Klasifikacija stikalnih napajalnikov, podrobnejša razlaga napajalnikov AD/DC in DC/DC.
Razvrstitev stikalnih napajalnikov
Ljudsko tehnično področje stikalne oskrbe z električno energijo je razvoj sorodnih močnostnih elektronskih naprav ob razvoju tehnologije pretvorbe frekvence preklapljanja. Oba vzajemno spodbujata razvoj stikalnega napajanja v smeri lahkega, majhnega, tankega, nizkega šuma, visoke zanesljivosti in zaščite pred motnjami z letno stopnjo rasti več kot dvomestno. Preklopno napajanje lahko razdelimo v dve kategoriji: AC/DC in DC/DC. DC/DC pretvornik je bil modulariziran, tehnologija oblikovanja in proizvodni proces pa sta bila dozorela in standardizirana doma in v tujini, uporabniki pa so ju prepoznali. Vendar pa je modularizacija AC/DC v procesu modularizacije zaradi lastnih značilnosti naletela na bolj zapletene tehnične in tehnološke proizvodne težave. Struktura in značilnosti dveh vrst stikalnih napajalnikov so opisane spodaj.
2.1 DC/DC pretvorba
Pretvorba DC/DC je pretvorba fiksne enosmerne napetosti v spremenljivo enosmerno napetost, znana tudi kot sekanje enosmernega toka. Čoper deluje na dva načina, eden je, da način modulacije impulzne širine Ts ostane nespremenjen, spreminja ton (univerzalen), drugi pa je, da način frekvenčne modulacije ton ostane nespremenjen, spreminja Ts (nagnjen k motnjam). Njegovo specifično vezje je sestavljeno iz naslednjih kategorij:
(1) Nižajni sekalnik Buck vezja, katerega izhodna povprečna napetost Uo je manjša od vhodne napetosti Ui in ima enako polarnost.
(2) Ojačevalno vezje-ojačevalnik, katerega izhodna povprečna napetost Uo je večja od vhodne napetosti Ui, polarnost pa je enaka.
(3) Buck-Boost vezje-buck ali boost sekalnik, katerega izhodna povprečna napetost Uo je večja ali manjša od vhodne napetosti Ui, z nasprotno polarnostjo in induktivnim prenosom.
(4) Cuk vezje z zniževanjem ali zviševanjem sekalnik, katerega izhodna povprečna napetost Uo je večja ali manjša od vhodne napetosti UI, z nasprotno polarnostjo in kapacitivnim prenosom.
Dandanes je tehnologija mehkega preklopa naredila kvalitativni preskok v DC/DC. Številni pretvorniki ECI z mehkim preklopom DC/DC, ki jih je oblikovalo in izdelalo podjetje VICOR v Združenih državah, imajo * velike izhodne moči 300 W, 600 W in 800 W, ustrezne gostote moči pa so (6, 2, 10, 17) W/cm3, in učinkovitost je (80-90)%. Visokofrekvenčni preklopni napajalni modul serije RM s tehnologijo mehkega preklopa, ki ga je nedavno predstavilo podjetje NemicLambda iz Japonske, ima preklopno frekvenco (200~300)kHz in gostoto moči 27 W/cm3. Sprejet je sinhronski usmernik (MOS-FET namesto Schottky diode), ki izboljša učinkovitost celotnega vezja na 90%.
2.2 AC/DC pretvorba
Pretvorba AC/DC pretvori AC v DC, njegova smer pretoka moči pa je lahko dvosmerna. Pretok moči od napajalnika do obremenitve se imenuje "rektifikacija", pretok moči od obremenitve do napajalnika pa se imenuje "aktivni pretvornik". Vhod AC/DC pretvornika je 50/60Hz AC, zato ga je treba popraviti in filtrirati, zato je potreben relativno velik filtrirni kondenzator. Hkrati je treba zaradi omejitev standardov (kot so UL, CCEE itd.) in EMC navodil (kot so IEC, FCC, CSA) dodati EMC filter na AC vhodno stran in komponente, ki ustrezajo prvemu Uporabiti je treba standard, ki omejuje miniaturizacijo AC/DC napajanja. Zaradi notranje visoke frekvence, visoke napetosti in visokega tokovnega stikala je težje rešiti problem elektromagnetne združljivosti EMC, ki prav tako postavlja visoke zahteve za notranjo zasnovo namestitvenega vezja z visoko gostoto. Iz istega razloga stikalo za visoko napetost in visok tok poveča porabo energije in omejuje proces modularizacije AC/DC pretvornika. Zato je treba za doseganje določene stopnje zadovoljstva sprejeti metodo načrtovanja optimizacije elektroenergetskega sistema.
Pretvorbo AC/DC lahko razdelimo na polvalovno vezje in polvalovno vezje glede na način ožičenja vezja. Glede na število faz moči ga lahko razdelimo na enofazne, trifazne in večfazne. Glede na delovni kvadrant vezja ga lahko razdelimo na en kvadrant, dva kvadranta, tri kvadrant in štiri kvadrant.
