Barošanas avots

komutācijas barošanas avots - elektroniskā ķēde, kurā ieejas spriegums tiek izlabots, filtrēts, sagriezts augstfrekvences pārrāvumos, lai tos pārraidītu ar neliela izmēra transformatoru. Bloks ir kontrolējams, ar elastīgi regulējamiem parametriem. Samazinās avota smagākās daļas, transformatora masa. Angļu literatūrā šādas ierīces sauc par komutācijas režīma barošanas avotu( SMPS).

Pārslēgšanas barošanas avotu izskats

Transformatoru izmērs uztrauca Tesla. Zinātnieks, atkārtojot pieredzes pieredzi, ir konstatējis: augstās strāvas frekvences ir drošas cilvēkiem, izraisa lielus zudumus transformatoru serdēs. Strīda rezultātā tika pieņemta 60 Hz frekvence Niagāras hidroelektrostacijas būvniecībai. Mēs sākām ar Nikola Tesla, jo tā ir pirmā persona, kas saprata, ka jūs nesaņemsiet ātras svārstības mehāniski. Tādēļ ir nepieciešams izmantot svārstīgas ķēdes. Tādējādi parādījās Tesla transformators( 1896. gada 22. septembris), ar kura palīdzību zinātnieks nolēma pārraidīt ziņojumus un enerģiju no attāluma.

Izgudrojuma būtība ir aprakstīta sadaļā Tesla spole, mēs sniedzam īsu informāciju. Transformators sastāv no divām sērijveida daļām. Pirmā tinuma primārais tinums tika savienots ar salīdzinoši zemas frekvences maiņstrāvas avotu. Sakarā ar zemo transformācijas koeficientu, pie sekundārā tinuma pieslēgtais kondensators tika uzlādēts ar lielu potenciālu. Spriegums sasniedza slieksni, pārspīlēts arestētājs, savienots paralēli kondensatoram. Tika uzsākts otrās transformatora primārā tinuma caurplūdes ārējais kontūrs. Tesla saņēma radio spriegumus ar miljonu voltu amplitūdu.

Pirmais solis impulsa barošanas avota izveidē, kur relatīvi zemas frekvences spriegums tiek pārveidots impulsos. Līdzīgu dizainu 1910. gadā izveidoja Charles Kettering, kas aprīkoja automašīnu aizdedzes sistēmu. Impulsu barošanas avoti parādījās 60. gados. Ideju par transformatoru izmēru samazināšanu( pēc Nikola Tesla) ģenerālis Electric ierosināja 1959. gadā Joseph Murphy un Francis Starcher( ASV patentā 3 040 271).Ideja uzreiz neatrada karstu atbildi( nebija piemērota elementa bāzes), 1970. gadā Tektroniks uzsāka osciloskopu līniju ar jaunu barošanas avotu.

Divus gadus vēlāk elektronikā tiek izmantoti invertori( patents US3697854 A), galvenais - pirmie vietējie modeļi parādās! Patentu saikne viens ar otru, nav iespējams saprast, kurš vispirms ierosināja izmantot šo ideju personālajos datoros. PSRS attīstība sākās 1970.gadā, pateicoties augstfrekvences augstas jaudas ģenermija tranzistora 2Т809А parādībai. Kā norādīts literatūrā, pirmais maskavietis, kurš guva panākumus 1972. gadā, bija LN Šarovs, tehnisko zinātņu kandidāts. Vēlāk parādījās 400 vatu impulsu barošanas bloks A.I. Ginzburg, S.A. Eranosyan. ES datorus 1976. gadā ir aprīkojuši jaunumi ar komandu, kuru vada J. A. Mkrtchyan.

Pirmie komutācijas barošanas avoti, kas vietējam patērētājam ir zināmi par ciparu televīzijām un videomagnetofoniem, bieži vien pārtrauca, moderniem produktiem trūkst trūkumu - tie pastāvīgi darbojas jau vairākus gadus.90. gadu sākums sniedz šādu informāciju:

1. īpatnējā jauda: 35 - 120 W uz kubikmetru.
2. pārveidotāja darba frekvence: 30 - 150 kHz.
3. efektivitāte: 75 - 85%.
4. Neveiksmes laiks: 50–200 tūkst. Stundu( 6250 darba dienas).

komutācijas barošanas avotu priekšrocības Linear barošanas bloki ir apjomīgi, efektivitāte ir neveiksmīga. Efektivitāte reti pārsniedz 30%.Impulsu barošanas avotiem vidējie skaitļi ir robežās no 70 līdz 80%, ir produkti, kas ir ļoti nederīgi. Labāk, protams. Tiek sniegta šāda informācija: Impulsa barošanas efektivitāte sasniedz 98%.Vienlaikus tiek samazināta nepieciešamā kondensatoru filtrēšanas jauda. Laikposmā uzglabātā enerģija strauji samazinās. Tas tieši atkarīgs no kondensatora kapacitātes, kvadrātiski uz sprieguma amplitūdas.

Paaugstināšana līdz 20 kHz( salīdzinājumā ar 50/60) samazina elementu lineāros izmērus par 4 reizēm. Ziedi salīdzinājumā ar cerībām radio. Paskaidro iemeslu, kāpēc uztvērēji ir aprīkoti ar maziem kondensatoriem.

komutācijas barošanas ierīce

Ieejas spriegums tiek izlabots. Procesā ir diodes tilts, reti - viena diode. Tad spriegums tiek sagriezts impulsos, šeit literatūra jautri turpina transformatora aprakstu. Iespējams, ka lasītājus apgrūtina jautājums - kā darbojas smalcinātājs( ierīce, kas rada impulsus)?Pamatojoties uz mikroshēmu, kas tiek darbināta tieši ar 230 voltu barošanas spriegumu. Mazāk bieži ir uzstādīta stabilitrona( paralēla tipa stabilizators).

Mikroshēma ģenerē relatīvi mazas amplitūdas impulsus( 20–200 kHz), kas kontrolē tiristoru vai citu pusvadītāju barošanas slēdzi. Tiristors samazina augstsprieguma impulsus atbilstoši elastīgai programmai, ko ģenerē oscilatora mikroshēma. Tā kā ieejai ir augsts spriegums, nepieciešama aizsardzība.Ģeneratoru aizsargā varistors, kura pretestība strauji samazinās, kad tiek pārsniegts slieksnis, aizverot kaitīgu lēcienu uz zemes. No barošanas slēdža impulsu paketes ierodas pie maza izmēra augstfrekvences transformatora. Lineārie izmēri ir salīdzinoši zemi. Datora barošanas avotam, kura ietilpība ir 500 W, piemērots bērnu plaukstām.

Iegūtais spriegums tiek novērsts vēlreiz. Schottky diodes tiek izmantotas, pateicoties metāla pusvadītāju pārejas zemajam sprieguma kritumam. Rektificēto spriegumu filtrē, patērē patērētājiem. Daudzu sekundāro tinumu klātbūtnes dēļ atšķirīgas polaritātes un amplitūdas vērtības tiek iegūtas vienkārši. Stāsts ir nepilnīgs, nenorādot atgriezenisko saiti. Izejas spriegumus salīdzina ar standartu( piemēram, zenerdiodi), tiek regulēts impulsu ģeneratora režīms: pārraidītā jauda( amplitūda) ir atkarīga no frekvences, darba cikla. Produkti tiek uzskatīti par relatīvi nepretencioziem, var darboties plašā barošanas sprieguma diapazonā.

Tehnoloģiju sauc par invertoru, ko izmanto metinātāji, mikroviļņu krāsnis, indukcijas plītis, mobilā tālruņa adapteri, iPad. Datora elektroapgāde darbojas līdzīgi.

komutācijas barošanas ķēdes projektēšana Daba nodrošināja 14 pamata ieviešanas topoloģijas barošanas avotu pārslēgšanai. Ar raksturīgām priekšrocībām, unikālām īpašībām. Daži no tiem ir piemēroti, lai radītu mazjaudas barošanas avotus( mazāk par 200 W), bet citiem ir vislabākās īpašības, ja to darbina 230 volti( 50/60 Hz).Lai izvēlētos vēlamo topoloģiju, jāspēj prezentēt katra. Vēsturiski pirmie trīs tiek saukti par:

• Buck - buks, brieži, dolārs.
• Boost - paātrinājums.
• polaritātes invertora - polaritātes pārveidotājs.

Trīs topoloģijas attiecas uz lineāriem regulatoriem. Ierīču veids tiek uzskatīts par impulsu barošanas avotu priekšteci, neietverot priekšrocības. Spriegums tiek izmantots caur transformatoru, iztaisnots, sagriezts barošanas atslēgā.Regulatoru vada atgriezeniskā saite, kuras uzdevums ir radīt kļūdas signālu. Ierīču veids bija vairāku miljardu dolāru apgrozījums 60. gados, varēja tikai samazināt spriegumu, un patērētāja kopējais vads tika pieslēgts elektrotīklam.

Buck

topoloģija Tātad bija "brieži".Sākotnēji paredzēts līdzstrāvas spriegumam, ieejas signāls tika sagriezts impulsos, tad iepakojumi tika iztaisnoti un filtrēti, lai iegūtu vidējo jaudu. Atsauksmes kontrolēja darba ciklu, frekvenci( impulsa platuma modulāciju).Līdzīgi tiek darīts šodien arī ar datoru barošanas avotiem. Gandrīz nekavējoties tika sasniegti jaudas blīvuma rādītāji 1–4 W uz kubikcollu( pēc tam līdz 50 W uz kubikcollu).Burvīgi, ir kļuvis iespējams iegūt daudz izejas spriegumu, kas atvienoti no ieejas.

Trūkums ir zudums tranzistora pārslēgšanas brīdī, spriegums maina polaritāti, paliek zem nulles līdz nākamajam impulsam. Norādītā signāla daļa, apejot diodi, aizveras pie zemes, nesasniedzot filtru. Tiek atrastas optimālas pārslēgšanas frekvences, par kurām tiek samazinātas izmaksas. Diapazons ir no 25 līdz 50 kHz.

Boost topoloģija

Topoloģija tiek saukta par gredzena droseli, uz priekšu novietotu atslēgu. Ieejas spriegumu iespējams palielināt līdz vēlamajam vērtējumam.Ķēde darbojas šādi:

1. Sākotnējā brīdī tranzistors ir atvērts, drosele tiek glabāta ar sprieguma avota enerģiju caur kolektoru, emitenta pn-krustojumiem, zemi.
2. Tad atslēga ir bloķēta, sākas kondensatora uzlādes process. Drosele izdala enerģiju.
3. Jebkurā brīdī atgriezeniskās saites pastiprinātājs darbojas, slodze tiek aktivizēta. Kondensators nespēj dot enerģiju strāvas slēdža virzienā, novērš diodi. Maksa ņem lietderīgo slodzi.
4. Sprieguma kritums novedīs pie atgriezeniskās saites ķēdes, un drosele sāks uzkrāt enerģiju.

polaritātes pārveidotāja

topoloģija Polārā invertora topoloģija ir līdzīga iepriekšējai shēmai, aizrīties atrodas aiz atslēgas. Darbojas šādi:

1. Sākotnējā brīdī taustiņš ir atvērts, pozitīvais pusi viļņu spriegums aizpilda aizrīties ar enerģiju. Turklāt enerģija ir bezspēcīga, lai izietu - novērš diodi.
2. tranzistors ir aizvērts, emf tiek ģenerēts aizrīties, ko sauc par parazītu. Tas ir vērsts pretēji sākotnējam, diode brīvi iet, uzlādējot kondensatoru.
3. Darbojas atgriezeniskās saites shēma, impulsa platuma modulators atver tranzistoru. Tiek sākts kondensatora izlādes process, kad drosele atkal ir piepildīta ar enerģiju.

topoloģijas polaritātes pārveidotāja shēma Šajā gadījumā mēs novērojam enerģijas uzglabāšanas / izdevumu procesu paralēli. Visas trīs aplūkotās shēmas parāda šādus trūkumus:

1. Starp ieeju un izeju pastāv DC saite. Citiem vārdiem sakot, nav galvaniskas izolācijas.
2. Nav iespējams iegūt vairākus sprieguma vērtējumus no vienas ķēdes.

Mīnusi tiek izņemti ar stumšanas vilkšanu, vēlu( augšā).Abi izmanto chopper ar iepriekšēju tehnoloģiju( uz priekšu).Pirmajā gadījumā tiek izmantots atšķirīgs tranzistoru pāris. Ir iespējams izmantot vienu taustiņu uz pusi perioda. Kontrolei ir nepieciešama īpaša formēšanas shēma, pārmaiņus šūpošanos, un uzlabojas siltuma noņemšanas apstākļi. Griezuma spriegums ir bipolārs, tas baro transformatora primāro tinumu, sekundārais spriegums ir daudz saskaņā ar patērētāju prasībām.

Aizkavētajā topoloģijā viens tranzistors tiek aizstāts ar diodi.Ķēde bieži tiek darbināta ar mazjaudas barošanas avotiem( līdz 200 W) ar konstantu izejas spriegumu 60–200 V.