Bytte strømforsyning

Bytte strømforsyning - elektronisk krets, hvor inngangspenningen korrigeres, filtreres, kuttes i høyfrekvente utbrudd for overføring gjennom en liten transformator. Blokken blir kontrollerbar, med fleksible justerbare parametere. Massen av den tyngste delen av kilden, transformatoren, avtar. I engelsk litteratur kalles slike enheter Switching Mode Power Supply( SMPS).

Utseendet på vekselstrømforsyninger

Transformatorens størrelse bekymret Tesla. Vitenskapsmannen, som gjentar erfaringen fra opplevelsen, har etablert: Høye frekvenser av nåværende er trygge for mennesker, provosere store tap i kjernene til transformatorer. Resultatet av tvisten var vedtakelsen av en frekvens på 60 Hz for bygging av Niagara vannkraftstasjon. Vi startet med Nikola Tesla, fordi dette er den første personen som innså at du ikke vil motta raske svingninger mekanisk. Derfor er det nødvendig å bruke oscillatoriske kretser. Dermed viste Tesla-transformatoren( 22. september 1896), ved hjelp av hvilken forskeren bestemte seg for å overføre meldinger og energi over en avstand.

Essensen av oppfinnelsen er beskrevet i avsnittet om Tesla-spolen, vi gir kort informasjon. Transformatoren består av to deler koblet i serie. Den primære viklingen av den første var koblet til en vekselstrømskilde med relativt lav frekvens. På grunn av det lave transformasjonsforholdet ble kondensatoren koblet til sekundærviklingen ladet til et høyt potensial. Spenningen nådde terskelen, avspæreren trengte, koblet parallelt med kondensatoren. Den oscillatoriske prosessen med utladningen gjennom den primære viklingen til den andre transformatoren i den eksterne kretsen begynte. Tesla mottok radiospenninger med en amplitude på millioner av volt.

Det første trinnet i å skape en pulserende strømforsyning, hvor spenningen med relativt lav frekvens omdannes til pulser. En lignende design ble opprettet i 1910 av Charles Kettering, og utstyre tennsystemet til biler. Puls strømforsyninger dukket opp på 60-tallet. Ideen om å minimere størrelsen på transformatorer( etter Nikola Tesla) ble fremsatt av General Electric i 1959 i personen Joseph Murphy og Francis Starcher( US patent 3.040.271).Ideen fant ikke umiddelbart et varmt svar( det var ingen egnet elementbase), i 1970 lanserte Tektroniks en linje med oscilloskop med en ny strømkilde.

To år senere brukes omformere i elektronikk( Patent US3697854 A), det viktigste - de første innenlandske modellene vises! Patenter knytter til hverandre, det er umulig å forstå hvem som først har foreslått å bruke ideen i personlige datamaskiner. I Sovjetunionen begynte utviklingen i 1970 på grunn av utseendet i salget av høyfrekvente høyfrekvente germanium transistor 2Т809А.Som beskrevet i litteraturen, var den første muskovitten til å lykkes i 1972 LN Sharov, en kandidat for teknisk vitenskap. Senere oppstod en 400-watt puls strømforsyning av A.I. Ginzburg, S.A. Eranosyan. EU-datamaskiner er utstyrt med en nyhet i 1976 av et team ledet av J. A. Mkrtchyan.

De første bryteren, kjent for den innenlandske forbrukeren på digitale TV og videospillere, brøt ofte ned, og moderne produkter mangler ulempen - de har jobbet kontinuerlig i årevis.Øyeblikket på begynnelsen av 90-tallet gir følgende informasjon:

1. Spesifikke effekt: 35 - 120 W pr. Kubikk-decimeter.
2. Inverter arbeidsfrekvens: 30 - 150 kHz.
3. effektivitet: 75 - 85%.
4. Feiletid: 50-200 tusen timer( 6250 virkedager).

Fordelene ved vekselstrømforsyning

Linjære strømforsyninger er store, effektiviteten er lame. Effektiviteten overskrider sjelden 30%.For pulserende strømforsyninger er gjennomsnittene i størrelsesorden 70-80%, det er produkter som er veldig ute av drift. Til det beste, selvfølgelig. Følgende informasjon er gitt: Effektiviteten til en pulserende strømforsyning når 98%.Samtidig reduseres den nødvendige filtreringskapasiteten til kondensatorer. Energien som lagres over en periode, faller dramatisk med økende frekvens. Det avhenger direkte av kondensatorkapasitansen, kvadratisk på spenningsamplituden.

Å øke til en frekvens på 20 kHz( sammenlignet med 50/60) reduserer de lineære dimensjonene av elementene med 4 ganger. Blomster i forhold til forventningene i radioen. Forklarer årsaken til utstyrsmottakere med små kondensatorer.

Bytte strømforsyningsenhet

Innspenningen korrigeres. Prosessen bærer en diode bro, sjelden en enkelt diode. Deretter kuttes spenningen i pulser, her forteller litteraturen fortrolige til beskrivelsen av transformatoren. Leserne er trolig plaget av spørsmålet - hvordan fungerer helikopteren( en enhet som genererer impulser) arbeid? På grunnlag av mikrokredsløpet, som drives direkte av 230 volt netspenning. Oftere er en stabilitron( stabilisator av parallell type) spesielt installert.

Mikrokredsløpet genererer pulser( 20-200 kHz) med relativt liten amplitude som styrer tyristoren eller en annen halvlederspenningsbryter. Tyristoren kutter høyspenningsimpulser, i henhold til et fleksibelt program generert av oscillatorbrikken. Siden inngangen har høy spenning, er det nødvendig med beskyttelse. Generatoren er bevoktet av en varistor, hvis motstand faller skarpt når terskelen overskrides, lukker et skadelig hopp til bakken. Fra strømbryteren kommer pulspakkene til en liten høyfrekvent transformator. Lineære dimensjoner er relativt lave. For en datamaskin strømforsyning med en kapasitet på 500 W passer til barnas håndflate.

Den resulterende spenningen korrigeres igjen. Schottky-dioder brukes, takket være lavspenningsfallet i metall-halvlederovergangen. Den rettede spenningen blir filtrert, matet til forbrukerne. På grunn av tilstedeværelsen av mange sekundære viklinger, oppnås det ganske enkelt verdier av forskjellig polaritet og amplitude. Historien er ufullstendig uten å nevne tilbakemeldingssløyfen. Utgangsspenninger sammenlignes med en standard( for eksempel en zener diode), pulsgeneratormodusen er justert: den overførte effekten( amplitude) avhenger av frekvensen, driftssyklusen. Produktene anses som relativt upretensiøse, kan fungere i et bredt spekter av forsyningsspenninger.

Teknologien kalles inverter, brukt av sveisere, mikrobølgeovner, induksjonskoger, mobiltelefonadaptere, iPad. En strømforsyning på datamaskinen fungerer på en lignende måte.

Switching Power Supply Circuit Design. Naturen ga 14 grunnleggende implementasjons-topologier for å bytte strømforsyninger. Med iboende fordeler, unike egenskaper. Noen er egnet for å lage strømforsyninger med lav effekt( under 200 W), andre viser de beste egenskapene når de drives av 230 volt( 50/60 Hz).Og for å velge ønsket topologi, kunne presentere egenskapene til hver. Historisk kalles de tre første:

• Buck - buck, hjort, dollar.
• Boost - akselerasjon.
• Polaritetsomformer - polaritetsomformer.

Tre topologier refererer til lineære regulatorer. Type enheter anses å være forgjengeren til puls strømforsyninger, ikke inkludert fordeler. Spenningen påføres gjennom transformatoren, rettet, kuttes i strømnøkkelen. Regulatoren styres av tilbakemeldingen, hvis oppgave er å generere et feilsignal. Typen av enheter var en omsetning på flere milliarder dollar på 60-tallet, kunne bare senke spenningen, og forbrukerens felles ledning var koblet til strømnettet.

Buck

topologi Så det var "hjort".Opprinnelig beregnet for DC-spenning, ble inngangssignalet kuttet i pulser, deretter ble pakkene rettet og filtrert for å oppnå gjennomsnittlig effekt. Tilbakemelding styrt arbeids syklus, frekvens( pulsbredde modulering).Lignende gjøres i dag av datamaskinens strømforsyninger. Nesten umiddelbart ble det oppnådd effektverdensverdier på 1-4 W per kubikkmeter( senere opptil 50 W per kubikkmeter).Sjarmerende har det blitt mulig å få en rekke utgangsspenninger løsnet fra inngangen.

Ulempen er tapet i øyeblikket ved bryteren av transistoren, spenningsendringer polariteten, forblir under null til neste puls. Den angitte delen av signalet, som omgår dioden, lukkes til jorden uten å nå filteret. Eksistensen av optimale byttefrekvenser hvor kostnadene blir minimert, er funnet. Området på 25 - 50 kHz.

Boost Topology

Topologien kalles en ringgass, sett frem-tasten. Det er mulig å øke inngangsspenningen til ønsket vurdering. Kretsen fungerer som følger:

1. Ved første øyeblikk er transistoren åpen, choke lagres med spenningskildens energi gjennom kollektor, emitter pn-kryss, jord.
2. Da er nøkkelen låst, kondensatoren lades opp. Choken gir energi.
3. På et tidspunkt fungerer tilbakemeldingsforsterkeren, belastningen er aktivert. Kondensatoren kan ikke gi energi i retning av strømbryteren, forhindrer dioden. Avgiften tar nyttelast.
4. En spenningsfall vil føre til at tilbakekoblingen går igjen, og choke vil begynne å samle energi.

Polaritetsomformer

topologi Den polære invertertopologien ligner på forrige skjema, choke er plassert bak nøkkelen. Fungerer som følger:

1. På begynnelsestidspunktet er nøkkelen åpen, den positive halvbølgespenningen fyller choke med energi. Videre er energien kraftløs til å passere - hindrer dioden.
2. Transistoren er lukket, en emf blir generert i choke, kalt en parasittisk. Den er rettet motsatt til den opprinnelige, dioden går fritt, lader kondensatoren opp.
3. Tilbakekoblingskretsen fungerer, pulsen bredde modulatoren gjenåpner transistoren. Prosessen med å tømme kondensatoren til lasten begynner, gasspaken er igjen fylt med energi.

Topologi I dette tilfellet observerer vi parallelliteten til prosessene for energilagring / utgifter. Alle tre betraktede ordninger viser følgende ulemper:

1. Det er en DC-kobling mellom inngang og utgang. Med andre ord er det ingen galvanisk isolasjon.
2. Det er umulig å få flere spenningsverdier fra en krets.

Minuser elimineres med push-pull push-pull, sent( topp).Begge bruker chopper med forhåndsteknologi( fremover).I det første tilfellet brukes et differensielt par transistorer. Det blir mulig å bruke en nøkkel for halvparten av perioden. For styring er det nødvendig med en spesiell formgivning, alternativt svingende disse svinger, og varmefjerningsforholdene blir forbedret. Klippespenningen er bipolar, den strømmer transformatorens primære vikling, sekundærspenningen er mye i samsvar med forbrukerens krav.

I forsinket topologi er en transistor erstattet av en diode. Kretsen drives ofte med strømforsyninger med lav effekt( opptil 200 W) med konstant utgangsspenning på 60-200 V.