Klasyfikacja zasilaczy impulsowych, szczegółowe wyjaśnienie zasilaczy AD/DC i DC/DC
Klasyfikacja zasilaczy impulsowych
Ludową dziedziną technologii przełączania zasilania jest opracowywanie powiązanych urządzeń energoelektronicznych przy jednoczesnym opracowywaniu technologii konwersji częstotliwości przełączania. Wzajemna promocja tych dwóch produktów sprzyja rozwojowi zasilaczy impulsowych w kierunku lekkich, małych, cienkich, o niskim poziomie szumów, wysokiej niezawodności i przeciwdziałaniu zakłóceniom, przy stopie wzrostu przekraczającej dwie cyfry każdego roku. Zasilacze impulsowe można podzielić na dwie kategorie: AC/DC i DC/DC. Przetwornice DC/DC osiągnęły obecnie modularyzację, a technologia projektowania i proces produkcji są dojrzałe i ujednolicone zarówno w kraju, jak i za granicą, oraz zyskały uznanie użytkowników. Jednakże modularyzacja AC/DC, ze względu na swoje własne cechy, napotyka w procesie modularyzacji bardziej złożone problemy techniczne i produkcyjne. Poniżej wyjaśniono strukturę i charakterystykę dwóch typów zasilaczy impulsowych.
Konwersja DC/DC
Konwersja DC/DC to proces przekształcania stałego napięcia stałego na zmienne napięcie stałe, znany również jako przerywanie prądu stałego. Czopery działają na dwa sposoby: jeden polega na utrzymaniu trybu modulacji szerokości impulsu Ts na niezmienionym poziomie i zmianie T (uniwersalny), a drugi polega na utrzymaniu trybu modulacji częstotliwości T na niezmienionym poziomie i zmianie T (podatności na zakłócenia). Konkretne obwody są podzielone na następujące kategorie:
(1) Obwód Buck - przerywacz buck o średnim napięciu wyjściowym Uo mniejszym od napięcia wejściowego Ui i tej samej polaryzacji.
(2) Obwód boost - przerywacz boost, o średnim napięciu wyjściowym Uo większym od napięcia wejściowego Ui i tej samej polaryzacji.
(3) Obwód Buck Boost – przerywacz obniżający lub podwyższający napięcie o średnim napięciu wyjściowym Uo większym lub mniejszym od napięcia wejściowego Ui, o przeciwnej polaryzacji i transmisji indukcyjnej.
(4) Obwód Cuk – przerywacz obniżający lub podwyższający napięcie wyjściowe Uo większe lub mniejsze niż napięcie wejściowe UI, przeciwna polaryzacja i transmisja kondensatora.
Dzisiejsza technologia miękkiego przełączania dokonała jakościowego skoku w DC/DC. Firma VICOR w Stanach Zjednoczonych zaprojektowała i wyprodukowała różne konwertery DC/DC z miękkim przełączaniem ECI o dużej mocy wyjściowej 300 W, 600 W, 800 W itd., odpowiadających gęstościach mocy (6, 2, 10, 17) W/cm3 i wydajność (80-90) procent . Seria RM modułów mocy impulsowej wysokiej częstotliwości wykorzystujących technologię miękkiego przełączania, nowo wprowadzona na rynek przez japońską firmę NemicLambda, ma częstotliwość przełączania (200-300) kHz i gęstość mocy 27 W/cm3. Zastosowano w nim prostowniki synchroniczne (MOS-FET zamiast diod Schottky'ego), co poprawia sprawność całego układu do 90 procent.
2.2 Konwersja AC/DC
Konwersja /DC to proces konwersji prądu przemiennego na prąd stały, a przepływ mocy może być dwukierunkowy. Przepływ mocy ze źródła zasilania do obciążenia nazywany jest „prostowaniem”, a przepływ mocy od obciążenia z powrotem do źródła zasilania nazywany jest „aktywnym falownikiem”. Wejście konwertera AC/DC to zasilanie AC 50/60 Hz. Ze względu na konieczność prostowania i filtrowania niezbędne są stosunkowo duże kondensatory filtrujące. Jednocześnie, ze względu na ograniczenia norm (takich jak UL, CCEE itp.) i dyrektyw EMC (takich jak IEC, FCC, CSA), do zakresu należy dodać filtrowanie EMC i stosowanie komponentów zgodnych z normami Strona wejściowa AC, co ogranicza miniaturyzację objętości zasilacza AC/DC. Dodatkowo, ze względu na wewnętrzne wysokie napięcie i częstotliwość. Działanie przełączników wysokoprądowych zwiększa trudność rozwiązywania problemów kompatybilności elektromagnetycznej EMC, co stawia wysokie wymagania w zakresie projektowania wewnętrznych obwodów instalacyjnych o dużej gęstości. Z tych samych powodów przełączniki wysokonapięciowe i wysokoprądowe zwiększają pobór mocy i ograniczają proces modularyzacji przetwornic AC/DC. Dlatego też konieczne jest przyjęcie metod projektowania optymalizacji systemu elektroenergetycznego, aby osiągnąć określony stopień satysfakcji z efektywności jego pracy.
Konwersję AC/DC można podzielić na obwód półfalowy i obwód pełnookresowy, zgodnie z metodą okablowania obwodu. Ze względu na liczbę faz zasilania można je podzielić na jednofazowe, trójfazowe i wielofazowe. Zgodnie z kwadrantem roboczym obwodu można go podzielić na jedną ćwiartkę, dwie ćwiartki, trzy ćwiartki i cztery ćwiartki.
