Maitinimo šaltinis

perjungimo maitinimo šaltinis - elektroninė grandinė, kurioje įvesties įtampa yra ištaisyta, filtruojama, supjaustoma į aukšto dažnio sprogmenis, perduodami per mažą transformatorių.Blokas tampa valdomas, su lanksčiai reguliuojamais parametrais. Sumažėja sunkiausios šaltinio dalies, transformatoriaus, masė.Anglų literatūroje tokie prietaisai vadinami perjungimo režimo maitinimo šaltiniu( SMPS).

Perjungimo maitinimo šaltinių išvaizda

Transformatorių dydis nerimavo Teslos. Mokslininkas, pakartodamas patirties patirtį, nustatė: aukšti srovės dažniai yra saugūs žmonėms, sukelia didelius nuostolius transformatorių šerdyse. Ginčo rezultatas - 60 Hz dažnis Niagaros hidroelektrinės statybai. Pradėjome su Nikola Tesla, nes tai yra pirmasis asmuo, kuris suprato, kad nesusitrauksite greitų virpesių mechaniškai. Todėl būtina naudoti svyruojančias grandines. Taigi, atsirado Tesla transformatorius( 1896 m. Rugsėjo 22 d.), Kurio pagalba mokslininkas nutarė perduoti pranešimus ir energiją nuotoliniu būdu.

Išradimo esmė aprašyta Tesla ritės skyriuje, mes pateikiame trumpą informaciją.Transformatorius susideda iš dviejų dalių, sujungtų nuosekliai. Pirmosios pirmosios apvijos buvo prijungtos prie santykinai žemo dažnio kintamos įtampos šaltinio. Dėl mažo transformacijos koeficiento kondensatorius, prijungtas prie antrinės apvijos, buvo įkrautas dideliu potencialu.Įtampa pasiekė slenkstį, įsijungė srovė, prijungta lygiagrečiai kondensatoriui. Pradėtas osciliacinis iškrovimo procesas per antrojo transformatoriaus pirminį apviją į išorinę grandinę.Tesla gavo radijo įtampą, turinčią milijonų voltų amplitudę.

Pirmasis žingsnis kuriant impulsinį maitinimą, kai santykinai žemo dažnio įtampa paverčiama impulsais. Panašų dizainą 1910 m. Sukūrė Charles Kettering, įrengęs automobilių uždegimo sistemą.Impulsų maitinimo šaltiniai pasirodė 60-aisiais. Transformatorių dydžio sumažinimo idėją( po Nikolos Teslos) 1959 m. Generolas generolas Joseph Murphy ir Francis Starcher( JAV patentas 3 040 271) pateikė.Idėja iš karto nerado karšto atsakymo( nebuvo tinkamos elementų bazės), 1970 m. Tektroniks pradėjo naują osciloskopų liniją su nauju energijos šaltiniu.

Po dvejų metų, elektronikos keitikliai naudojami( patentas US3697854 A), svarbiausia - pasirodo pirmieji vidaus modeliai! Patentai susieja vienas su kitu, neįmanoma suprasti, kas pirmą kartą pasiūlė naudoti idėją asmeniniuose kompiuteriuose. Sovietų Sąjungoje plėtra prasidėjo 1970 m., Nes atsirado didelio dažnio didelio galingumo germanio tranzistorius 2Т809А.Kaip nurodyta literatūroje, pirmasis 1972 m. Laimėjęs muskovietis buvo LN Sharov, techninių mokslų kandidatas. Vėliau pasirodė A. W. Ginzburg, S.A.1976 m. ES kompiuterius naujovėje įrengė J. A. Mkrtchyan vadovaujama komanda.

Pirmasis maitinimo šaltinis, žinomas buitiniam vartotojui dėl skaitmeninių televizorių ir vaizdo grotuvų, dažnai sulūžo, šiuolaikiniai produktai neturi trūkumų - jie nuolat dirba daugelį metų.Devintojo dešimtmečio pradžioje pateikiama ši informacija:

1. Savitoji galia: 35 - 120 W kubiniam decimetrui.
2. keitiklio darbo dažnis: 30 - 150 kHz.
3. efektyvumas: 75 - 85%.
4. Gedimo laikas: 50–200 tūkst. Valandų( 6250 darbo dienų).

komutacinių maitinimo šaltinių privalumai Linijiniai maitinimo šaltiniai yra didelės apimties, efektyvumas yra nevykęs. Efektyvumas retai viršija 30%.Impulsinių maitinimo šaltinių vidurkiai yra nuo 70 iki 80%, yra produktų, kurie yra labai netinkami. Geriau, žinoma. Pateikiama ši informacija: Impulsinio maitinimo efektyvumas siekia 98%.Tuo pat metu sumažinamas reikalingas kondensatorių filtravimo pajėgumas. Per tam tikrą laikotarpį saugoma energija dramatiškai sumažėja vis dažniau. Jis tiesiogiai priklauso nuo kondensatoriaus talpos, ketvirtai ant įtampos amplitudės.

20 kHz dažnis( palyginti su 50/60) sumažina elementų linijinius matmenis 4 kartus. Gėlės, palyginti su radijo lūkesčiais. Paaiškina, kodėl imtuvai aprūpinami mažais kondensatoriais.

perjungimo maitinimo įrenginys

Įvesties įtampa ištaisoma. Procesas vyksta su diodo tiltu, retai vienu diodu. Tada įtampa supjaustoma į impulsus, čia literatūra linksmai tęsia transformatoriaus aprašymą.Tikriausiai skaitytojai susiduria su klausimu - kaip veikia skeltuvas( impulsus generuojantis įrenginys)?Remiantis mikroschema, kuri maitinama tiesiogiai 230 voltų maitinimo įtampa. Retiau yra specialiai įrengtas stabilitronas( lygiagretus stabilizatorius).

Mikroprocesorius generuoja santykinai mažos amplitudės impulsus( 20–200 kHz), valdančius tiristorių arba kitą puslaidininkinį galios jungiklį.Tiristorius pjauna aukštos įtampos impulsus pagal lanksčią programą, kurią generuoja osciliatoriaus lustas. Kadangi įėjimas turi aukštą įtampą, reikia apsaugos. Generatorių saugo varistorius, kurio pasipriešinimas smarkiai sumažėja, kai viršijama slenkstis, uždarant kenksmingą šuolį į žemę.Iš maitinimo jungiklio pulso paketai pasiekia mažo dydžio aukšto dažnio transformatorių.Linijiniai matmenys yra palyginti maži. Kompiuterio maitinimo šaltinis, kurio talpa 500 W, tinka vaikams.

Gauta įtampa ištaisoma dar kartą.Schottky diodai naudojami dėl žemos įtampos kritimo metalų puslaidininkių perėjime. Ištaisyta įtampa filtruojama, tiekiama vartotojams. Kadangi yra daug antrinių apvijų, skirtingų poliškumo ir amplitudės vertės yra gana paprastos. Istorija yra neišsami, nekalbant apie grįžtamąjį ryšį.Išėjimo įtampa lyginama su standartu( pavyzdžiui, zenerio diodu), reguliuojamas impulso generatoriaus režimas: perduodama galia( amplitudė) priklauso nuo dažnio, darbo ciklo. Produktai laikomi santykinai nepretenzingais, gali veikti įvairiose maitinimo įtampose.

Technologija vadinama inverteriu, naudojamu suvirintojais, mikrobangų krosnelėmis, indukcinėmis kaitlentėmis, mobiliųjų telefonų adapteriais, iPad. Kompiuterinis maitinimo šaltinis veikia panašiai.

perjungimo maitinimo grandinės projektavimas Gamta suteikė 14 pagrindinių diegimo topologijų maitinimo šaltinių perjungimui. Su būdingais privalumais, unikaliomis savybėmis. Kai kurie yra tinkami mažos galios maitinimo šaltiniams( mažesni kaip 200 W), kiti - geriausi, kai maitinami 230 voltų( 50/60 Hz).Ir pasirinkti pageidaujamą topologiją, sugebėti pristatyti kiekvieno savybes. Istoriškai pirmieji trys yra vadinami:

• Buck - buck, elnias, doleris.
• stiprinimas - pagreitis.
• poliškumo keitiklis - poliškumo keitiklis.

Trys topologijos yra linijiniai reguliatoriai. Prietaisų tipas laikomas impulsinių maitinimo šaltinių pirmtaku, išskyrus privalumus.Įtampą įjungia per transformatorių, ištiesinta, supjaustoma į maitinimo mygtuką.Reguliatorių valdo grįžtamasis ryšys, kurio užduotis yra generuoti klaidos signalą.60-ojo dešimtmečio prietaisų tipas buvo kelių milijardų dolerių apyvarta, galėjo tik sumažinti įtampą, o vartotojo bendras laidas buvo prijungtas prie elektros tinklo.

Buck

topologija Taigi buvo „elnių“.Iš pradžių skirtas nuolatinei įtampai, įvesties signalas buvo supjaustytas į impulsus, tada paketai ištiesinti ir filtruoti, kad gautų vidutinę galią.Grįžtamasis ryšys valdė darbo ciklą, dažnį( impulso pločio moduliavimą).Panašūs ir šiandien atliekami kompiuterių maitinimo šaltiniai. Beveik iš karto pasiekta 1–4 W galios tankio kubinių colių( vėliau iki 50 W / kub. Colių) vertės. Nuostabiai, tapo įmanoma gauti išvesties įtampos daugybę.

Trūkumas yra praradimas tranzistoriaus perjungimo momentu, įtampa keičia poliškumą, lieka žemiau nulio iki kito pulso. Nurodyta signalo dalis, apeinant diodą, užsidaro į žemę nepasiekus filtro. Rasta optimalių perjungimo dažnių, kuriais mažinamos išlaidos. Diapazonas nuo 25 iki 50 kHz.

didinimo topologija

Topologija vadinama žiediniu droseliu, įjungiamas raktas.Įvesties įtampą galima padidinti iki norimo lygio. Grandinė veikia taip:

1. Pradiniame laiko momentu tranzistorius yra atidarytas, droselis yra saugomas su įtampos šaltinio energija per kolektorių, emitterio pn-sankryžas, žemės.
2. Tada raktas užrakintas, prasideda kondensatoriaus įkrovimo procesas. Droselis išskiria energiją.
3. Tam tikru momentu grįžtamojo ryšio stiprintuvas veikia, apkrova yra įjungta. Kondensatorius negali suteikti energijos maitinimo jungiklio kryptimi, apsaugo diodą.Mokestis užima naudingąją apkrovą.
4. Įtampos kritimas sukels grįžtamąją grandinę, o droselis pradės kauptis energijai.

poliškumo keitiklio

topologija Poliarinio keitiklio topologija yra panaši į ankstesnę schemą, droselis yra už rakto. Veikia taip:

1. Pradiniu laiko momentu raktas yra atidarytas, teigiama pusinės bangos įtampa užpildo droselį energija. Be to, energija yra bejėgė perduoti - apsaugo diodą.
2. Tranzistorius uždarytas, dūmtraukyje generuojamas emfas, vadinamas parazitiniu. Jis yra nukreiptas priešingai pradiniam, diodas laisvai eina, įkrauna kondensatorių.
3. Veikia grįžtamojo ryšio grandinė, impulsų pločio moduliatorius atveria tranzistorių.Pradedamas kondensatoriaus įkrovimo procesas, droselis vėl pripildomas energijos.

topologijos poliškumo keitiklio schema Šiuo atveju stebime energijos kaupimo / išlaidų procesų lygiagretumą.Visos trys svarstomos schemos rodo tokius trūkumus:

1. Yra įvesties ir išvesties nuolatinis ryšys. Kitaip tariant, nėra galvaninės izoliacijos.
2. Neįmanoma gauti kelių įtampos įvertinimų iš vienos grandinės.

Minusai pašalinami paspaudus traukiamąją trauklę, vėlai( viršuje).Abu naudojami choperis su išankstine technologija( į priekį).Pirmuoju atveju naudojamas diferencinis tranzistorių pora. Galima naudoti vieną raktą pusę laikotarpio. Norint kontroliuoti, reikalinga speciali formavimo schema, kuri pakaitomis sukasi šiuos svyravimus, ir pagerinamos šilumos šalinimo sąlygos. Pjovimo įtampa yra bipolinė, ji maitina pagrindinį transformatoriaus apviją, antrinė įtampa daug atitinka vartotojų poreikius.

Vėluotoje topologijoje vienas tranzistorius pakeičiamas diodu. Grandinė dažnai valdoma mažos galios maitinimo šaltiniais( iki 200 W), esant pastoviai išėjimo įtampai 60–200 V.