Skiftende strømforsyning bruges til at konvertere indgangsspændingen til den værdi, der kræves af enhedens interne elementer. Et andet navn for pulserende kilder, som er blevet udbredt, er invertere.
Indhold
Hvad er det?
Inverteren er en sekundær strømkilde, der bruger dobbelt konvertering af AC-indgangsspændingen. Værdien af udgangsparametrene reguleres ved at ændre varigheden (bredden) af impulserne og i nogle tilfælde frekvensen af deres gentagelse. Denne type modulering kaldes pulsbreddemodulation.
Princippet om drift af en skiftende strømforsyning
Driften af inverteren er baseret på ensretning af den primære spænding og dens videre transformation til en sekvens af højfrekvente impulser. Herved adskiller den sig fra en konventionel transformer.Blokkens udgangsspænding bruges til at danne et negativt feedbacksignal, som giver dig mulighed for at justere parametrene for impulserne. Ved at styre bredden af pulserne er det nemt at organisere stabiliseringen og justeringen af udgangsparametre, spænding eller strøm. Det vil sige, at det både kan være en spændingsstabilisator og en strømstabilisator.
Antallet og polariteten af udgangsværdierne kan være meget forskellige afhængigt af hvordan strømforsyningen fungerer.
Varianter af strømforsyninger
Der er brugt flere typer invertere, som adskiller sig i deres konstruktionsskema:
- transformerløs;
- transformer.
De første adskiller sig ved, at pulssekvensen går direkte til udgangsensretteren og enhedens udjævningsfilter. En sådan ordning har et minimum af komponenter. En simpel inverter inkluderer et specialiseret integreret kredsløb - en pulsbreddegenerator.
Af ulemperne ved transformerløse enheder er den vigtigste, at de ikke har galvanisk isolation fra lysnettet og kan udgøre en risiko for elektrisk stød. Desuden har de normalt lav effekt og giver kun 1 udgangsspænding.
Mere almindelige er transformatorenheder, hvor et højfrekvent pulstog føres til transformatorens primære vikling. Der kan være så mange sekundære viklinger, som du vil, hvilket giver dig mulighed for at generere flere udgangsspændinger. Hver sekundærvikling er belastet med sin egen ensretter og udjævningsfilter.
En kraftig omskifterstrømforsyning til enhver computer er bygget i henhold til et skema, der har høj pålidelighed og sikkerhed. Til feedbacksignalet bruges en spænding på 5 eller 12 volt her, da disse værdier kræver den mest nøjagtige stabilisering.
Brugen af transformatorer til konvertering af højfrekvent spænding (tiere kilohertz i stedet for 50 Hz) gjorde det muligt at reducere deres dimensioner og vægt mange gange og at bruge ikke elektrisk jern, men ferromagnetiske materialer med høj tvangskraft som kernemateriale ( magnetiske kredsløb).
DC-omformere er også bygget på basis af pulsbreddemodulation. Uden brug af inverterkredsløb var konverteringen forbundet med store vanskeligheder.
PSU ordning
Kredsløbet for den mest almindelige konfiguration af en pulsomformer inkluderer:
- netværk støjdæmpning filter;
- ensretter;
- udjævning filter;
- puls-bredde konverter;
- centrale transistorer;
- output højfrekvente transformer;
- output ensrettere;
- output individuelle og gruppefiltre.
Formålet med støjdæmpningsfilteret er at forsinke interferens fra enhedens drift til lysnettet. Switchende effekthalvlederelementer kan ledsages af skabelsen af kortvarige impulser i et bredt frekvensområde. Derfor er det her nødvendigt at bruge elementer, der er specielt designet til dette formål som gennemføringskondensatorer for filtreringsenhederne.
Ensretteren bruges til at konvertere input AC-spændingen til DC, og det næste udjævningsfilter eliminerer krusningen af den ensrettede spænding.
I det tilfælde, hvor der anvendes en DC/DC-konverter, bliver ensretteren og filteret unødvendige, og indgangssignalet, efter at have passeret støjfilterkredsløbene, føres direkte til pulsbreddekonverteren (modulator), forkortet PWM.
PWM er den mest komplekse del af strømforsyningskredsløbet. Dens opgave omfatter:
- generering af højfrekvente impulser;
- kontrol af udgangsparametrene for blokken og korrektion af pulssekvensen i overensstemmelse med feedbacksignalet;
- kontrol og overbelastningsbeskyttelse.
PWM-signalet føres til kontroludgangene på kraftige nøgletransistorer forbundet i et bro- eller halvbrokredsløb. Transistorernes effektudgange belastes på den primære vikling af højfrekvente outputtransformatoren. I stedet for traditionelle bipolære transistorer anvendes IGBT- eller MOSFET-transistorer, som er kendetegnet ved lavt spændingsfald over krydsene og høj hastighed. Forbedrede transistorparametre hjælper med at reducere effekttab med de samme dimensioner og tekniske designparametre.
Udgangspulstransformatoren bruger samme konverteringsprincip som den klassiske. En undtagelse er arbejde med en højere frekvens. Som følge heraf har højfrekvente transformatorer med samme transmitterede effekt mindre dimensioner.
Spændingen fra strømtransformatorens sekundære vikling (der kan være flere) leveres til udgangsensretterne. I modsætning til indgangsensretteren skal ensretterdioderne i sekundærkredsløbet have en øget driftsfrekvens.Schottky-dioder fungerer bedst i denne del af kredsløbet. Deres fordele i forhold til konventionelle:
- høj driftsfrekvens;
- reduceret kapacitans p-n kryds;
- lille spændingsfald.
Formålet med udgangsfilteret på koblingsstrømforsyningen er at reducere bølgelængden af den ensrettede udgangsspænding til det nødvendige minimum. Da krusningsfrekvensen er meget højere end netspændingens, er der ikke behov for store kapacitansværdier af kondensatorerne og induktans af spolerne.
Omfang af omskiftning af strømforsyning
Skiftende spændingsomformere bruges i de fleste tilfælde i stedet for traditionelle transformere med halvlederstabilisatorer. Med samme effekt er inverterne mindre overordnede dimensioner og vægt, høj pålidelighed, og vigtigst af alt - højere effektivitet og evnen til at fungere i et bredt indgangsspændingsområde. Og med sammenlignelige dimensioner er den maksimale invertereffekt flere gange højere.
I et sådant område som direkte spændingskonvertering har pulserende kilder praktisk talt ingen alternativ erstatning og er i stand til at arbejde ikke kun for at sænke spændingen, men også at generere en øget en, for at organisere en polaritetsændring. Den høje konverteringsfrekvens letter i høj grad filtreringen og stabiliseringen af outputparametrene.
Små invertere baseret på specialiserede integrerede kredsløb bruges som opladere til alle slags gadgets, og deres pålidelighed er sådan, at opladningsenhedens levetid kan overstige driftstiden for en mobil enhed flere gange.
12 Volt strømdrivere til at tænde LED-lyskilder er også bygget i henhold til et pulseret kredsløb.
Sådan laver du en skiftende strømforsyning med dine egne hænder
Invertere, især kraftige, har komplekse kredsløb og er kun tilgængelige for gentagelse af erfarne radioamatører. Til selvsamling af netværksstrømforsyninger kan vi anbefale simple laveffektkredsløb ved hjælp af specialiserede PWM-controllerchips. Sådanne IC'er har et lille antal omsnøringselementer og har bevist typiske koblingskredsløb, der praktisk talt ikke kræver justering og tuning.
Når du arbejder med hjemmelavede strukturer eller reparerer industrielle enheder, skal det huskes, at en del af kredsløbet altid vil være på netværkets potentiale, derfor skal sikkerhedsforanstaltninger overholdes.
Lignende artikler:
