Schéma, princíp prevádzky impulzného napájacieho zdroja

Akékoľvek napájanie je zariadenie, ktoré zaisťuje tvorbu sekundárneho výkonu pomocou ďalších elektrických komponentov. Jednoducho povedané, PSU slúži na premenu napätia z jedného druhu na druhý, nominálnu hodnotu alebo iné vlastnosti. Existujú dve veľké triedy takýchto konvertorov:

• Analógové transformátory využívajúce napätie na transformáciu napätia;
• jednotky napájacieho zdroja (meniče) pulzného typu.

Prvý typ je známy po dlhú dobu, napriek neustálemu zlepšovaniu, bloky napájania transformátora majú množstvo obmedzení, ktoré sú prekonané pulznými zariadeniami. Princíp činnosti je iný, rozdiely sú zásadné, ale mnohí nevidia rozdiel medzi transformátormi a impulznými konvertormi. Pokúsime sa objasniť tento problém zvážením zásady práce, výhod a nevýhod, ako aj sféru používania pulzných PSU. A samozrejme sa dotkneme sa hlavných rozdielov od jednotiek napájacieho zdroja.

Čo to je

Zjednodušený transformátor BP môže byť reprezentovaný vo forme obvodu pozostávajúceho zo samotného transformátora, usmerňovača, filtra na vyhladenie parametrov výstupného napätia a stabilizátora. Takéto zariadenia majú pomerne jednoduché obvody, lacné a poskytujú nízku úroveň interferencie výstupu.

Majú však vážne konštruktívne nevýhody - veľká hmotnosť a nízka účinnosť. Značná časť energie sa premieňa na tepelný, takže problém prehriatia pre tieto zariadenia, najmä silné, je jedným z najrelevantnejších.

Princíp prevádzky pulzného PSU pre začiatočníkov možno tiež vysvetliť jednoducho: je tiež založený na používaní transformátora, ale funguje pri veľmi vysokých frekvenciách, asi 1-100 kHz a má oveľa menšie rozmery a hmotnosť. Vďaka tomu je úloha ľahko odstránenie tepla ľahko uskutočniteľná. Funkcia filtrovania/stabilizácie výstupného napätia je zjednodušená, pretože pre túto úlohu sa používajú kondenzátory s nízkou kapacitou.

Ale invertorové výkonové okovy majú tiež nevýhody - komplexné obvody, citlivosť na elektromagnetické rušenie. Pokiaľ ide o náklady, je to celkom porovnateľné s transformátorovými zariadeniami.

Princíp prevádzky pulznej (meničovej) napájacej jednotky

Teraz sa pozrime na to, ako funguje napájanie pulz.

Hlavnou funkciou zariadenia je narovnať charakteristiky primárneho napätia s následnou transformáciou na kontinuálnu sekvenciu impulzov nasledujúcich s frekvenciou významne vyššou ako menom 50 Hz. Toto je presne hlavný rozdiel od typu transformátora PSU. V zariadeniach meniča výstupné napätie priamo ovplyvňuje fungovanie jednotky prostredníctvom spätnej väzby. Pomocou charakteristík impulzov je možné presnejšie regulovať stabilizáciu výstupného napätia, prúdu a ďalších parametrov. V skutočnosti sa zdroj napájania môže použiť ako stabilizátor a napätie a prúd. V tomto prípade sa polarita a počet charakteristík výstupu môžu veľmi líšiť v závislosti od špecifického návrhu UPS.

Popisujeme zásadu pôsobenia impulzného BP schematicky.

Prvý blok zariadenia, usmerňovač, domáce napätie je dodávané s nominálnou hodnotou 220 V, na transformátore je amplitúda napätia vyhladená, za ktorú je filter založený na kapacitnom type kondenzátora zodpovedný. Ďalšou fázou je vyrovnanie sínusoidného signálu pomocou dióda mosta. Potom sa sínusoidné napätie prevedie na vysokofrekvenčné impulzy, zatiaľ čo princíp galvanického kompartmentu napájacieho napätia z výstupu je možné použiť.

Ak je prítomné takéto galvanické odcudzenie, vysokofrekvenčné signály podľa princípu spätnej väzby sa opäť posielajú do transformátora, ktorý ich používa na vykonanie galvanickej výmeny. Na zvýšenie účinnosti transformátora sa používa taká technika, ako je zvýšenie jej prevádzkovej frekvencie.

Princíp spätnej väzby meniča sa implementuje prostredníctvom interakcie 3 základných reťazcov:

• Radič SHIM je zodpovedný za moduláciu vstupu šírky šírky;
• Druhým prvkom je kaskáda výkonových kľúčov, vrátane tranzistorov zozbieraných podľa špeciálnych schém (diagram s stredným push -pull, most alebo polovičná sila);
• Tretí reťazec je v skutočnosti pulzný transformátor.

Odrody pulzného PSU

Klasifikácia UPS môže vo všeobecnosti obsahovať veľa systémov, ale zvážime iba dve z nich:

• Pulzné zariadenia Testransformer;
• Transformátor.

Už sme zvážili, ako sa impulzný menič líši od obvyklého zdroja transformátora. Teraz môžete hovoriť o rozdieloch medzi týmito dvoma odrodami impulzných prevodníkov.

V Taeman Bývalí UPS, vysokofrekvenčné impulzy sledujú výstupný usmerňovač a potom - do terminálovej komponentu hladký filter. Hlavnou výhodou takejto schémy je jednoduchosť návrhu. Veľkú úlohu zohráva generátor so širokým impulzom, ktorý je špecializovaným mikropriestorom.

Hlavnou nevýhodou takýchto zariadení je nedostatok galvanickej výmeny, to znamená spätnú väzbu z dodávateľského reťazca. Z tohto dôvodu nie je úroveň bezpečnosti bývalých blokov Taurus tak vysoká - existuje nebezpečenstvo elektrického šoku vysokej frekvencie. Preto sú napájacie zásoby tohto typu vyrobené v nízkej sile.

Transformer PSU sú častejšie. Existuje galvanické odcudzenie: vysokohorské impulzy sa privádzajú do bloku transformátora, primárne vinutie, zatiaľ čo počet sekundárnych vinutí je neobmedzený. Inými slovami, môže existovať veľa výstupných napätí, zatiaľ čo každé sekundárne vinutie obsahuje svoj vlastný pár usmerňovačov - filter. Neexistujú žiadne sťažnosti týkajúce sa účinnosti takéhoto pulzného napájania, úroveň bezpečnosti je vysoká. Nie je náhoda, že tento typ sa používa v počítačoch. Na dodanie signálu do transformátora podľa galvanickej výmeny sa používa napätie 5/12 V, pretože úroveň presnosti a stability pre prevádzku komponentov počítača vyžaduje veľmi vysoký.

Medzi hlavné rozdiely v prístroji pulzného napájania a klasický transformátor patrí použitie vysokofrekvenčných impulzov namiesto štandardných 50 Hz. Tento roztok umožnil použitie feromagnetických zliatin namiesto elektrických odrôd železa. Majú vysokú donucovaciu silu, ktorá poskytla príležitosť opakovane znížiť hmotnosť a veľkosť časti transformátora a celé zariadenie.

Použitie obvodov meničov výrazne zjednodušilo úlohu premeny napätia a prúdu, hoci schematicky je oveľa komplikovanejšie ako analógy transformátora.

Schéma IBP

Zvážte, ako nie je usporiadané najkomplexnejšie napájacie napájanie v najbežnejšej konfigurácii:

• Postupný filter;
• usmerňovač diód;
• vyhladzovací filter;
• Tŕň;
• blok tranzistorov Power Key;
• vysokofrekvenčný transformátor;
• usmerňovače;
• Skupina/jednotlivé filtre.

Zóna zodpovednosti za interferenčného filtra obsahuje funkciu interferencie filtrovania, ktorého zdrojom je samotný zdroj napájania. Faktom je, že použitie výkonných polovodičových komponentov často vedie k tvorbe krátkodobých impulzov pozorovaných v rozsiahlom frekvenčnom rozsahu. Na zníženie ich dopadu na výstupný signál sa používajú reťazce špeciálnych kondenzátorov, ktoré slúžia ako filter pre takéto impulzy.

Účelom usmerňovača diódy je transformácia striedavého napätia na vstupu bloku do trvalého na výstupe. Vznikajúce parazitické pulzácie vyhladzujú filter nainštalovaný v schéme.

Ak zariadenie impulznej jednotky obsahuje konvertor konštantného napätia, usmerňovač a reťazec filtra budú zbytočné, pretože vstupný signál bude vyhladený v sekcii interpretovacieho filtra.

Konvertor šírky -mulse (nazýva sa tiež modulátor) - najťažšia časť zariadenia. Vykonáva niekoľko funkcií:

• generuje vysokofrekvenčné impulzy (od zabijáka po stovky KHz);
• Na základe parametrov signálu spätnej väzby upravuje charakteristiky pulznej sekvencie na výstupe;
• chráni schému pred preťažením.

Pri PWM sa impulzy kŕmia kľúčovými tranzistormi vysokej energie, najčastejšie sa vyrábajú podľa schém Bridge/Semi -Minute Schemes. Závery kľúčových tranzistorov sa prijímajú pri primárnom vinutí bloku transformátora. Ako elementárna základňa, tranzistory typu MOSFET alebo IGBT, ktoré sa líšia od bipolárnych analógov, mierne znížené napätie v prechodnej časti, ako aj vyššia rýchlosť. To umožnilo znížiť parameter rozptýlenej sily s rovnakými rozmermi.

Pokiaľ ide o princíp fungovania impulzného transformátora, používa rovnakú metódu transformácie ako klasický transformátor BP. Jediný, ale dôležitý rozdiel - funguje pri oveľa vyšších frekvenciách. To umožnilo výrazne znížiť hmotnosť a veľkosť bloku pri rovnakom výstupnom výkone.

Z sekundárneho vinutia transformátora (pripomíname vám, že môže byť niekoľko) Impulz vstupuje na víkendové usmerňovače. Na rozdiel od analógu na vstupe bloku by tu diódy mali poskytovať prácu pri vysokých frekvenciách. Najlepšie -job Doodods sa vyrovná s takouto prácou. Sú usporiadané tak, aby poskytovali malú kapacitu prechodu P-N, a preto malý pokles napätia s vysokým ukazovateľom prevádzkovej frekvencie.

Posledný prvok obvodu, výstupný filter, vyhladzuje pulzáciu opraveného napätia vstupujúceho do vstupu. Pretože ide o vysokofrekvenčné impulzy, nie je potrebné používať kondenzátory a cievky s vysokým výkonom.

Rozsah UPS

Éra klasického transformátora PSU ide do zabudnutia. Pulzné konvertory založené na polovodičových stabilizátoroch všade ich vysíchajú všade, pretože pri rovnakom výstupnom výkone sa vyznačujú oveľa menšími váhami, sú spoľahlivejšie ako analógové oponenty a majú oveľa vyššiu účinnosť, čo vám umožňuje znížiť tepelné straty. Nakoniec môžu UPS fungovať so vstupným napätím v rozsiahlom rozsahu hodnôt. Pulzný blok rovnakej veľkosti ako transformátor má mnohokrát viac energie.

V súčasnosti sa v oblastiach vyžadujú transformáciu striedavého napätia na trvalé, používajú sa takmer iba pulzné meniče, zatiaľ čo môžu poskytnúť zvýšenie napätia, ktoré nie je k dispozícii pre klasické analógové bloky. Ďalšou výhodou UPS je schopnosť zabezpečiť zmenu polarity výstupného napätia. Práca pri vysokých frekvenciách uľahčuje funkciu stabilizácie/filtrovania výstupných impulzov.

Malé invertory s veľkosťou postavené na špecializovaných mikro obvodoch sú základom nabíjacích zariadení všetkých druhov mobilných gadgetov a ich spoľahlivosť je taká, že životnosť servisu výrazne presahuje zdroj mobilných zariadení. Už sme spomenuli jednotky na napájanie počítača. Všimnite si, že princíp prevádzky UPS sa používa v 12-voltových ovládačoch napájacieho zdroja LED.

Pomohol vám tento článok zistiť, aký je princíp prevádzky jednotky pulzného napájania stále? Ak niečo zostáva nepochopiteľné alebo sa chcete len poďakovať za informácie, čakáme na vás v komentároch.