Hva er en strømforsyning og hvordan skiller den seg fra en konvensjonell analog

I mange elektriske apparater har prinsippet om implementering av sekundær kraft lenge blitt brukt gjennom bruk av tilleggsutstyr, som har til oppgave å levere strøm til kretser som trenger strøm fra visse typer spenning, frekvens, strøm ...

For dette opprettes ytterligere elementer: strømforsyningertransformere spenningen av en type til en annen. De kan være:

• innebygd i forbrukerens tilfelle, som på mange mikroprosessorenheter;

• eller laget av separate moduler med tilkoblingsledninger, lik en konvensjonell lader på en mobiltelefon.

I moderne elektroteknikk er to prinsipper for energikonvertering for elektriske forbrukere, basert på:

1. bruk av analoge transformatorenheter for overføring av strøm til sekundærkretsen;

2. bytte strømforsyning.

De har grunnleggende forskjeller i designen sin, jobber med forskjellige teknologier.

Transformator strømforsyninger

Opprinnelig var det bare slike design som ble opprettet. De endrer spenningsstrukturen på grunn av driften av en krafttransformator drevet av et husholdningsnett på 220 volt, der amplituden til sinusformet harmonisk avtar, og deretter sendt til en likeretterinnretning bestående av kraftdioder, som vanligvis er koblet i henhold til brokretsen.

Etter dette jevnes rippelspenningen parallelt med en kapasitans valgt i henhold til verdien av den tillatte kraften, og stabiliseres av en halvlederkrets med krafttransistorer.

Ved å endre posisjonen til innstillingsmotstandene i stabiliseringskretsen, er det mulig å justere spenningen på utgangsterminalene.

Switching Power Supplies (UPS)

Slike designutviklingen dukket opp i store antall for flere tiår siden og begynte å glede seg over økende popularitet innen elektriske apparater på grunn av:

• tilgjengeligheten av å fullføre en felles elementærbase;

• pålitelighet i utførelse;

• mulighetene for å utvide arbeidsområdet for utgangsspenninger.

Nesten alle kilder til å bytte strømforsyning skiller seg litt ut i design og fungerer i henhold til en ordning som er typisk for andre enheter.

Hoveddelene i strømforsyningen inkluderer:

• en nettverksjusterer som er satt sammen fra: inngangsstrosser, et elektromekanisk filter som gir avstengning fra interferens og isolering av statikk med kondensatorer, en hovedsikring og en diodebro;

• kumulativ filtreringskapasitet;

• nøkkel kraft transistor;

• master oscillator;

• tilbakemeldingskrets laget på transistorer;

• optocoupler;

• bytte strømforsyning, fra den sekundære viklingen som en spenning sendes ut for konvertering til en strømkrets;

• likeretterdioder i utgangskretsen;

• kontrollspenningens utgangsspenning, for eksempel 12 volt med innstilling laget på en optokoppler og transistorer;

• filter kondensatorer;

• strøm choker, utfører rollen som spenningskorreksjon og dens diagnostikk i nettverket;

• utgangskontakter.

Et eksempel på et elektronisk kort med en lignende koblingsstrømforsyning med en kort betegnelse på elementbasen er vist på bildet.

Hvordan bytter strømforsyning

Bryterkraftforsyningen produserer en stabilisert forsyningsspenning ved bruk av prinsippene om interaksjon mellom elementene i omformerkretsen.

Nettverksspenningen på 220 volt tilføres gjennom de tilkoblede ledningene til likeretteren. Amplituden blir glattet ut av et kapasitivt filter på grunn av bruk av kondensatorer som tåler topper i størrelsesorden 300 volt, og skilles ved hjelp av et interferensfilter.

inngang diodebrygge utbedrer bihulene som passerer gjennom den, som deretter transformeres av en transistorkrets til høyfrekvente og rektangulære pulser med en viss driftssyklus. De kan konverteres:

1. med galvanisk separasjon av strømforsyningsnettet fra utgangskretsene;

2. uten å utføre en slik frigjøring.

Isolert switching strømforsyning

I dette tilfellet sendes høyfrekvente signaler til en pulstransformator som utfører galvanisk isolering av kretsene. På grunn av den økte frekvensen øker effektiviteten ved bruk av en transformator, dimensjonene til dens magnetiske krets og vekt reduseres. Oftest brukes ferromagneter til et materiale av en slik kjerne, og elektrisk stål brukes praktisk talt ikke i disse enhetene. Det hjelper også til å minimere den generelle designen.

En av versjonene av koblingsstrømforsyningskretsen med transformatorisolering av kretsene er vist på bildet.

I slike enheter er det tre sammenkoblede kjeder:

1. PWM-kontroller;

2. en kaskade av strømnøkler;

3. pulstransformator.

Hvordan fungerer en PWM-kontroller?

En kontroller er en enhet som styrer en prosess. I den aktuelle strømforsyningsenheten er det prosessen med å konvertere pulsbreddemodulasjon. Det er basert på prinsippet om å generere pulser med samme frekvens, men med forskjellige byttetider.

Momentumtilførselen tilsvarer betegnelsen til en logisk enhet, og fraværet tilsvarer null. Dessuten er de alle like i størrelse og frekvens (har samme svingningsperiode T). Varigheten av enheten på enheten og dens forhold til tidsendringen og lar deg kontrollere driften av elektroniske kretsløp.

Typiske endringer i SHIP-sekvensene vises i grafen.

Kontrollere lager vanligvis slike pulser med en frekvens på 30 ÷ 60 kHz.

Et eksempel er en kontroller laget på en TL494-brikke. For å justere frekvensen for generering av pulser, brukes en krets bestående av motstander med kondensatorer.

Arbeid kaskade av strømnøkler

Den består av kraftige transistorer som er valgt fra bipolare, felt- eller IGBT-modeller. Et individuelt kontrollsystem kan opprettes for dem på andre laveffekttransistorer eller integrerte drivere.

Strømnøkler kan slås på på forskjellige måter:

• bro;

• halv bro;

• med et midtpunkt.

Pulstransformator

Primær- og sekundærviklingene montert rundt en magnetisk kjerne laget av ferritt eller alsifer kan pålitelig overføre høyfrekvente pulser med frekvenser opp til 100 kHz.

Deres arbeid blir supplert med kjeder med filtre, stabilisatorer, dioder og andre komponenter.

Bytt strømforsyning uten galvanisk isolasjon

I svitsjende strømforsyninger designet i henhold til algoritmer som utelukker galvanisk isolasjon, brukes ikke en høyfrekvent isolasjonstransformator, og signalet går direkte til lavpassfilteret. Et lignende prinsipp for drift av kretsen er vist nedenfor.

Funksjoner ved utgangsspenningsstabilisering

Alle vekslende strømforsyninger inneholder elementer som gir negativ tilbakemelding med utgangsparameterne. På grunn av dette har de god stabilisering av utgangsspenningen under skiftende belastninger og svingninger i forsyningsnettet.

Metodene for å implementere tilbakemelding avhenger av ordningen som brukes til å betjene strømforsyningen. Det kan utføres i enheter som opererer med galvanisk isolasjon på grunn av:

1. mellomeffekt av utgangsspenningen på en av viklingene til en høyfrekvent pulstransformator;

2. Bruken av en optokoppler.

I begge tilfeller styrer disse signalene driftssyklusen til pulser som leveres til utgangen fra PWM-kontrolleren.

Når du bruker en krets uten galvanisk isolasjon, opprettes vanligvis tilbakemeldinger ved å koble til en resistiv spenningsdelere.

Fordeler med å bytte strømforsyning fremfor konvensjonell analog

Når du sammenligner designen av blokker med like ytelsesindikatorer, har strømforsyninger med følgende veksler:

1. redusert vekt;

2. økt effektivitet;

3. lavere kostnader;

4. utvidet rekke forsyningsspenninger;

5. tilstedeværelsen av innebygde beskyttelse.

1. Den reduserte vekten og dimensjonene til svitsjende strømforsyninger forklares av overgangen fra lavfrekvente energikonverteringer av kraftige og kraftige krafttransformatorer med styresystemer som er plassert på store kjøleradiatorer og fungerer i en konstant lineær modus til pulskonverterings- og reguleringsteknologier.

Ved å øke frekvensen til det prosesserte signalet, reduseres kapasitansen til spenningsfiltrene og følgelig dimensjonene deres. Deres rettingsplan er også forenklet frem til overgangen til den enkleste halvbølgen.

2. For lavfrekvente transformatorer skapes en betydelig andel av energitapet på grunn av frigjøring og spredning av varme når du utfører elektromagnetiske transformasjoner.

I impulsblokker skapes de største energitapet under forekomsten av transienter under bytte av strømnøkkelkaskader. Og resten av tiden er transistorer i en stabil posisjon: åpen eller lukket. Med denne betingelsen skapes alle forhold for minimalt tap av strøm, når effektiviteten kan være 90 ÷ 98%.

3. Prisen på å bytte strømforsyninger synker gradvis på grunn av den pågående foreningen av elementbasen, som er laget av et bredt spekter av fullmekaniserte foretak med robotmaskiner. I tillegg tillater driftsmodus for kraftelementer basert på kontrollerte taster bruk av mindre kraftige halvlederkomponenter.

4. Pulssteknologi lar deg strømforsyningsenheter fra spenningskilder med forskjellige frekvenser og amplituder. Dette utvider omfanget av bruken under driftsforhold med forskjellige standarder for elektrisk energi.

5. Takket være bruken av halvstore digitalteknologiske halvledermoduler, er det mulig å pålitelig integrere beskyttelse i utformingen av pulsblokker som kontrollerer forekomsten av kortslutningsstrømmer, koble fra belastninger på enhetens utgang og andre nødmodus.

For konvensjonelle strømforsyninger med transformatorer ble slike beskyttelse opprettet på den gamle elektromekaniske, relé, halvlederbasen. Det er ikke fornuftig å bruke digital teknologi på dem i de fleste ordninger nå. Unntaket er mattilfeller:

• lav effekt kontrollkretser av komplekse husholdningsapparater;

• enheter med lav presisjon med høy nøyaktighet, for eksempel brukt i måleutstyr eller metrologiske formål (digitale strømmålere, voltmetre).

Ulemper ved å bytte strømforsyning

V / h interferens

Siden bytte strømforsyninger fungerer på prinsippet om å konvertere høyfrekvente pulser, produserer de i enhver design forstyrrelser overført til miljøet. Dette skaper behov for å undertrykke dem på forskjellige måter.

I noen tilfeller kan støykansellering være ineffektiv, noe som eliminerer bruken av svitsjestrømforsyninger for visse typer digitalt presisjonsutstyr.

Kraftgrenser

Bytte strømforsyninger har en kontraindikasjon for å fungere ikke bare ved høy, men også lav belastning. Hvis det oppstår en kraftig reduksjon i strømmen utenfor den minste kritiske verdien i utgangskretsen, kan oppstartkretsen mislykkes, eller enheten vil gi en spenning med forvrengte tekniske egenskaper som ikke passer inn i driftsområdet.

Og i denne artikkelen, les om reparasjon av bytte strømforsyninger.