Zasada działania zasilacza impulsowego Trzy stany zasilacza impulsowego
Zasada działania zasilacza impulsowego Proces działania zasilacza impulsowego jest dość łatwy do zrozumienia. W liniowym zasilaczu tranzystor mocy pracuje w trybie liniowym. W przeciwieństwie do zasilacza liniowego, zasilacz impulsowy PWM sprawia, że tranzystor mocy pracuje w stanie włączonym i wyłączonym. , w tych dwóch stanach iloczyn woltoamperowy dodany do tranzystora mocy jest bardzo mały (kiedy jest włączony, napięcie jest niskie, a prąd duży; gdy jest wyłączony, napięcie jest wysokie, a prąd jest małe) / wolty na urządzeniu zasilającym Iloczyn Amper to strata generowana na półprzewodnikowym urządzeniu mocy.
Zasada działania zasilacza impulsowego
Proces pracy zasilacza impulsowego jest dość łatwy do zrozumienia. W liniowym zasilaczu tranzystor mocy pracuje w trybie liniowym. W przeciwieństwie do zasilacza liniowego, zasilacz impulsowy pwm sprawia, że tranzystor mocy pracuje w stanach włączenia i wyłączenia. W stanie produkt woltoamperowy dodany do tranzystora mocy jest bardzo mały (po włączeniu napięcie jest niskie, a prąd duży; po wyłączeniu napięcie jest wysokie, a prąd mały) / iloczyn woltoamperów na urządzeniu zasilającym to straty półprzewodnikowe mocy poniesione na urządzeniu. W porównaniu z liniowym zasilaczem, wydajniejszy proces pracy zasilacza impulsowego pwm uzyskuje się poprzez „przerywanie”, to znaczy przecinanie wejściowego napięcia stałego na napięcie impulsowe, którego amplituda jest równa amplitudzie napięcia wejściowego. Cykl pracy impulsu jest regulowany przez sterownik zasilacza impulsowego. Gdy napięcie wejściowe zostanie podzielone na prostokątną falę prądu przemiennego, jego amplitudę można zwiększyć lub zmniejszyć za pomocą transformatora. Zwiększając liczbę uzwojeń wtórnych transformatora, można zwiększyć liczbę grup napięć wyjściowych. Na koniec te przebiegi prądu przemiennego są prostowane i filtrowane w celu uzyskania napięcia wyjściowego prądu stałego. Głównym celem regulatora jest utrzymanie stabilnego napięcia wyjściowego, a jego działanie jest bardzo zbliżone do liniowej formy regulatora. Oznacza to, że blok funkcjonalny, napięcie odniesienia i wzmacniacz błędu sterownika mogą być zaprojektowane tak, aby były takie same jak regulatora liniowego. Różnica między nimi polega na tym, że wyjście wzmacniacza błędu (napięcie błędu) przechodzi przez jednostkę konwersji napięcia/szerokości impulsu przed wysterowaniem tranzystora mocy. Istnieją dwa główne tryby pracy zasilacza impulsowego: konwersja do przodu i konwersja doładowania. Chociaż rozmieszczenie ich różnych części jest bardzo małe, proces pracy jest bardzo różny, a każdy z nich ma swoje zalety w określonych zastosowaniach.
Trzy warunki przełączania zasilania
przełącznik
Energoelektronika działa raczej w stanie przełączania niż w stanie liniowym
Wysoka częstotliwość
Urządzenia energoelektroniczne działają raczej na wysokich częstotliwościach niż na niskich częstotliwościach zbliżonych do częstotliwości przemysłowych
DC
Zasilacz impulsowy wysyła prąd stały zamiast prądu przemiennego i może również wyprowadzać prąd przemienny o wysokiej częstotliwości, taki jak transformatory elektroniczne
Klasyfikacja zasilaczy impulsowych
W dziedzinie technologii przełączania zasilania ludzie opracowują jednocześnie powiązane urządzenia energoelektroniczne i technologię konwersji częstotliwości przełączania. Obaj promują się nawzajem, aby promować zasilacz impulsowy do lekkiego, małego, cienkiego, o niskim poziomie hałasu, wysokiej niezawodności, rozwoju w kierunku przeciwzakłóceniowym. Zasilacze impulsowe można podzielić na dwie kategorie: AC/DC i DC/DC. Istnieją również AC/ACDC/AC, takie jak falowniki. Przetwornice DC/DC zostały teraz zmodularyzowane, a technologia projektowania i procesy produkcyjne zostały dojrzałe w kraju i za granicą. Standaryzacja została uznana przez użytkowników, ale modularyzacja AC/DC, ze względu na swoje własne cechy, napotyka w procesie modularyzacji na bardziej skomplikowane problemy techniczne i procesowe. Poniżej opisano budowę i charakterystykę obu typów zasilaczy impulsowych.
Trend rozwojowy technologii zasilaczy impulsowych
Kierunek rozwoju zasilaczy impulsowych to wysoka częstotliwość, wysoka niezawodność, niskie zużycie, niski poziom hałasu, przeciwdziałanie zakłóceniom i modularyzacja. Ponieważ kluczową technologią zasilacza impulsowego jest lekka, mała i cienka jest wysoka częstotliwość, więc główni zagraniczni producenci zasilaczy impulsowych są zaangażowani w synchroniczne opracowywanie nowych komponentów o wysokiej inteligencji, zwłaszcza w celu poprawy utraty wtórnego urządzenia prostowniczego, oraz w Żelazo elektryczne Materiały tlenowe (Mn? Zn) w celu zwiększenia innowacji naukowych i technologicznych w celu poprawy wysokiej wydajności magnetycznej przy wysokiej częstotliwości i dużej gęstości strumienia magnetycznego (Bs), a miniaturyzacja urządzenia jest również kluczową technologią. Zastosowanie technologii SMT poczyniło ogromne postępy w zasilaczach impulsowych. Komponenty są rozmieszczone po obu stronach płytki drukowanej, aby zasilacz impulsowy był lekki, mały i cienki. Wysoka częstotliwość przełączania zasilania nieuchronnie wprowadza innowacje w tradycyjnej technologii przełączania PWM. Technologia miękkiego przełączania ZVS i ZCS stała się głównym nurtem technologii przełączania zasilania, a wydajność pracy zasilacza impulsowego została znacznie poprawiona. Aby uzyskać wskaźniki wysokiej niezawodności, producenci zasilaczy impulsowych w Stanach Zjednoczonych zmniejszają obciążenie urządzeń, zmniejszając prąd roboczy i temperaturę złącza, co znacznie poprawia niezawodność produktów. Modularyzacja to ogólny trend w rozwoju zasilaczy impulsowych. Zasilacze modułowe mogą być wykorzystywane do tworzenia rozproszonych systemów zasilania, a redundantne systemy zasilania N plus 1 można projektować w celu zwiększenia wydajności w trybie równoległym. Mając na uwadze wadę wysokiego hałasu roboczego zasilacza impulsowego, jeśli wysoka częstotliwość jest realizowana samodzielnie, hałas również odpowiednio wzrośnie, a zastosowanie technologii częściowego obwodu konwersji rezonansowej może teoretycznie osiągnąć wysoką częstotliwość i zmniejszyć hałas, ale niektóre tam nadal istnieją problemy techniczne w praktycznym zastosowaniu technologii rezonansowej konwersji, więc nadal pozostaje wiele pracy w tej dziedzinie, aby ta technologia była praktyczna. Ciągłe innowacje technologii energoelektroniki sprawiają, że branża zasilaczy impulsowych ma szerokie perspektywy rozwoju. Aby przyspieszyć rozwój branży zasilaczy impulsowych w moim kraju, musimy wejść na drogę innowacji technologicznych, zejść z drogi wspólnego rozwoju przemysłu, edukacji i badań o cechach chińskich i przyczynić się do szybkiego rozwoju mojej gospodarkę narodową kraju.
Metoda poprawy wydajności czuwania zasilacza impulsowego
ciąć początek
W przypadku zasilacza flyback układ sterujący jest zasilany przez uzwojenie pomocnicze po uruchomieniu, a spadek napięcia na rezystorze rozruchowym wynosi około 300 V. Zakładając, że rezystancja początkowa wynosi 47 kΩ, pobór mocy wynosi prawie 2 W. Aby poprawić wydajność w trybie gotowości, ten kanał rezystora musi zostać odcięty po uruchomieniu. TOPSWITCH, ICE2DS02G posiada wewnątrz specjalny obwód rozruchowy, który może wyłączyć rezystor po uruchomieniu. Jeżeli sterownik nie posiada specjalnego obwodu rozruchowego, to kondensator można również podłączyć szeregowo z rezystorem rozruchowym, a straty po uruchomieniu mogą stopniowo spadać do zera. Wadą jest to, że zasilacz nie może sam się zrestartować, a obwód można ponownie uruchomić dopiero po odłączeniu napięcia wejściowego w celu rozładowania kondensatora.
zmniejszyć częstotliwość zegara
Częstotliwość zegara można zmniejszać płynnie lub gwałtownie. Płynny spadek oznacza, że gdy sprzężenie zwrotne przekroczy określony próg, częstotliwość zegara jest liniowo zmniejszana przez określony moduł.
przełączyć tryb pracy
1. QR→pWM W przypadku przełączania zasilaczy pracujących w trybie wysokiej częstotliwości, przełączenie na tryb niskiej częstotliwości w trybie czuwania może zmniejszyć straty w trybie czuwania. Na przykład w przypadku quasi-rezonansowego zasilacza impulsowego (częstotliwość robocza od kilkuset kHz do kilku MHz) można go przełączyć na tryb sterowania modulacją szerokości impulsu niskiej częstotliwości pWM (dziesiątki kHz) w stanie czuwania. Chip IRIS40xx poprawia wydajność trybu czuwania, przełączając się między QR i pWM. Gdy zasilacz jest pod małym obciążeniem i w trybie gotowości, napięcie uzwojenia pomocniczego jest małe, Q1 jest wyłączone, a sygnał rezonansowy nie może być przesyłany do zacisku FB. Napięcie FB jest niższe niż napięcie progowe wewnątrz chipa, a tryb quasi-rezonansowy nie może zostać wyzwolony, a obwód pracuje z niższą częstotliwością. Tryb sterowania PWM.
2. pWM→pFM W przypadku przełączania zasilaczy, które pracują w trybie pWM przy mocy znamionowej, można również przełączyć się w tryb pFM, aby poprawić efektywność czuwania, czyli ustawić czas włączenia i dostosować czas wyłączenia. Im mniejsze obciążenie, tym dłuższy czas wyłączenia i wyższa częstotliwość pracy. Niski. Dodaj sygnał gotowości do pW/pin, w warunkach obciążenia znamionowego, pin jest wysoki, obwód działa w trybie pWM, gdy obciążenie jest poniżej pewnego progu, pin jest obniżony, obwód działa w trybie pFM. Zrealizowanie przełączania między pWM i pFM poprawia również wydajność zasilacza podczas niskiego obciążenia i stanu czuwania. Zmniejszając częstotliwość zegara i przełączając tryb pracy, można zmniejszyć częstotliwość pracy w trybie czuwania, poprawić wydajność w trybie czuwania, utrzymać pracę sterownika i odpowiednio regulować moc wyjściową w całym zakresie obciążenia. Reaguje szybko, nawet gdy obciążenie gwałtownie spada od zera do pełnego obciążenia i odwrotnie. Spadki i przeregulowania napięcia wyjściowego są utrzymywane w dopuszczalnym zakresie.
Kontrolowany tryb pulsacyjny
(SkipCycleMode) sterowany tryb impulsowy, znany również jako SkipCycleMode (SkipCycleMode), odnosi się do pewnego łącza obwodu sterowanego sygnałem o okresie większym niż okres zegara kontrolera pWM, gdy jest on pod niewielkim obciążeniem lub w warunkach gotowości, więc że impuls wyjściowy pWM jest okresowo ważny lub nieważny, dzięki czemu można poprawić wydajność małego obciążenia i trybu gotowości, zmniejszając liczbę przełączników i zwiększając cykl pracy przy stałej częstotliwości. Sygnał ten można dodać do kanału sprzężenia zwrotnego, kanału wyjściowego sygnału pWM, pinu włączającego układu pWM (takiego jak LM2618, L6565) lub wewnętrznego modułu układu (takiego jak chipy z serii NCp1200, FSD200, L6565 i TinySwitch).
