Preklapljanje napajanja

Stikalni napajalnik - elektronsko vezje, kjer je vhodna napetost popravljena, filtrirana, razrezana v visokofrekvenčne izbruhe za prenos preko majhnega transformatorja. Blok postane krmiljen s prilagodljivo nastavljivimi parametri. Masa najtežjega dela vira, transformatorja, se zmanjša. V angleški literaturi se take naprave imenujejo Power Supply( SMPS).

Videz stikalnih napajalnikov

Velikost transformatorjev je skrbela Tesla. Znanstvenik, ki ponavlja izkušnje iz izkušenj, je ugotovil: visoke frekvence toka so varne za ljudi, povzročajo velike izgube v jedrih transformatorjev. Rezultat spora je bilo sprejetje frekvence 60 Hz za izgradnjo hidroelektrarne Niagara. Začeli smo z Nikolo Teslo, ker je to prva oseba, ki je spoznala, da ne boste mehansko prejemali hitrih nihanj. Zato je treba uporabiti nihajoče vezje. Tako se je pojavil transformator Tesla( 22. september 1896), s pomočjo katerega se je znanstvenik odločil, da bo oddajal sporočila in energijo na daljavo.

Bistvo izuma je opisano v poglavju o Tesla tuljavi, podajamo kratke informacije. Transformator je sestavljen iz dveh zaporedno povezanih delov. Primarno navijanje prvega je bilo povezano z virom izmenične napetosti relativno nizkih frekvenc. Zaradi nizkega transformacijskega razmerja je kondenzator, priključen na sekundarni navitje, napolnjen do visokega potenciala. Napetost je dosegla prag, prenašal se je odvodnik, priključen vzporedno k kondenzatorju. Začel se je nihajni proces odvajanja skozi primarno navijanje drugega transformatorja v zunanji tokokrog. Tesla je prejemal radijske napetosti z amplitudo milijonov voltov.

Prvi korak pri ustvarjanju impulznega napajanja, kjer se napetost relativno nizke frekvence pretvori v impulze. Podobno zasnovo je leta 1910 ustvaril Charles Kettering, ki je opremil vžigalni sistem avtomobilov. Pulzni napajalniki so se pojavili v šestdesetih letih. Zamisel o zmanjšanju velikosti transformatorjev( po Nikoli Tesli) je predstavil General Electric leta 1959 v osebi Josepha Murphyja in Francisa Starcherja( U.S. Patent 3,040,271).Ideja ni takoj našla vročega odziva( ni bilo primerne elementne osnove), leta 1970 je Tektroniks lansiral linijo osciloskopov z novim virom energije.

Dve leti kasneje se uporabljajo inverterji v elektroniki( patent US3697854 A), glavna stvar - pojavijo se prvi domači modeli! Patenti se med seboj povezujejo, ni mogoče razumeti, kdo je prvi predlagal uporabo ideje v osebnih računalnikih. V ZSSR se je razvoj začel leta 1970, saj se je pojavil v prodaji visokofrekvenčnega visoko zmogljivega germanija tranzistorja 2Т809А.Kot je zapisano v literaturi, je prvi, ki je leta 1972 uspel, uspeti Moskovčan, kandidat za tehnične znanosti L. N. Sharov. Kasneje se je pojavil 400-vatni impulzni napajalnik A.I. Ginzburg, S.A. Eranosyan. Računalniki EU so leta 1976 opremljeni z novostjo ekipe, ki jo je vodil J. A. Mkrtchyan.

Prvi preklopni napajalniki, ki jih domači potrošniki poznajo na digitalnih televizorjih in videorekorderjih, se pogosto pokvarijo, sodobni izdelki nimajo pomanjkljivosti - že vrsto let delajo neprekinjeno. V trenutku začetka devetdesetih let so naslednje informacije:

1. Specifična moč: 35 - 120 W na kubični decimetar.
2. Delovna frekvenca pretvornika: 30 - 150 kHz. Učinkovitost
3. : 75 - 85%.
4. Čas odpovedi: 50–200 tisoč ur( 6250 delovnih dni).

Prednosti stikalnih napajalnikov

Linearni napajalniki so obsežni, učinkovitost je šibka. Učinkovitost redko presega 30%.Za impulzni napajalniki so povprečne številke v razponu od 70 do 80%, obstajajo izdelki, ki so zelo neurejeni. Na bolje, seveda. Podane so naslednje informacije: Učinkovitost impulznega napajanja doseže 98%.Hkrati se zmanjša zahtevana zmogljivost filtriranja kondenzatorjev. Energija, shranjena v določenem obdobju, dramatično pada z vedno večjo frekvenco. Odvisno je neposredno od kapacitivnosti kondenzatorja, kvadratno od amplitude napetosti.

Dvig na frekvenco 20 kHz( v primerjavi s 50/60) zmanjša linearne dimenzije elementov za 4-krat. Cvetje v primerjavi s pričakovanji na radiu. Pojasnjuje razloge za opremljanje sprejemnikov z majhnimi kondenzatorji.

Napajalnik

Vhodna napetost je odpravljena. Proces nosi diodni mostiček, redko enojna dioda. Nato se napetost razreže v impulze, pri čemer literatura z veseljem nadaljuje z opisom transformatorja. Bralci so verjetno zasvojeni z vprašanjem - kako deluje helikopter( naprava, ki generira impulze)?Na osnovi mikrovezja, ki se napaja neposredno z 230-voltno omrežno napetostjo. Manj pogosto je nameščen stabilitron( stabilizator vzporednega tipa).

Mikro vezje generira impulze( 20–200 kHz) relativno majhne amplitude, ki nadzorujejo tiristor ali drugo polprevodniško napajalno stikalo. Tiristor reže visokonapetostne impulze po fleksibilnem programu, ki ga generira čip oscilatorja. Ker ima vhod visoko napetost, je potrebna zaščita. Generator se varuje z varistorjem, katerega upor se močno zmanjša, ko je prag presežen, zapiranje škodljivega skoka na tla. Iz stikala za vklop / izklop pridejo impulzni paketi do majhnega visokofrekvenčnega transformatorja. Linearne dimenzije so relativno nizke. Za napajanje računalnika z zmogljivostjo 500 W se prilega otroški dlani.

Nastala napetost je ponovno odpravljena. Zaradi nizke napetosti pri prehodu kovina-polprevodnik se uporabljajo Schottky-jeve diode. Popravljena napetost se filtrira in napaja potrošnikom. Zaradi prisotnosti več sekundarnih navitij so vrednosti različnih polarnosti in amplitude preprosto. Zgodba je nepopolna brez omembe povratne zanke. Izhodne napetosti se primerjajo s standardom( npr. Zener diodo), način generatorja impulzov se prilagodi: prenosna moč( amplituda) je odvisna od frekvence, delovnega cikla. Proizvodi se štejejo za relativno nezahtevne, lahko delujejo v širokem razponu napajalnih napetosti.

Tehnologija se imenuje inverter, ki jo uporabljajo varilci, mikrovalovne pečice, indukcijske kuhalne plošče, adapterji za mobilni telefon, iPad. Napajanje računalnika deluje na podoben način.

načrtovanje preklopnega napajalnega električnega napajalnega sklopa Nature je zagotovila 14 osnovnih izvedbenih topologij za preklapljanje napajalnikov. Z lastnimi prednostmi, edinstvenimi značilnostmi. Nekateri so primerni za ustvarjanje napajalnikov nizke porabe( pod 200 W), drugi pa kažejo najboljše lastnosti, če jih napaja 230 voltov( 50/60 Hz).Če želite izbrati želeno topologijo, lahko predstavite lastnosti vsake od njih. Zgodovinsko gledano se prvi trije imenujejo:

• Buck-buck, jelen, dolar.
• Pospešek pospeševanja.
• Pretvornik polarnosti - pretvornik polarnosti.

Tri topologije se nanašajo na linearne regulatorje. Tip naprav se šteje za predhodnika pulznega napajanja, brez prednosti. Napetost se napaja preko transformatorja, poravna, izreže v ključ za vklop / izklop. Regulator upravlja povratna informacija, katere naloga je generirati signal napake. Vrsto naprav je bil v šestdesetih letih večmilijardni promet, lahko je le znižal napetost, potrošniška skupna žica pa je bila priključena na električno omrežje.

Buck

topologija Torej so bili "jeleni".Prvotno namenjen za enosmerno napetost, je bil vhodni signal razrezan na impulze, nato so bili paketi poravnani in filtrirani, da so dobili povprečno moč.Povratne informacije nadzorujejo obratovalni cikel, frekvenco( širina impulza).Podobno se dogaja danes z napajalniki računalnika. Skoraj takoj je bila dosežena gostota moči 1–4 W na kubični centimeter( kasneje do 50 W na kubični centimeter).Šarmantno je postalo možno dobiti množico izhodnih napetosti, ki se sprosti iz vhoda.

Pomanjkljivost je izguba v trenutku preklopa tranzistorja, napetost spreminja polarnost, ostane pod ničlo do naslednjega impulza. Prikazani del signala, ki se izogne ​​diodi, se zapre do tal, ne da bi dosegel filter. Najdemo optimalne preklopne frekvence, pri katerih se stroški zmanjšajo. Območje 25 - 50 kHz. Topologija

Toplotna spodbuda

Topologija se imenuje obročasti dušilnik, tipka naprej. Vhodno napetost je mogoče povečati na želeno vrednost. Vezje deluje na naslednji način:

1. V začetnem trenutku je tranzistor odprt, dušilec je shranjen z energijo vira napetosti skozi kolektor, oddajnik pn-križišča, ozemljitev.
2. Potem se ključ zaklene, začne se polnjenje kondenzatorja.Čok oddaja energijo.
3. V nekem trenutku deluje povratni ojačevalnik, obremenitev je pod napetostjo. Kondenzator ne more dati energije v smeri stikala za napajanje, preprečuje diodo. Polnjenje prevzame tovor.
4. Padec napetosti bo povzročil ponovno sprožitev povratnega tokokroga in zagon se bo začel kopičiti.

polarnostni pretvornik Topologija

Topologija polarnega pretvornika je podobna prejšnji shemi, dušilka se nahaja za ključem. Deluje na naslednji način:

1. V začetnem trenutku je ključ odprt, pozitivna napetost v pol valovih napolni dušilnik z energijo. Poleg tega je energija nemočna za prehod - preprečuje diodo.
2. Tranzistor je zaprt, v dušilki se ustvari emf, ki se imenuje parazitski. Usmerjena je nasprotno od začetne, dioda prosto prehaja, polni kondenzator.
3. Krmilni krog deluje, modulator širine impulzov ponovno odpre tranzistor. Začne se proces izpraznitve kondenzatorja na breme, pri čemer se plin ponovno napolni z energijo.

V tem primeru opazimo vzporednost procesov shranjevanja / porabe energije. Vse tri obravnavane sheme kažejo naslednje slabosti:

1. Med vhodom in izhodom obstaja enosmerna povezava. Z drugimi besedami, ni galvanske izolacije.
2. V enem tokokrogu je nemogoče dobiti več napetostnih ocen.

Minusi se odstranijo s potisnim potisnim potiskom, pozno( zgoraj).Oba uporabljata helikopter s tehnologijo vnaprej( naprej).V prvem primeru se uporablja diferencialni par tranzistorjev. Omogoča uporabo enega ključa za polovico obdobja. Za nadzor je potrebna posebna shema oblikovanja, ki izmenično niha ta nihanja in izboljšajo se pogoji odvajanja toplote. Napetost rezanja je bipolarna, napaja primarno navitje transformatorja, sekundarna napetost je veliko v skladu z zahtevami potrošnikov.

V zamaknjeni topologiji se en tranzistor nadomesti z diodo. Vezje se pogosto uporablja z napajalnikom nizke moči( do 200 W) s konstantno izhodno napetostjo 60–200 V.