετικό και ενδιαφέρον και είναι ένας από τους πιο σημαντικούς τομείς της ηλεκτρονικής ισχύος. Αυτός ο τομέας της ηλεκτρονικής είναι πολλά υποσχόμενος και αναπτύσσεται γρήγορα. Και ο κύριος στόχος του είναι η ανάπτυξη ισχυρών συσκευών ισχύος που πληρούν τις σύγχρονες απαιτήσεις για αξιοπιστία, ποιότητα, ανθεκτικότητα, ελαχιστοποίηση του βάρους, του μεγέθους, της κατανάλωσης ενέργειας και υλικών. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι σχεδόν όλα τα σύγχρονα ηλεκτρονικά, συμπεριλαμβανομένων όλων των ειδών υπολογιστών, εξοπλισμού ήχου, βίντεο και άλλων σύγχρονων συσκευών, τροφοδοτούνται από συμπαγή τροφοδοτικά μεταγωγής, γεγονός που επιβεβαιώνει για άλλη μια φορά τη σημασία της περαιτέρω ανάπτυξης αυτού του τομέα τροφοδοσίας .

Αρχή λειτουργίας μεταγωγής τροφοδοτικών

Το τροφοδοτικό μεταγωγής είναι ένα σύστημα μετατροπέα. Σε τροφοδοτικά μεταγωγής, πρώτα διορθώνεται η τάση εισόδου AC. Η προκύπτουσα τάση συνεχούς ρεύματος μετατρέπεται σε ορθογώνιους παλμούς υψηλής συχνότητας και συγκεκριμένου κύκλου λειτουργίας, είτε τροφοδοτούνται σε μετασχηματιστή (στην περίπτωση παλμικών τροφοδοτικών με γαλβανική απομόνωση από το δίκτυο τροφοδοσίας) είτε απευθείας στο χαμηλοπερατό φίλτρο εξόδου (στο παλμικά τροφοδοτικά χωρίς γαλβανική μόνωση). Σε παλμικά τροφοδοτικά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μετασχηματιστές μικρού μεγέθους - αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι με την αύξηση της συχνότητας, αυξάνεται η απόδοση του μετασχηματιστή και μειώνονται οι απαιτήσεις για τις διαστάσεις (τμήμα) του πυρήνα που απαιτείται για τη μετάδοση ισοδύναμης ισχύος. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ένας τέτοιος πυρήνας μπορεί να κατασκευαστεί από σιδηρομαγνητικά υλικά, σε αντίθεση με τους πυρήνες των μετασχηματιστών χαμηλής συχνότητας, για τους οποίους χρησιμοποιείται ηλεκτρικός χάλυβας.

Σχήμα 1 - Μπλοκ διάγραμμα ενός τροφοδοτικού μεταγωγής

Η τάση δικτύου τροφοδοτείται στον ανορθωτή, μετά την οποία εξομαλύνεται από ένα χωρητικό φίλτρο. Από τον πυκνωτή φίλτρου, η τάση του οποίου αυξάνεται, η ανορθωμένη τάση μέσω της περιέλιξης του μετασχηματιστή τροφοδοτείται στον συλλέκτη του τρανζίστορ, ο οποίος λειτουργεί ως διακόπτης. Η συσκευή ελέγχου διασφαλίζει την περιοδική ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του τρανζίστορ. Για την αξιόπιστη εκκίνηση της τροφοδοσίας, χρησιμοποιείται ένας κύριος ταλαντωτής κατασκευασμένος σε μικροκύκλωμα. Οι παλμοί τροφοδοτούνται στη βάση του τρανζίστορ κλειδιού και προκαλούν την έναρξη του κύκλου λειτουργίας της αυτόματης γεννήτριας. Η συσκευή ελέγχου είναι υπεύθυνη για την παρακολούθηση του επιπέδου τάσης εξόδου, τη δημιουργία σήματος σφάλματος και, συχνά, τον άμεσο έλεγχο του κλειδιού. Το μικροκύκλωμα του κύριου ταλαντωτή τροφοδοτείται από μια αλυσίδα αντιστάσεων απευθείας από την είσοδο του πυκνωτή αποθήκευσης, σταθεροποιώντας την τάση με την χωρητικότητα αναφοράς. Ο κύριος ταλαντωτής και το τρανζίστορ κλειδιού του δευτερεύοντος κυκλώματος είναι υπεύθυνοι για τη λειτουργία του οπτοζεύκτη. Όσο πιο ανοιχτά είναι τα τρανζίστορ που είναι υπεύθυνα για τη λειτουργία του οπτικού συζεύκτη, τόσο μικρότερο είναι το πλάτος των παλμών ανάδρασης, τόσο πιο γρήγορα θα σβήσει το τρανζίστορ ισχύος και τόσο λιγότερη ενέργεια θα συσσωρευτεί στον μετασχηματιστή, γεγονός που θα σταματήσει την αύξηση της τάσης στην έξοδο της πηγής. Έφτασε ο τρόπος λειτουργίας του τροφοδοτικού, όπου σημαντικό ρόλο παίζει ο οπτικός συζευκτήρας, ως ρυθμιστής και διαχειριστής των τάσεων εξόδου.

Οι προδιαγραφές ενός βιομηχανικού τροφοδοτικού είναι πιο αυστηρές από αυτές ενός κανονικού οικιακού τροφοδοτικού. Αυτό εκφράζεται όχι μόνο στο γεγονός ότι υπάρχει υψηλή τριφασική τάση στην είσοδο του τροφοδοτικού, αλλά και στο γεγονός ότι τα βιομηχανικά τροφοδοτικά πρέπει να παραμένουν λειτουργικά ακόμη και με σημαντική απόκλιση της τάσης εισόδου από την ονομαστική τιμή , συμπεριλαμβανομένων των βυθίσεων τάσης και των υπερτάσεων, καθώς και της απώλειας μιας ή περισσότερων πολλών φάσεων.

Σχήμα 2 - Σχηματικό διάγραμμα τροφοδοσίας μεταγωγής.

Το σχήμα λειτουργεί ως εξής. Η τριφασική είσοδος μπορεί να γίνει σε τριφασική, τετρασύρματη ή και μονοφασική. Ο τριφασικός ανορθωτής αποτελείται από διόδους D1 - D8.

Οι αντιστάσεις R1 - R4 παρέχουν προστασία από υπερτάσεις. Η χρήση προστατευτικών αντιστάσεων με απενεργοποίηση υπερφόρτωσης καθιστά περιττή τη χρήση χωριστών ασφαλειών. Η ανορθωμένη τάση εισόδου φιλτράρεται από ένα φίλτρο σχήματος U που αποτελείται από C5, C6, C7, C8 και L1.

Οι αντιστάσεις R13 και R15 εξισώνουν την τάση στους πυκνωτές του φίλτρου εισόδου.

Όταν ανοίγει το MOSFET του τσιπ U1, το δυναμικό πηγής του Q1 μειώνεται, το ρεύμα πύλης παρέχεται από τις αντιστάσεις R6, R7 και R8, αντίστοιχα, η χωρητικότητα των μεταβάσεων VR1 ... VR3 ξεκλειδώνει το Q1. Η δίοδος Zener VR4 περιορίζει την τάση πηγής-πύλης που εφαρμόζεται στο Q1. Όταν το MOSFET U1 απενεργοποιείται, η τάση αποστράγγισης περιορίζεται στα 450 volt από το κύκλωμα περιοριστή VR1, VR2, VR3. Οποιαδήποτε πρόσθετη τάση στο τέλος της περιέλιξης θα διαλυθεί από το Q1. Αυτή η σύνδεση κατανέμει αποτελεσματικά τη συνολική διορθωμένη τάση στα Q1 και U1.

Το κύκλωμα απορρόφησης VR5, D9, R10 απορροφά την υπερβολική τάση στο πρωτεύον τύλιγμα που προκύπτει από τη διαρροή επαγωγής του μετασχηματιστή κατά την αντίστροφη διαδρομή.

Η διόρθωση εξόδου πραγματοποιείται με τη δίοδο D1. C2 - φίλτρο εξόδου. Τα L2 και C3 σχηματίζουν τη δεύτερη βαθμίδα φίλτρου για να μειώσουν την αστάθεια της τάσης εξόδου.

Το VR6 αρχίζει να φέρεται όταν η τάση εξόδου υπερβεί την πτώση του VR6 και του οπτικού συζεύκτη. Μια αλλαγή στην τάση εξόδου προκαλεί μια αλλαγή στο ρεύμα που ρέει μέσω της διόδου οπτοζεύκτη U2, η οποία με τη σειρά της προκαλεί μια αλλαγή στο ρεύμα μέσω του τρανζίστορ οπτοζεύκτη U2. Όταν αυτό το ρεύμα υπερβεί το όριο στον ακροδέκτη FB του U1, ο επόμενος κύκλος λειτουργίας παραλείπεται. Το καθορισμένο επίπεδο τάσης εξόδου διατηρείται ρυθμίζοντας τον αριθμό των χαμένων και ολοκληρωμένων κύκλων εργασίας. Μόλις ξεκινήσει ο κύκλος λειτουργίας, θα τελειώσει όταν το ρεύμα μέσω του U1 φτάσει το καθορισμένο εσωτερικό όριο. Το R11 περιορίζει το ρεύμα μέσω του οπτικού συζεύκτη και ρυθμίζει το κέρδος ανάδρασης. Η αντίσταση R12 παρέχει προκατάληψη στο VR6.

Αυτό το κύκλωμα προστατεύεται από θραύση βρόχου ανάδρασης, βραχυκύκλωμα εξόδου και υπερφόρτωση χάρη στις ενσωματωμένες λειτουργίες στο U1 (LNK304). Δεδομένου ότι το μικροκύκλωμα τροφοδοτείται απευθείας από τον πείρο αποστράγγισης του, δεν απαιτείται ξεχωριστή περιέλιξη ισχύος.

Στα τροφοδοτικά μεταγωγής, η σταθεροποίηση της τάσης εξασφαλίζεται μέσω αρνητικής ανάδρασης. Η ανάδραση σάς επιτρέπει να διατηρείτε την τάση εξόδου σε σχετικά σταθερό επίπεδο, ανεξάρτητα από τις διακυμάνσεις στην τάση εισόδου και το μέγεθος του φορτίου. Η ανατροφοδότηση μπορεί να οργανωθεί με διαφορετικούς τρόπους. Στην περίπτωση παλμικών πηγών με γαλβανική απομόνωση από το δίκτυο τροφοδοσίας, οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι είναι η χρήση επικοινωνίας μέσω μιας από τις περιελίξεις εξόδου του μετασχηματιστή ή η χρήση οπτικού συζεύκτη. Ανάλογα με το μέγεθος του σήματος ανάδρασης (ανάλογα με την τάση εξόδου), αλλάζει ο κύκλος λειτουργίας των παλμών στην έξοδο του ελεγκτή PWM. Εάν δεν απαιτείται αποσύνδεση, τότε, κατά κανόνα, χρησιμοποιείται ένας απλός διαιρέτης τάσης με αντίσταση. Έτσι, το τροφοδοτικό διατηρεί μια σταθερή τάση εξόδου.

Σίγουρα δεν υπάρχει τρόπος να το κρατήσετε με ένα πόδι... Λοιπόν, σίγουρα δεν μπορείτε να το πάρετε σε μια πεζοπορία, εκτός αν το σύρετε μαζί σας σε ένα σχοινί. Εδώ είναι το πρώτο μείον - είναι πολύ βαρύ. Ακολουθεί το τρανζίστορ. Εάν χρειαζόμαστε παραμέτρους super-duper, όπως μια σταθερή τάση στην έξοδο, ώστε να λειτουργεί και με μειωμένο δίκτυο και με αυξημένο, τότε το τρανζίστορ θα τοποθετηθεί σίγουρα σε ένα καλοριφέρ, στο οποίο, στο πιο τρομερό συνθήκες, θα μπορείτε να τηγανίζετε αυγά για εσάς και να ξεπαγώνετε ψάρια για όσους έχουν μουστάκι κατοικίδια (Κύριε!.. άκουσα κάτι;) Αυτό σημαίνει ότι το δεύτερο μειονέκτημα των γραμμικών τροφοδοτικών είναι η χαμηλή απόδοση και η ισχυρή θέρμανση. Λόγω αυτών των δύο βασικών μειονεκτημάτων, τα γραμμικά τροφοδοτικά αντικαθίστανται συχνά με μεταγωγικά.

Εικόνα 3 Pulse IP

Με την πρώτη ματιά, το σχέδιο φαίνεται πιο περίπλοκο. Ναι, υπάρχουν περισσότερες λεπτομέρειες :) Εκτός από το ότι είναι όλα μειωμένα σε ένα μικρό φουλάρι 5x10 cm και ζυγίζουν όχι περισσότερο από 100 γραμμάρια, αλλά τι να πω! Δείτε τις φωτογραφίες! Αυτά τα ίδια δύο τροφοδοτικά 60W. Αριστερά είναι γραμμικό, δεξιά παλμικό.

Εικόνα 4Γραμμικά και μεταγωγικά τροφοδοτικά 60W

«Λοιπόν, καλά, καλά... σταματήστε τη μουσική!!! Πού είναι αυτό το κομμάτι σιδήρου;» - ρωτάς. Πού πήγε το τρανζίστορ στο ψυγείο; Ε, αδερφέ, τι στριμμένα είναι όλα εδώ...
Θα εξηγήσω. Αντικαταστήσαμε το μεγάλο χυτοσίδηρο με ένα μικρό μετασχηματιστή. Ένα τρανζίστορ σε ένα τεράστιο ψυγείο δεν χρειάζεται καθόλου - η τάση εξόδου σταθεροποιείται με διαφορετικό τρόπο, κάτι που απαιτεί ένα μικρό τρανζίστορ σε ένα μικρό ψυγείο. Επιπλέον, η μικρή γεννήτρια παλμών έχει προστασία από βραχυκύκλωμα, την οποία ο «μεγάλος αδερφός» δεν έχει :) Λοιπόν, ποιον να κάνουμε πεζοπορία; Φυσικά, μικρό αλλά τολμηρό!
Τώρα ας μπούμε στην ορολογία.

Τροφοδοτικό μεταγωγής (SMPS)- Η γενική ονομασία για τα τροφοδοτικά που βασίζεται στην αρχή του παλμού (διακοπής) μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας. Η ταξινόμηση IIP χωρίζεται σε δύο υποτύπους:

- μετατροπέας- Τροφοδοσία με απομόνωση πρωτευόντων και δευτερευόντων εξαρτημάτων. Μπορεί να είναι πάνω, κάτω... οτιδήποτε. Μπορεί να υπάρχει οποιαδήποτε τάση στην είσοδο, και το ίδιο μπορεί να είναι και στην έξοδο. Αλλά τα πρωτεύοντα και δευτερεύοντα μέρη δεν έχουν κοινό καλώδιο μεταξύ τους. Γαλβανική απομόνωση δηλαδή. Ο μετατροπέας μπορεί να σταθεροποιηθεί ή να αποσταθεροποιηθεί. Όμως, επαναλαμβάνω, απαιτείται απόσυρση!!!

Ένα παράδειγμα μετατροπέα φαίνεται στο σχήμα:

Εικόνα 5Γενικό κύκλωμα μετατροπέα

Η αρχή λειτουργίας είναι απλή - το τρανζίστορ κλειδιού, με βάση τα σήματα από τη μονάδα ελέγχου, αντλεί ενέργεια στον μετασχηματιστή, ο μετασχηματιστής τη μετατρέπει, δηλαδή μειώνει, αυξάνει ή απλά το μεταδίδει ένα προς ένα, τη δευτερεύουσα δίοδο διορθώνει αυτή τη μετατρεπόμενη ενέργεια, ο πυκνωτής την εξομαλύνει έτσι ώστε η τάση να είναι ομοιόμορφη και χωρίς παλμούς. Παραδείγματα μετατροπέων είναι τα τροφοδοτικά από το δίκτυο. Ολοι. Για λόγους ασφαλείας, είναι απαραίτητο η τάση του δικτύου να μην μεταδίδεται σε καμία περίπτωση στην έξοδο του τροφοδοτικού, διαφορετικά η ουρά κάποιου θα τηγανιστεί, η γούνα θα σταθεί στην άκρη και το μουστάκι θα δεθεί σε κόμπο.

- σταθεροποιητής- Εδώ αρχίζει η σύγχυση :) Αυτή είναι μια πηγή ρεύματος που έχει ένα κοινό καλώδιο μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος εξαρτήματος. Δηλαδή έχει είσοδο (συν και γείωση) και έξοδο (συν και γείωση). Και η γη στην είσοδο και την έξοδο είναι η ίδια. Οι σταθεροποιητές χωρίζονται σε τρεις τύπους, τους οποίους θα συζητήσω στα άρθρα: buck, boost και inverting. Οι σταθεροποιητές είναι είτε ρυθμιζόμενοι είτε μη ρυθμιζόμενοι. Ναι, ο τύπος σταθεροποιητών περιλαμβάνει SMPS, οι οποίοι δεν έχουν σταθεροποίηση ως έχουν, αλλά το καλώδιο γείωσης εξακολουθεί να είναι κοινό. Θα δούμε και τα διαγράμματα τους :)

Παραδείγματα σταθεροποιητών - δείτε:

Εικόνα 6Γενικό κύκλωμα σταθεροποιητή

Αυτό το πράγμα λειτουργεί λίγο διαφορετικά: το τρανζίστορ κλειδιού εξακολουθεί να αντλεί ενέργεια στον μετασχηματιστή, πώς να το κάνετε αυτό συνιστάται από τη μονάδα ελέγχου, αλλά τότε δεν είναι καθόλου έτσι. Ο επαγωγέας συσσωρεύει ενέργεια ενώ το τρανζίστορ είναι ανοιχτό. Όταν το τρανζίστορ κλείνει, το ρεύμα μέσω του επαγωγέα θέλει να ρέει περαιτέρω, σε αυτό βοηθά η δίοδος D1, η οποία ονομάζεται επιστροφή. Όταν το ρεύμα μειωθεί, το τρανζίστορ ανοίγει ξανά και η διαδικασία συνεχίζεται. Ο πυκνωτής C2 εξακολουθεί να εξομαλύνει τους κυματισμούς. Είναι λίγο ασαφές, αλλά θα δούμε τα χρονοδιαγράμματα και τους τρόπους λειτουργίας αργότερα. Προς το παρόν, αυτή είναι μια καθαρά διερευνητική θεωρία.

Όπως μπορείτε να δείτε, το κοινό καλώδιο στην είσοδο και στην έξοδο είναι το ίδιο κοινό καλώδιο. Δεν υπάρχει λύση. Παραδείγματα είναι πολλοί σταθεροποιητές «24V/12V», «12V/5V» και ούτω καθεξής. Όπου χρειάζεται απλά να μειώσετε την τάση με ελάχιστες απώλειες θερμότητας και όσο το δυνατόν μικρότερο μέγεθος.

Για ένα συνηθισμένο άτομο που δεν εμβαθύνει στα ηλεκτρονικά, η μετάβαση όλων των συσκευών τροφοδοσίας από γραμμική σε παλμική ήταν αόρατη. Είναι μεταγωγικά τροφοδοτικά (SMPS) που είναι εγκατεστημένα σε όλο τον σύγχρονο εξοπλισμό. Ο κύριος λόγος για τη μετάβαση σε αυτόν τον τύπο μετατροπέα τάσης είναι η μείωση του μεγέθους. Δεδομένου ότι συνεχώς, από την αρχή της εμφάνισης και της εφεύρεσής τους, οι ηλεκτρονικές συσκευές απαιτούν συνεχή μείωση του μεγέθους τους. Το σχήμα δείχνει, για σύγκριση, τις διαστάσεις μιας συμβατικής και παλμικής πηγής συνεχούς ρεύματος. Οι διαφορές στο μέγεθος είναι ορατές με γυμνό μάτι.

Η αρχή λειτουργίας του SMPS και ο σχεδιασμός του

Ένα τροφοδοτικό μεταγωγής είναι μια συσκευή που λειτουργεί με την αρχή ενός μετατροπέα, δηλαδή, πρώτα μετατρέπει την εναλλασσόμενη τάση σε άμεση τάση και στη συνέχεια τη μετατρέπει ξανά σε εναλλασσόμενη τάση της επιθυμητής συχνότητας. Τελικά, το τελευταίο στάδιο του μετατροπέα εξακολουθεί να βασίζεται στην διόρθωση τάσης, καθώς οι περισσότερες συσκευές εξακολουθούν να λειτουργούν με μειωμένη τάση DC. Η ουσία της μείωσης του μεγέθους αυτών των συσκευών τροφοδοσίας και μετατροπής βασίζεται στη λειτουργία του μετασχηματιστή. Το γεγονός είναι ότι ο μετασχηματιστής δεν μπορεί να λειτουργήσει με σταθερή τάση. Απλώς, στην έξοδο της δευτερεύουσας περιέλιξης, όταν παρέχεται συνεχές ρεύμα στο πρωτεύον τύλιγμα, δεν θα προκληθεί EMF (ηλεκτροκινητική δύναμη). Για να εμφανιστεί τάση στο δευτερεύον τύλιγμα, πρέπει να αλλάξει κατεύθυνση ή μέγεθος. Η εναλλασσόμενη τάση έχει αυτή την ιδιότητα το ρεύμα σε αυτήν αλλάζει την κατεύθυνση και το μέγεθός της με συχνότητα 50 Hz. Ωστόσο, για να μειωθεί το μέγεθος του ίδιου του τροφοδοτικού και, κατά συνέπεια, του μετασχηματιστή, που αποτελεί τη βάση της γαλβανικής απομόνωσης, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η συχνότητα της τάσης εισόδου.

Ταυτόχρονα, οι παλμικοί μετασχηματιστές, σε αντίθεση με τους συμβατικούς γραμμικούς, έχουν πυρήνα φερρίτη του μαγνητικού κυκλώματος, αντί για χαλύβδινο πυρήνα κατασκευασμένο από πλάκες. Και επίσης τα σύγχρονα τροφοδοτικά που λειτουργούν με αυτήν την αρχή αποτελούνται από:

1. ανορθωτής τάσης δικτύου?
2. μια γεννήτρια παλμών που λειτουργεί με βάση το PWM (διαμόρφωση πλάτους παλμών) ή μια σκανδάλη Schmitt.
3. Μετατροπέας σταθεροποιημένης τάσης DC.

Μετά τον ανορθωτή τάσης δικτύου, μια γεννήτρια παλμών που χρησιμοποιεί PWM την παράγει σε εναλλασσόμενη τάση με συχνότητα περίπου 20–80 kHz. Είναι αυτή η αύξηση από 50 Hz σε δεκάδες kHz που καθιστά δυνατή τη σημαντική μείωση τόσο των διαστάσεων όσο και του βάρους της πηγής ισχύος. Το ανώτερο εύρος θα μπορούσε να είναι μεγαλύτερο, ωστόσο, τότε η συσκευή θα δημιουργήσει παρεμβολές υψηλής συχνότητας, οι οποίες θα επηρεάσουν τη λειτουργία του εξοπλισμού ραδιοσυχνοτήτων. Κατά την επιλογή σταθεροποίησης PWM, είναι επιτακτική ανάγκη να ληφθούν υπόψη και οι υψηλότερες αρμονικές των ρευμάτων.

Ακόμη και όταν λειτουργούν σε αυτές τις συχνότητες, αυτές οι παλμικές συσκευές παράγουν θόρυβο υψηλής συχνότητας. Και όσο περισσότερα από αυτά σε ένα δωμάτιο ή σε έναν κλειστό χώρο, τόσο περισσότερα υπάρχουν σε ραδιοσυχνότητες. Για την απορρόφηση αυτών των αρνητικών επιρροών και παρεμβολών, τοποθετούνται ειδικά φίλτρα καταστολής θορύβου στην είσοδο και στην έξοδο της συσκευής.

Αυτό είναι ένα σαφές παράδειγμα ενός σύγχρονου τροφοδοτικού μεταγωγής που χρησιμοποιείται σε προσωπικούς υπολογιστές.

A - ανορθωτής εισόδου. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν κυκλώματα μισής γέφυρας και πλήρους γέφυρας. Παρακάτω είναι ένα φίλτρο εισόδου με επαγωγή.
Β - πυκνωτές εξομάλυνσης εισόδου με αρκετά μεγάλη χωρητικότητα. Στα δεξιά υπάρχει μια ψύκτρα για τρανζίστορ υψηλής τάσης.
C - μετασχηματιστής παλμών. Ένα ψυγείο για διόδους χαμηλής τάσης είναι τοποθετημένο στα δεξιά.
D - πηνίο φίλτρου εξόδου, δηλαδή τσοκ σταθεροποίησης ομάδας.
E - πυκνωτές φίλτρου εξόδου.
Το πηνίο και ο μεγάλος κίτρινος πυκνωτής κάτω από το E είναι στοιχεία ενός πρόσθετου φίλτρου εισόδου που είναι τοποθετημένο απευθείας στην υποδοχή τροφοδοσίας και όχι μέρος της κύριας πλακέτας κυκλώματος.

Εάν ένας ραδιοερασιτέχνης εφεύρει μόνος του ένα κύκλωμα, πρέπει να κοιτάξει το βιβλίο αναφοράς για τα εξαρτήματα του ραδιοφώνου. Το βιβλίο αναφοράς είναι η κύρια πηγή πληροφοριών σε αυτή την περίπτωση.

Τροφοδοτικό μεταγωγής Flyback

Αυτός είναι ένας από τους τύπους τροφοδοτικών μεταγωγής που έχουν γαλβανική απομόνωση τόσο των πρωτευόντων όσο και των δευτερευόντων κυκλωμάτων. Αυτός ο τύπος μετατροπέα εφευρέθηκε αμέσως, ο οποίος κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1851 και η βελτιωμένη του έκδοση χρησιμοποιήθηκε σε συστήματα ανάφλεξης και σε οριζόντια σάρωση τηλεοράσεων και οθονών, για την παροχή ενέργειας υψηλής τάσης στη δευτερεύουσα άνοδο του κινεσκόπιου.

Το κύριο μέρος αυτού του τροφοδοτικού είναι επίσης ένας μετασχηματιστής ή ίσως ένα τσοκ. Υπάρχουν δύο στάδια στη δουλειά του:

1. Συσσώρευση ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο ή από άλλη πηγή.
2. Έξοδος συσσωρευμένης ενέργειας στα δευτερεύοντα κυκλώματα της ημιγέφυρας.

Όταν το πρωτεύον κύκλωμα ανοίγει και κλείνει, εμφανίζεται ρεύμα στο δευτερεύον κύκλωμα. Ο ρόλος του κλειδιού αποσύνδεσης εκτελούνταν συχνότερα από ένα τρανζίστορ. Για να μάθετε τις παραμέτρους των οποίων πρέπει να χρησιμοποιήσετε το βιβλίο αναφοράς. Αυτό το τρανζίστορ ελέγχεται συχνότερα από ένα τρανζίστορ πεδίου που χρησιμοποιεί έναν ελεγκτή PWM.

Έλεγχος ελεγκτή PWM

Η μετατροπή της τάσης του δικτύου, που έχει ήδη περάσει το στάδιο της ανόρθωσης, σε ορθογώνιους παλμούς γίνεται με κάποια περιοδικότητα. Η περίοδος απενεργοποίησης και ενεργοποίησης αυτού του τρανζίστορ εκτελείται με χρήση μικροκυκλωμάτων. Οι ελεγκτές PWM αυτών των πλήκτρων είναι το κύριο ενεργό στοιχείο ελέγχου του κυκλώματος. Σε αυτήν την περίπτωση, τόσο τα τροφοδοτικά προς τα εμπρός όσο και τα τροφοδοτικά flyback διαθέτουν μετασχηματιστή, μετά τον οποίο πραγματοποιείται εκ νέου διόρθωση.

Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η τάση εξόδου στο SMPS δεν πέφτει με την αύξηση του φορτίου, αναπτύχθηκε ένας βρόχος ανάδρασης που εισήχθη απευθείας στους ελεγκτές PWM. Αυτή η σύνδεση καθιστά δυνατή την πλήρη σταθεροποίηση της ελεγχόμενης τάσης εξόδου αλλάζοντας τον κύκλο λειτουργίας των παλμών. Οι ελεγκτές που λειτουργούν με διαμόρφωση PWM παρέχουν ένα ευρύ φάσμα αλλαγών τάσης εξόδου.

Τα μικροκυκλώματα για μεταγωγή τροφοδοτικών μπορεί να είναι εγχώριας ή ξένης παραγωγής. Για παράδειγμα, το NCP 1252 είναι ελεγκτές PWM που διαθέτουν έλεγχο ρεύματος και έχουν σχεδιαστεί για να δημιουργούν και τους δύο τύπους μετατροπέων παλμών. Οι κύριες γεννήτριες παλμών αυτής της μάρκας έχουν αποδειχθεί αξιόπιστες συσκευές. Οι ελεγκτές NCP 1252 διαθέτουν όλα τα ποιοτικά χαρακτηριστικά για να δημιουργήσουν οικονομικά και αξιόπιστα τροφοδοτικά. Τα τροφοδοτικά μεταγωγής που βασίζονται σε αυτό το μικροκύκλωμα χρησιμοποιούνται σε πολλές μάρκες υπολογιστών, τηλεοράσεων, ενισχυτών, στερεοφωνικών συστημάτων κ.λπ. Ανατρέχοντας στο βιβλίο αναφοράς, μπορείτε να βρείτε όλες τις απαραίτητες και λεπτομερείς πληροφορίες για όλες τις παραμέτρους λειτουργίας του.

Το πλεονέκτημα της μεταγωγής τροφοδοτικών έναντι των γραμμικών

Τα τροφοδοτικά που βασίζονται σε μεταγωγή προσφέρουν μια σειρά από πλεονεκτήματα που τα διακρίνουν ποιοτικά από τα γραμμικά. Εδώ είναι τα κυριότερα:

1. Σημαντική μείωση των διαστάσεων και του βάρους των συσκευών.
2. Μείωση της ποσότητας ακριβών μη σιδηρούχων μετάλλων, όπως ο χαλκός, που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή τους.
3. Δεν υπάρχουν προβλήματα όταν παρουσιάζεται βραχυκύκλωμα, αυτό ισχύει κυρίως για συσκευές flyback.
4. Εξαιρετική ομαλή ρύθμιση της τάσης εξόδου, καθώς και σταθεροποίησή της με την εισαγωγή ανάδρασης στους ελεγκτές PWM.
5. Δείκτες υψηλής απόδοσης.

Ωστόσο, όπως όλα σε αυτόν τον κόσμο, τα μπλοκ παλμών έχουν τα μειονεκτήματά τους:

1. Εκπομπή παρεμβολών που μπορεί να εμφανιστεί λόγω ελαττωματικών κυκλωμάτων καταστολής θορύβου, τις περισσότερες φορές λόγω της ξήρανσης των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών.
2. Ανεπιθύμητη λειτουργία χωρίς φορτίο.
3. Ένα πιο περίπλοκο κύκλωμα που χρησιμοποιεί μεγαλύτερο αριθμό εξαρτημάτων, για την εύρεση αναλόγων των οποίων χρειάζεται ένα βιβλίο αναφοράς.

Η χρήση τροφοδοτικών με βάση τη διαμόρφωση υψηλής συχνότητας (παλμός) στα σύγχρονα ηλεκτρονικά, τόσο στην καθημερινή ζωή όσο και στην παραγωγή, έχει επηρεάσει σημαντικά την ανάπτυξη όλου του ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Έχουν εκτοπίσει εδώ και καιρό απαρχαιωμένες πηγές που βασίζονται σε ένα παραδοσιακό γραμμικό κύκλωμα από την αγορά και θα βελτιωθούν μόνο στο μέλλον. Οι ελεγκτές PWM είναι η καρδιά αυτής της συσκευής και η ανάπτυξη της λειτουργικότητας και των τεχνικών χαρακτηριστικών τους βελτιώνεται συνεχώς.

Βίντεο σχετικά με τη λειτουργία ενός τροφοδοτικού μεταγωγής

ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗ ΤΑΣΗ ΕΞΟΔΟΥ
ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ

ΤΟ ΑΡΘΡΟ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΘΗΚΕ ΒΑΣΙΣΜΕΝΟ ΣΤΟ ΒΙΒΛΙΟ ΤΩΝ A. V. GOLOVKOV και V. B LYUBITSKY «ΠΡΟΔΟΤΙΚΟ ΤΡΟΦΟΔΟΤΙΚΟ ΓΙΑ ΜΟΝΑΔΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ OF THE IBM PC-XT/AT TYPE» ΑΠΟ ΤΟΝ ΕΚΔΟΤΙΚΟ ΟΙΚΟ «LAD&N»

Το κύκλωμα σταθεροποίησης τάσης εξόδου στην κατηγορία των UPS που εξετάζουμε είναι ένας κλειστός βρόχος αυτόματου ελέγχου (Εικ. 31). Αυτός ο βρόχος περιλαμβάνει:
κύκλωμα ελέγχου 8;
ταιριαστός προενισχυτής στάδιο 9.
μετασχηματιστής ελέγχου DT;
ισχύς στάδιο 2;
παλμικός μετασχηματιστής ισχύος RT.
μπλοκ ανορθωτή 3;
τσοκ διακαναλικής επικοινωνίας 4;
μπλοκ φίλτρου 5;
διαιρέτης τάσης ανάδρασης 6;
Διαιρέτης τάσης αναφοράς 7.
Το κύκλωμα ελέγχου 8 περιέχει τις ακόλουθες λειτουργικές μονάδες:
ενισχυτής σήματος ασυμφωνίας 8.1 με κύκλωμα διόρθωσης Zk.
Συγκριτής PWM (διαμορφωτής) 8.2;
πριονωτή γεννήτρια τάσης (ταλαντωτής) 8.3;
πηγή αναφοράς σταθεροποιημένη τάση Uref 8.4.
Κατά τη λειτουργία, ο ενισχυτής σήματος ασυμφωνίας 8.1 συγκρίνει το σήμα εξόδου του διαιρέτη τάσης b με την τάση αναφοράς του διαιρέτη 7. Το ενισχυμένο σήμα ασυμφωνίας παρέχεται στον διαμορφωτή πλάτους παλμού 8.2, ο οποίος ελέγχει το τελικό στάδιο του ενισχυτή ισχύος 9, το οποίο είναι , με τη σειρά του, παρέχει ένα διαμορφωμένο σήμα ελέγχου στον μετατροπέα βαθμίδας ισχύος 2 μέσω του μετασχηματιστή ελέγχου DT. Ο καταρράκτης ισχύος τροφοδοτείται χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα χωρίς μετασχηματιστή. Η εναλλασσόμενη τάση του δικτύου τροφοδοσίας διορθώνεται από τον ανορθωτή δικτύου 1 και τροφοδοτείται στο στάδιο ισχύος, όπου εξομαλύνεται από τους πυκνωτές του χωρητικού ραφιού. Μέρος της τάσης εξόδου του σταθεροποιητή συγκρίνεται με μια σταθερή τάση αναφοράς και στη συνέχεια η διαφορά που προκύπτει (σήμα ασυμφωνίας) ενισχύεται με την εισαγωγή της κατάλληλης αντιστάθμισης. Ο διαμορφωτής πλάτους παλμού 8,2 μετατρέπει το αναλογικό σήμα ελέγχου σε σήμα διαμορφωμένου πλάτους με μεταβλητό κύκλο λειτουργίας. Στην κατηγορία των UPS που εξετάζουμε, το κύκλωμα διαμορφωτή συγκρίνει το σήμα που προέρχεται από την έξοδο του ενισχυτή σήματος σφάλματος με μια τάση πριονωτή, η οποία λαμβάνεται από μια ειδική γεννήτρια 8.3.

Εικόνα 31. Ρυθμιστικός βρόχος ενός τυπικού τροφοδοτικού μεταγωγής που βασίζεται στο τσιπ ελέγχου TL494.

Εικόνα 32. Ρύθμιση του επιπέδου τάσης εξόδου του UPS PS-200B.

Εικόνα 33. Ρύθμιση του επιπέδου τάσης εξόδου του UPS LPS-02-150XT.

Εικόνα 34. Ρύθμιση του επιπέδου τάσης εξόδου του Appis UPS.

Εικόνα 35. Ρύθμιση του επιπέδου τάσης εξόδου του UPS GT-200W.

Ωστόσο, η πιο συνηθισμένη περίπτωση είναι όταν δεν υπάρχει ρύθμιση που να επηρεάζει τις τάσεις εξόδου της μονάδας. Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση σε οποιαδήποτε από τις εισόδους 1 ή 2 επιλέγεται αυθαίρετα στην περιοχή από +2,5 έως +5 V και η τάση στην υπόλοιπη είσοδο επιλέγεται χρησιμοποιώντας μια αντίσταση διακλάδωσης υψηλής αντίστασης έτσι ώστε η μονάδα να παράγει την έξοδο τάσεις που καθορίζονται στο διαβατήριο στη λειτουργία ονομαστικού φορτίου. Ρύζι. 35 απεικονίζει την περίπτωση επιλογής της στάθμης τάσης αναφοράς, Εικ. 34 - δείχνει την περίπτωση επιλογής του επιπέδου του σήματος ανάδρασης. Σημειώθηκε προηγουμένως ότι η αστάθεια της τάσης εξόδου υπό την επίδραση τυχόν αποσταθεροποιητικών παραγόντων (μεταβολές στο ρεύμα φορτίου, τάση τροφοδοσίας και θερμοκρασία περιβάλλοντος) θα μπορούσε να μειωθεί αυξάνοντας το κέρδος του κυκλώματος ανάδρασης (κέρδος ενισχυτή DA3).
Ωστόσο, η μέγιστη τιμή του κέρδους DA3 περιορίζεται από τη συνθήκη σταθερότητας. Δεδομένου ότι τόσο το UPS όσο και το φορτίο περιέχουν αντιδραστικά στοιχεία (επαγωγή ή χωρητικότητα) που συσσωρεύουν ενέργεια, η ενέργεια ανακατανέμεται μεταξύ αυτών των στοιχείων σε μεταβατικές λειτουργίες.

Αυτή η περίσταση μπορεί να οδηγήσει στο γεγονός ότι, με ορισμένες παραμέτρους των στοιχείων, η μεταβατική διαδικασία καθορισμού των τάσεων εξόδου του UPS θα λάβει τον χαρακτήρα ταλαντώσεων χωρίς απόσβεση ή η ποσότητα υπερρύθμισης στον μεταβατικό τρόπο λειτουργίας θα φτάσει σε απαράδεκτες τιμές.

Εικόνα 36. Μεταβατικές διεργασίες (ταλαντωτικές και απεριοδικές) της τάσης εξόδου του UPS με απότομη αλλαγή στο ρεύμα φορτίου (α) και στην τάση εισόδου (β).

Στο Σχ. Το σχήμα 36 δείχνει τις μεταβατικές διεργασίες της τάσης εξόδου με μια απότομη αλλαγή στο ρεύμα φορτίου και στην τάση εισόδου. Το UPS λειτουργεί σταθερά εάν η τάση εξόδου επιστρέψει στη σταθερή της τιμή μετά την παύση της διαταραχής που το έφερε έξω από την αρχική του κατάσταση (Εικ. 37a).

Εάν δεν πληρούται αυτή η προϋπόθεση, τότε το σύστημα είναι ασταθές (Εικ. 37.6). Η διασφάλιση της σταθερότητας ενός τροφοδοτικού διακόπτη είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την ομαλή λειτουργία του. Η μεταβατική διαδικασία, ανάλογα με τις παραμέτρους του UPS, είναι ταλαντευτικής ή απεριοδικής φύσης, ενώ η τάση εξόδου του UPS έχει μια συγκεκριμένη τιμή υπέρβασης και μεταβατικό χρόνο διεργασίας. Η απόκλιση της τάσης εξόδου από την ονομαστική τιμή ανιχνεύεται στο στοιχείο μέτρησης του κυκλώματος ανάδρασης (στο υπό εξέταση UPS, ως στοιχείο μέτρησης χρησιμοποιείται ένας διαχωριστής αντίστασης συνδεδεμένος στον δίαυλο τάσης εξόδου +5V). Λόγω της αδράνειας του βρόχου ελέγχου, η ονομαστική τιμή της τάσης εξόδου ρυθμίζεται με μια ορισμένη καθυστέρηση. Σε αυτήν την περίπτωση, το κύκλωμα ελέγχου με αδράνεια θα συνεχίσει να ενεργεί προς την ίδια κατεύθυνση για κάποιο χρονικό διάστημα. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται υπέρβαση, δηλ. απόκλιση της τάσης εξόδου από την ονομαστική της τιμή στην αντίθετη κατεύθυνση από την αρχική απόκλιση.

Το κύκλωμα ελέγχου αλλάζει ξανά την τάση εξόδου προς την αντίθετη κατεύθυνση κ.λπ. Προκειμένου να διασφαλιστεί η σταθερότητα του βρόχου ρύθμισης τάσης εξόδου του UPS με ελάχιστη διάρκεια της μεταβατικής διαδικασίας, το χαρακτηριστικό πλάτους-συχνότητας του ενισχυτή σφάλματος DA3 υπόκειται σε διόρθωση. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας κυκλώματα RC συνδεδεμένα ως κυκλώματα αρνητικής ανάδρασης που περιβάλλουν τον ενισχυτή DA3. Παραδείγματα τέτοιων διορθωτικών αλυσίδων φαίνονται στο Σχ. 38.

Εικόνα 38. Παραδείγματα διαμόρφωσης αλυσίδων διόρθωσης RC για τον ενισχυτή σφάλματος τάσης DA3.
Για να μειωθεί το επίπεδο παραγωγής θορύβου, εγκαθίστανται απεριοδικά κυκλώματα RC στη δευτερεύουσα πλευρά του τροφοδοτικού μεταγωγής. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στην αρχή της λειτουργίας τους.

Η μεταβατική διεργασία του ρεύματος μέσω των διόδων ανορθωτή τις στιγμές της μεταγωγής εμφανίζεται με τη μορφή διέγερσης κρούσης (Εικ. 39, α).
Εικόνα 39. Διαγράμματα χρονισμού τάσης στη δίοδο ανάκτησης αντίστροφης αντίστασης:

Οι περισσότερες σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές πρακτικά δεν χρησιμοποιούν αναλογικά (μετασχηματιστές) τροφοδοτικά, αντικαθίστανται από μετατροπείς παλμικής τάσης. Για να καταλάβετε γιατί συνέβη αυτό, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού, καθώς και τα πλεονεκτήματα και τις αδυναμίες αυτών των συσκευών. Θα μιλήσουμε επίσης για τον σκοπό των κύριων στοιχείων των παλμικών πηγών και θα δώσουμε ένα απλό παράδειγμα υλοποίησης που μπορεί να συναρμολογηθεί με τα χέρια σας.

Σχεδιαστικά χαρακτηριστικά και αρχή λειτουργίας

Από τις διάφορες μεθόδους μετατροπής της τάσης σε ηλεκτρονικά εξαρτήματα ισχύος, μπορούν να εντοπιστούν δύο που είναι πιο διαδεδομένες:

1. Το αναλογικό, το κύριο στοιχείο του οποίου είναι ένας μετασχηματιστής με βήμα προς τα κάτω, εκτός από την κύρια λειτουργία του, παρέχει επίσης γαλβανική μόνωση.
2. Αρχή παρόρμησης.

Ας δούμε πώς διαφέρουν αυτές οι δύο επιλογές.

PSU που βασίζεται σε μετασχηματιστή ισχύος

Ας εξετάσουμε ένα απλοποιημένο μπλοκ διάγραμμα αυτής της συσκευής. Όπως φαίνεται από το σχήμα, στην είσοδο είναι εγκατεστημένος ένας μετασχηματιστής υποβάθμισης, με τη βοήθειά του μετατρέπεται το πλάτος της τάσης τροφοδοσίας, για παράδειγμα, από 220 V παίρνουμε 15 V. Το επόμενο μπλοκ είναι ένας ανορθωτής, Το καθήκον είναι να μετατρέψετε το ημιτονοειδές ρεύμα σε παλμικό (η αρμονική φαίνεται πάνω από τη συμβολική εικόνα). Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται ανορθωτικά στοιχεία ημιαγωγών (δίοδοι) που συνδέονται μέσω κυκλώματος γέφυρας. Η αρχή λειτουργίας τους βρίσκεται στην ιστοσελίδα μας.

Το επόμενο μπλοκ εκτελεί δύο λειτουργίες: εξομαλύνει την τάση (για το σκοπό αυτό χρησιμοποιείται πυκνωτής κατάλληλης χωρητικότητας) και τη σταθεροποιεί. Το τελευταίο είναι απαραίτητο για να μην «πέφτει» η τάση όταν αυξάνεται το φορτίο.

Το συγκεκριμένο μπλοκ διάγραμμα είναι κατά κανόνα πολύ απλοποιημένο, μια πηγή αυτού του τύπου έχει φίλτρο εισόδου και προστατευτικά κυκλώματα, αλλά αυτό δεν είναι σημαντικό για την εξήγηση της λειτουργίας της συσκευής.

Όλα τα μειονεκτήματα της παραπάνω επιλογής σχετίζονται άμεσα ή έμμεσα με το κύριο στοιχείο σχεδιασμού - τον μετασχηματιστή. Πρώτον, το βάρος και οι διαστάσεις του περιορίζουν τη σμίκρυνση. Για να μην είμαστε αβάσιμοι, θα χρησιμοποιήσουμε ως παράδειγμα έναν μετασχηματιστή υποβάθμισης 220/12 V με ονομαστική ισχύ 250 W. Το βάρος μιας τέτοιας μονάδας είναι περίπου 4 κιλά, διαστάσεις 125x124x89 mm. Μπορείτε να φανταστείτε πόσο θα ζύγιζε ένας φορτιστής φορητού υπολογιστή που βασίζεται σε αυτόν.

Δεύτερον, η τιμή τέτοιων συσκευών είναι μερικές φορές πολλαπλάσια από το συνολικό κόστος των άλλων εξαρτημάτων.

Παλμικές συσκευές

Όπως φαίνεται από το μπλοκ διάγραμμα που φαίνεται στο Σχήμα 3, η αρχή λειτουργίας αυτών των συσκευών διαφέρει σημαντικά από τους αναλογικούς μετατροπείς, κυρίως λόγω της απουσίας ενός μετασχηματιστή εισόδου προς τα κάτω.

Ας εξετάσουμε τον αλγόριθμο λειτουργίας μιας τέτοιας πηγής:

• Παρέχεται ισχύς στο φίλτρο δικτύου.
• Στη συνέχεια, τίθεται σε λειτουργία η μονάδα μετατροπής ημιτονοειδούς τάσης σε παλμική σταθερή τάση και ένα φίλτρο εξομάλυνσης.
• Στο επόμενο στάδιο, ένας μετατροπέας συνδέεται με τη διαδικασία. Η ανάδραση στον μετατροπέα πραγματοποιείται μέσω της μονάδας ελέγχου.
• Το επόμενο μπλοκ είναι IT, είναι απαραίτητο για την αυτόματη λειτουργία γεννήτριας, την παροχή τάσης στο κύκλωμα, την προστασία, τον έλεγχο του ελεγκτή, καθώς και το φορτίο. Επιπλέον, το έργο IT περιλαμβάνει τη διασφάλιση γαλβανικής απομόνωσης μεταξύ κυκλωμάτων υψηλής και χαμηλής τάσης.

Σε αντίθεση με έναν μετασχηματιστή με βήμα προς τα κάτω, ο πυρήνας αυτής της συσκευής είναι κατασκευασμένος από σιδηρομαγνητικά υλικά, αυτό συμβάλλει στην αξιόπιστη μετάδοση σημάτων ραδιοσυχνοτήτων, τα οποία μπορεί να είναι στην περιοχή 20-100 kHz. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του IT είναι ότι κατά τη σύνδεσή του, η συμπερίληψη της αρχής και του τέλους των περιελίξεων είναι κρίσιμη. Οι μικρές διαστάσεις αυτής της συσκευής καθιστούν δυνατή την παραγωγή μικροσκοπικών συσκευών. Ένα παράδειγμα είναι η ηλεκτρονική πλεξούδα (έρμα) ενός λαμπτήρα LED ή εξοικονόμησης ενέργειας.

• Στη συνέχεια, ο ανορθωτής εξόδου τίθεται σε λειτουργία, καθώς λειτουργεί με τάση υψηλής συχνότητας η διαδικασία απαιτεί ημιαγωγικά στοιχεία υψηλής ταχύτητας, επομένως χρησιμοποιούνται δίοδοι Schottky.
• Στην τελική φάση, η εξομάλυνση πραγματοποιείται σε ένα πλεονεκτικό φίλτρο, μετά το οποίο εφαρμόζεται τάση στο φορτίο.

Τώρα, όπως υποσχεθήκαμε, ας δούμε την αρχή λειτουργίας του κύριου στοιχείου αυτής της συσκευής - του μετατροπέα.

Πώς λειτουργεί ένας μετατροπέας;

Η διαμόρφωση RF μπορεί να γίνει με τρεις τρόπους:

• παλμική συχνότητα?
• φάση-παλμός?
• πλάτος παλμού.

Στην πράξη, χρησιμοποιείται η τελευταία επιλογή. Αυτό οφείλεται τόσο στην απλότητα της υλοποίησης όσο και στο γεγονός ότι το PWM έχει σταθερή συχνότητα επικοινωνίας, σε αντίθεση με τις άλλες δύο μεθόδους διαμόρφωσης. Ένα μπλοκ διάγραμμα που περιγράφει τη λειτουργία του ελεγκτή φαίνεται παρακάτω.

Ο αλγόριθμος λειτουργίας της συσκευής έχει ως εξής:

Η γεννήτρια συχνότητας αναφοράς παράγει μια σειρά από ορθογώνια σήματα, η συχνότητα των οποίων αντιστοιχεί στην αναφορά. Με βάση αυτό το σήμα, σχηματίζεται ένα πριονωτό U P, το οποίο τροφοδοτείται στην είσοδο του συγκριτή K PWM. Το σήμα UUS που προέρχεται από τον ενισχυτή ελέγχου παρέχεται στη δεύτερη είσοδο αυτής της συσκευής. Το σήμα που παράγεται από αυτόν τον ενισχυτή αντιστοιχεί στην αναλογική διαφορά μεταξύ U P (τάση αναφοράς) και U RS (σήμα ελέγχου από το κύκλωμα ανάδρασης). Δηλαδή, το σήμα ελέγχου UUS είναι στην πραγματικότητα μια τάση αναντιστοιχίας με ένα επίπεδο που εξαρτάται τόσο από το ρεύμα στο φορτίο όσο και από την τάση σε αυτό (U OUT).

Αυτή η μέθοδος υλοποίησης σάς επιτρέπει να οργανώσετε ένα κλειστό κύκλωμα που σας επιτρέπει να ελέγχετε την τάση εξόδου, δηλαδή, στην πραγματικότητα, μιλάμε για μια γραμμική-διακεκριμένη λειτουργική μονάδα. Στην έξοδό του παράγονται παλμοί, με διάρκεια ανάλογα με τη διαφορά μεταξύ του σήματος αναφοράς και του σήματος ελέγχου. Με βάση αυτό, δημιουργείται μια τάση για τον έλεγχο του τρανζίστορ κλειδιού του μετατροπέα.

Η διαδικασία σταθεροποίησης της τάσης εξόδου πραγματοποιείται παρακολουθώντας το επίπεδο της όταν αλλάζει, η τάση του σήματος ελέγχου U PC αλλάζει αναλογικά, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση ή μείωση της διάρκειας μεταξύ των παλμών.

Ως αποτέλεσμα, η ισχύς των δευτερευόντων κυκλωμάτων αλλάζει, γεγονός που εξασφαλίζει σταθεροποίηση της τάσης εξόδου.

Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια, είναι απαραίτητη η γαλβανική απομόνωση μεταξύ του δικτύου τροφοδοσίας και της ανάδρασης. Κατά κανόνα, για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται οπτικοί συζεύκτες.

Πλεονεκτήματα και αδυναμίες των παλμικών πηγών

Εάν συγκρίνουμε αναλογικές και παλμικές συσκευές ίδιας ισχύος, οι τελευταίες θα έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

• Μικρό μέγεθος και βάρος λόγω της απουσίας μετασχηματιστή χαμηλών συχνοτήτων και στοιχείων ελέγχου που απαιτούν αφαίρεση θερμότητας με τη χρήση μεγάλων καλοριφέρ. Χάρη στη χρήση της τεχνολογίας μετατροπής σήματος υψηλής συχνότητας, είναι δυνατή η μείωση της χωρητικότητας των πυκνωτών που χρησιμοποιούνται στα φίλτρα, γεγονός που επιτρέπει την εγκατάσταση μικρότερων στοιχείων.
• Υψηλότερη απόδοση, αφού οι κύριες απώλειες προκαλούνται μόνο από παροδικές διεργασίες, ενώ στα αναλογικά κυκλώματα χάνεται συνεχώς πολλή ενέργεια κατά την ηλεκτρομαγνητική μετατροπή. Το αποτέλεσμα μιλάει από μόνο του, αυξάνοντας την απόδοση στο 95-98%.
• Χαμηλότερο κόστος λόγω της χρήσης λιγότερο ισχυρών στοιχείων ημιαγωγών.
• Μεγαλύτερο εύρος τάσης εισόδου. Αυτός ο τύπος εξοπλισμού δεν είναι απαιτητικός ως προς τη συχνότητα και το πλάτος, επομένως, επιτρέπεται η σύνδεση σε δίκτυα διαφόρων προτύπων.
• Διαθεσιμότητα αξιόπιστης προστασίας από βραχυκυκλώματα, υπερφόρτωση και άλλες καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.

Τα μειονεκτήματα της τεχνολογίας παλμών περιλαμβάνουν:

Η παρουσία παρεμβολών ραδιοσυχνοτήτων είναι συνέπεια της λειτουργίας του μετατροπέα υψηλής συχνότητας. Αυτός ο παράγοντας απαιτεί την εγκατάσταση ενός φίλτρου που καταστέλλει τις παρεμβολές. Δυστυχώς, η λειτουργία του δεν είναι πάντα αποτελεσματική, γεγονός που επιβάλλει ορισμένους περιορισμούς στη χρήση συσκευών αυτού του τύπου σε εξοπλισμό υψηλής ακρίβειας.

Ειδικές απαιτήσεις για το φορτίο, δεν πρέπει να μειωθεί ή να αυξηθεί. Μόλις το επίπεδο ρεύματος υπερβεί το ανώτερο ή το κατώτερο όριο, τα χαρακτηριστικά της τάσης εξόδου θα αρχίσουν να διαφέρουν σημαντικά από τα τυπικά. Κατά κανόνα, οι κατασκευαστές (ακόμη και πρόσφατα οι Κινέζοι) προβλέπουν τέτοιες καταστάσεις και εγκαθιστούν κατάλληλη προστασία στα προϊόντα τους.

Πεδίο εφαρμογής

Σχεδόν όλα τα σύγχρονα ηλεκτρονικά τροφοδοτούνται από μπλοκ αυτού του τύπου, για παράδειγμα:

Συναρμολόγηση τροφοδοτικού μεταγωγής με τα χέρια σας

Ας εξετάσουμε το κύκλωμα ενός απλού τροφοδοτικού, όπου εφαρμόζεται η αρχή λειτουργίας που περιγράφηκε παραπάνω.

Ονομασίες:

• Αντιστάσεις: R1 – 100 Ohm, R2 – από 150 kOhm έως 300 kOhm (επιλέξιμες), R3 – 1 kOhm.
• Χωρητικότητα: C1 και C2 – 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 – 0,22 µF x 400 V, C5 – 6800-15000 pF (επιλέξιµο), 012 µF, C6 – 10 µF x 50 V – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
• Δίοδοι: VD1-4 - KD258V, VD5 και VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
• Τρανζίστορ VT1 – KT872A.
• Σταθεροποιητής τάσης D1 - μικροκύκλωμα KR142 με δείκτη EH5 - EH8 (ανάλογα με την απαιτούμενη τάση εξόδου).
• Μετασχηματιστής T1 - χρησιμοποιείται πυρήνας φερρίτη σε σχήμα w με διαστάσεις 5x5. Το πρωτεύον τύλιγμα τυλίγεται με 600 στροφές σύρματος Ø 0,1 mm, το δευτερεύον (ακίδες 3-4) περιέχει 44 στροφές Ø 0,25 mm και το τελευταίο τύλιγμα περιέχει 5 στροφές Ø 0,1 mm.
• Ασφάλεια FU1 – 0,25A.

Η ρύθμιση καταλήγει στην επιλογή των τιμών των R2 και C5, οι οποίες εξασφαλίζουν διέγερση της γεννήτριας σε τάση εισόδου 185-240 V.