Jak działa regulowany zasilacz impulsowy?
Zasilacz regulowany impulsowy to rodzaj zasilacza, który wykorzystuje lampy przełączające do kontrolowania wielkości napięcia wyjściowego zasilacza w celu ustabilizowania mocy wyjściowej. Jego zasadę działania można podzielić na następujące aspekty:
Po pierwsze, klasyfikacja zasilaczy impulsowych regulowanych
Przed zrozumieniem zasady działania zasilacza impulsowego regulowanego musimy zrozumieć klasyfikację zasilacza regulowanego impulsowego. Zgodnie z różnymi metodami pracy, zasilacz impulsowy można podzielić na zasilacz impulsowy AC-DC i zasilacz impulsowy DC-DC.
Zasilacz impulsowy AC-DC: napięcie wejściowe to prąd przemienny (AC), który po prostowaniu, filtrowaniu, sterowaniu przełączaniem i innych procesach w obwodzie wejściowym jest przekształcany na stabilne wyjście DC.
Zasilacz impulsowy DC-DC: napięcie wejściowe to prąd stały, po konwersji przełączania, filtrowaniu i innych procesach w obwodzie wejściowym, a następnie wyprowadzany jest stabilny prąd stały w celu zasilania obciążenia.
Po drugie, zasada działania lampy przełączającej
W zasilaczu impulsowym regulowanym zastosowanie lamp przełączających jest niezbędne. Lampa przełączająca zwykle odnosi się do tranzystorów, lamp z efektem pola mocy, tranzystorów bipolarnych z izolowaną bramką i innych elementów półprzewodnikowych. Charakteryzuje się niskim poborem mocy statycznej, dużą szybkością przełączania i dużą sterowalnością.
Chcąc sterować napięciem należy najpierw doprowadzić napięcie wyjściowe zasilacza do wartości wyższej lub równej żądanemu napięciu, co spowoduje włączenie lampy przełączającej, a prąd przepływa przez lampę przełączającą do cewki indukcyjnej. Kiedy prąd przepływa przez cewkę indukcyjną, tworzy się pole magnetyczne i generowany jest potencjał elektryczny na drutach wokół cewki indukcyjnej. Ta siła elektromotoryczna wytwarza w kondensatorze tak zwane oscylacje pętli, wytwarzając okresowe napięcie rezonansowe. Kiedy rurka przełączająca zostaje odcięta, prąd w cewce zostaje nagle przerwany, a energia magnetyczna zgromadzona w cewce powoduje dalszy przepływ prądu i przejście przez wyjście, które jest zużywane przez obciążenie, które wytwarza stałe napięcie. Powtarza się to, aby uzyskać stabilne i kontrolowane napięcie wyjściowe.
Po trzecie, realizacja obwodu regulatora przełączającego
Jak wiemy, prędkość przełączania lampy przełączającej jest bardzo duża, może realizować przełączanie o wysokiej częstotliwości, ma zalety oszczędzania energii, stabilności, wysokiej wydajności i tak dalej. W zasilaczu impulsowym regulowanym przede wszystkim musimy zaprojektować obwód regulatora przełączającego, aby zrealizować sterowanie lampą przełączającą. Następnie napięcie wyjściowe jest stabilizowane poprzez filtrowanie, sprzężenie zwrotne pętli i tak dalej.
W zasilaczach impulsowych powszechnie stosowanymi obwodami regulatora przełączającego są obwód regulatora diodowego, obwód regulatora cewki, obwód regulatora elementu magnetycznego itd., z których najpowszechniejszym jest obwód regulatora cewki.
Obwód indukcyjnego regulatora napięcia składa się głównie z lamp przełączających, cewek indukcyjnych, kondensatorów, diod i obwodów wyjściowych. Zasada działania jest taka sama jak powyżej, gdy lampa przełączająca jest włączona, napięcie wyjściowe może być regulowane przez cewkę indukcyjną, a następnie dostarczane do obciążenia przez obwód wyjściowy. W przypadku odcięcia lampy przełączającej energia w cewce indukcyjnej może zostać zamieniona na napięcie wyjściowe przez diodę i regulowana.
Regulowany zasilacz impulsowy małej i średniej mocy można zrealizować bezpośrednio z tranzystorowym obwodem napędowym, natomiast zasilacz regulowany impulsowy o większej mocy wymaga użycia układów sterujących lub analogowych obwodów sterujących w celu uzyskania precyzyjnego sterowania.
Po czwarte, kontrola sprzężenia zwrotnego w pętli
Ponieważ napięcie wyjściowe zasilacza zmienia się wraz ze zmianą temperatury, obciążenia i napięcia wejściowego, napięcie wyjściowe wymaga regulacji. W regulowanym zasilaczu impulsowym często stosuje się sterowanie ze sprzężeniem zwrotnym w pętli w celu stabilizacji napięcia wyjściowego poprzez monitorowanie napięcia wyjściowego oraz zapewnienie sprzężenia zwrotnego i regulacji w celu ustabilizowania napięcia wyjściowego.
W szczególności sterowanie ze sprzężeniem zwrotnym w pętli realizuje regulację napięcia wyjściowego poprzez porównanie różnicy między napięciem wyjściowym a napięciem ustawionym oraz przeprowadzanie arytmetyki, wzmacniania, filtrowania, a następnie kontrolowania przewodzenia i odcięcia lampy przełączającej. W procesie tym należy zapewnić stabilność systemu, czyli prędkość regulacji jest wystarczająco duża, ale nie za duża, w przeciwnym razie spowoduje to niestabilność systemu.
Krótko mówiąc, zasilacz regulowany impulsowy jest szeroko stosowanym rodzajem zasilacza, a jego zasada działania polega na wykorzystaniu lampy przełączającej do sterowania napięciem, a jednocześnie poprzez filtrowanie, sprzężenie zwrotne w pętli i inne sposoby regulacji i sterowania napięcie, aby uzyskać stabilne i kontrolowane napięcie wyjściowe. Wraz z ciągłym postępem technologii zasilacze impulsowe regulowane stały się nieodzowną częścią wielu urządzeń elektronicznych, znakomicie sprzyjając rozwojowi i innowacyjności przemysłu elektronicznego.
