Principiul de funcționare al sursei de comutare Trei condiții de comutare a sursei de alimentare
Principiul de funcționare al sursei de alimentare în comutație Procesul de lucru al sursei de alimentare în comutație este destul de ușor de înțeles. În sursa de alimentare liniară, tranzistorul de putere este făcut să funcționeze în modul liniar. Spre deosebire de sursa de alimentare liniară, sursa de alimentare cu comutare PWM face ca tranzistorul de putere să funcționeze în starea de pornire și oprire. , în aceste două stări, produsul volt-amperi adăugat la tranzistorul de putere este foarte mic (când este pornit, tensiunea este scăzută și curentul este mare; când este oprit, tensiunea este mare și curentul este mic) / volți pe dispozitivul de putere Produsul Ampere este pierderea generată pe dispozitivul semiconductor de putere.
Principiul de funcționare al comutării sursei de alimentare
Procesul de lucru al sursei de comutare este destul de ușor de înțeles. În sursa de alimentare liniară, tranzistorul de putere este făcut să funcționeze într-un mod liniar. Spre deosebire de sursa de alimentare liniară, sursa de alimentare cu comutare pwm face ca tranzistorul de putere să funcționeze în stările de pornire și oprire. În stare, produsul volt-amperi adăugat la tranzistorul de putere este foarte mic (când este pornit, tensiunea este scăzută și curentul este mare; când este oprit, tensiunea este mare și curentul este mic) / produsul volt-amperi de pe dispozitivul de putere este pierderile de semiconductor de putere suferite de dispozitiv. În comparație cu sursa de alimentare liniară, procesul de lucru mai eficient al sursei de alimentare cu comutare pwm este realizat prin „tocare”, adică tăierea tensiunii continue de intrare într-o tensiune de impuls a cărei amplitudine este egală cu amplitudinea tensiunii de intrare. Ciclul de lucru al impulsului este reglat de controlerul sursei de alimentare comutatoare. Odată ce tensiunea de intrare este tăiată într-o undă pătrată de curent alternativ, amplitudinea acesteia poate fi crescută sau scăzută printr-un transformator. Prin creșterea numărului de înfășurări secundare ale transformatorului, numărul de grupuri de tensiune de ieșire poate fi crescut. În cele din urmă, aceste forme de undă AC sunt rectificate și filtrate pentru a obține o tensiune de ieșire DC. Scopul principal al controlerului este de a menține tensiunea de ieșire stabilă, iar funcționarea sa este foarte similară cu forma liniară a controlerului. Adică, blocul funcțional, referința de tensiune și amplificatorul de eroare al controlerului pot fi proiectate pentru a fi la fel cu cele ale regulatorului liniar. Diferența dintre ele este că ieșirea amplificatorului de eroare (tensiune de eroare) trece printr-o unitate de conversie tensiune/lățime impuls înainte de a conduce tranzistorul de putere. Există două moduri principale de lucru de comutare a sursei de alimentare: conversie înainte și conversie boost. Deși aranjarea diferitelor lor părți este foarte mică, procesul de lucru este foarte diferit și fiecare are propriile sale avantaje în aplicații specifice.
Trei condiții de comutare a sursei de alimentare
intrerupator
Electronica de putere funcționează mai degrabă într-o stare de comutare decât într-o stare liniară
frecventa inalta
Dispozitivele electronice de putere funcționează mai degrabă la frecvențe înalte decât la frecvențe joase apropiate de frecvențele industriale
DC
Sursa de alimentare comutată scoate DC în loc de AC și poate scoate și AC de înaltă frecvență, cum ar fi transformatoarele electronice
Clasificarea sursei de alimentare cu comutare
În domeniul tehnologiei de alimentare cu comutare, oamenii dezvoltă în același timp dispozitive electronice de putere și tehnologie de conversie a frecvenței de comutare. Cei doi se promovează reciproc pentru a promova sursa de comutare la lumină, mică, subțire, zgomot redus, fiabilitate ridicată, dezvoltare în direcția anti-blocare. Sursele de alimentare cu comutare pot fi împărțite în două categorii: AC/DC și DC/DC. Există, de asemenea, AC/ACDC/AC, cum ar fi invertoarele. Convertoarele DC/DC au fost acum modularizate, iar tehnologia de proiectare și procesele de producție au fost maturizate în țară și în străinătate. Standardizarea a fost recunoscută de utilizatori, dar modularizarea AC/DC, datorită propriilor caracteristici, întâmpină probleme tehnice și de fabricație mai complicate în procesul de modularizare. Structura și caracteristicile celor două tipuri de surse de alimentare cu comutație sunt descrise mai jos.
Tendința de dezvoltare a tehnologiei de alimentare cu comutare
Direcția de dezvoltare a sursei de comutare este de înaltă frecvență, fiabilitate ridicată, consum redus, zgomot redus, anti-interferență și modularizare. Deoarece tehnologia cheie a sursei de comutare este ușoară, mică și subțire este de înaltă frecvență, astfel încât marii producători străini de surse de comutație se angajează să dezvolte sincron noi componente de înaltă inteligență, în special pentru a îmbunătăți pierderea dispozitivului secundar de rectificare și în puterea de fier Oxigen (Mn? Zn) materiale pentru a crește inovația științifică și tehnologică pentru a îmbunătăți performanța magnetică ridicată la frecvență înaltă și densitate mare a fluxului magnetic (Bs), iar miniaturizarea dispozitivului este, de asemenea, o tehnologie cheie. Aplicarea tehnologiei SMT a făcut progrese mari în comutarea surselor de alimentare. Componentele sunt aranjate pe ambele părți ale plăcii de circuit pentru a se asigura că sursa de comutare este ușoară, mică și subțire. Frecvența înaltă a sursei de comutare va inova în mod inevitabil tehnologia tradițională de comutare PWM. Tehnologia de comutare soft a ZVS și ZCS a devenit tehnologia principală de comutare a sursei de alimentare, iar eficiența de lucru a comutației de alimentare a fost mult îmbunătățită. Pentru indicatorii de înaltă fiabilitate, producătorii de surse de alimentare cu comutare din Statele Unite reduc stresul asupra dispozitivelor prin reducerea curentului de funcționare și a temperaturii joncțiunii, ceea ce îmbunătățește foarte mult fiabilitatea produselor. Modularizarea este tendința generală în dezvoltarea surselor de alimentare în comutație. Sursele de alimentare modulare pot fi utilizate pentru a forma sisteme de alimentare distribuite, iar sistemele de alimentare redundante N plus 1 pot fi proiectate pentru a realiza extinderea capacității în modul paralel. Având în vedere dezavantajul zgomotului ridicat de funcționare al sursei de alimentare cu comutare, dacă frecvența înaltă este urmărită singură, zgomotul va crește, de asemenea, în consecință, iar utilizarea tehnologiei circuitelor de conversie rezonantă parțială poate teoretic atinge frecvența înaltă și reduce zgomotul, dar unele Există sunt încă probleme tehnice în aplicarea practică a tehnologiei de conversie rezonantă, așa că mai trebuie depusă multă muncă în acest domeniu pentru a face această tehnologie practică. Inovația continuă a tehnologiei electronice de putere face ca industria de alimentare cu comutație să aibă perspective largi de dezvoltare. Pentru a accelera dezvoltarea industriei de alimentare cu comutație a țării mele, trebuie să luăm drumul inovației tehnologice, să părăsim drumul dezvoltării comune a industriei, educației și cercetării cu caracteristici chineze și să contribuim la dezvoltarea rapidă a mea. economia nationala a tarii.
Metoda de îmbunătățire a eficienței în standby a comutării sursei de alimentare
pornire tăiată
Pentru sursa de alimentare cu flyback, cipul de control este alimentat de înfășurarea auxiliară după pornire, iar căderea de tensiune pe rezistența de pornire este de aproximativ 300V. Presupunând că rezistența de pornire este de 47kΩ, consumul de energie este de aproape 2W. Pentru a îmbunătăți eficiența standby-ului, acest canal de rezistență trebuie întrerupt după pornire. TOPSWITCH, ICE2DS02G are un circuit special de pornire în interior, care poate opri rezistența după pornire. Dacă controlerul nu are un circuit special de pornire, un condensator poate fi conectat și în serie cu rezistența de pornire, iar pierderea după pornire poate scădea treptat la zero. Dezavantajul este că sursa de alimentare nu poate reporni singură, iar circuitul poate fi repornit numai după deconectarea tensiunii de intrare pentru a descărca condensatorul.
reduce frecvența ceasului
Frecvența ceasului poate fi redusă ușor sau brusc. Scăderea lină înseamnă că atunci când feedback-ul depășește un anumit prag, frecvența ceasului este scăzută liniar printr-un anumit modul.
comutați modul de lucru
1. QR→pWM Pentru comutarea surselor de alimentare care funcționează în modul de înaltă frecvență, trecerea la modul de joasă frecvență în timpul standby poate reduce pierderea în standby. De exemplu, pentru o sursă de alimentare cu comutație cvasi-rezonantă (frecvență de lucru de la câteva sute de kHz la câțiva MHz), aceasta poate fi comutată la un mod de control al modulării lățimii impulsului de joasă frecvență pWM (zeci de kHz) în timpul standby. Cipul IRIS40xx îmbunătățește eficiența standby-ului prin comutarea între QR și pWM. Când sursa de alimentare este în sarcină ușoară și în modul de așteptare, tensiunea înfășurării auxiliare este mică, Q1 este oprit și semnalul de rezonanță nu poate fi transmis la terminalul FB. Tensiunea FB este mai mică decât o tensiune de prag în interiorul cipului, iar modul de cvasi-rezonanță nu poate fi declanșat, iar circuitul funcționează la o frecvență mai mică. Mod de control PWM.
2. pWM→pFM Pentru comutarea surselor de alimentare care funcționează în modul pWM la puterea nominală, puteți comuta, de asemenea, la modul pFM pentru a îmbunătăți eficiența standby, adică pentru a fixa timpul de pornire și a regla timpul de oprire. Cu cât sarcina este mai mică, cu atât timpul de oprire este mai lung și frecvența de funcționare este mai mare. Scăzut. Adăugați semnalul de așteptare la pW/pinul său, în condiții de sarcină nominală, pinul este ridicat, circuitul funcționează în modul pWM, când sarcina este sub un anumit prag, pinul este tras jos, circuitul funcționează în modul pFM. Realizarea comutării între pWM și pFM îmbunătățește, de asemenea, eficiența sursei de alimentare în timpul sarcinii ușoare și a stării de așteptare. Prin reducerea frecvenței ceasului și comutarea modului de lucru, frecvența de funcționare în standby poate fi redusă, eficiența standby poate fi îmbunătățită, controlerul poate fi menținut în funcțiune, iar ieșirea poate fi reglată corespunzător în întregul domeniu de sarcină. Răspunde rapid chiar și atunci când sarcina crește de la zero la sarcină maximă și invers. Căderea tensiunii de ieșire și valorile depășirii sunt menținute în intervalul permis.
Mod puls controlabil
Modul puls controlabil (BurstMode), cunoscut și sub numele de SkipCycleMode (SkipCycleMode), se referă la o anumită legătură a circuitului controlată de un semnal cu o perioadă mai mare decât perioada de ceas a controlerului pWM atunci când acesta este în condiții de sarcină ușoară sau de așteptare, deci că pWM Impulsul de ieșire este valabil sau invalid periodic, astfel încât eficiența sarcinii ușoare și a standby-ului poate fi îmbunătățită prin reducerea numărului de comutatoare și creșterea ciclului de lucru la o frecvență constantă. Acest semnal poate fi adăugat la canalul de feedback, canalul de ieșire a semnalului pWM, pinul de activare al cipului pWM (cum ar fi LM2618, L6565) sau modulul intern al cipului (cum ar fi cipurile din seria NCp1200, FSD200, L6565 și TinySwitch).
