Klasifikacija stikalnih napajalnikov, podrobna razlaga napajalnikov AD/DC in DC/DC
Razvrstitev stikalnih napajalnikov
Ljudsko področje tehnologije preklopnega napajanja je razvoj sorodnih močnostnih elektronskih naprav ob razvoju tehnologije pretvorbe preklopne frekvence. Vzajemna promocija obeh spodbuja razvoj stikalnih napajalnikov v smeri lahkih, majhnih, tankih, nizkošumnih, visoko zanesljivih in proti motnjam s stopnjo rasti več kot dvomestno vsako leto. Stikalne napajalnike lahko razdelimo v dve kategoriji: AC/DC in DC/DC. Pretvorniki DC/DC so zdaj dosegli modularizacijo, tehnologija načrtovanja in proizvodni proces pa sta bila zrela in standardizirana tako doma kot na mednarodni ravni ter so ju uporabniki prepoznali. Modularizacija AC/DC pa se zaradi lastnih značilnosti v procesu modularizacije srečuje s kompleksnejšimi tehničnimi in proizvodnimi težavami. Struktura in značilnosti dveh vrst stikalnih napajalnikov so razložene spodaj.
DC/DC pretvorba
Pretvorba DC/DC je postopek pretvorbe fiksne enosmerne napetosti v spremenljivo enosmerno napetost, znan tudi kot sekanje enosmernega toka. Čoperji delujejo na dva načina: eden je, da ohranijo način modulacije širine impulza Ts nespremenjen in spremenijo T (univerzalni), drugi pa je, da ohranijo način frekvenčne modulacije T nespremenjen in spremenijo T (nagnjen k motnjam). Posebna vezja so razdeljena v naslednje kategorije:
(1) Buck vezje - buck chopper s povprečno izhodno napetostjo Uo manjšo od vhodne napetosti Ui in enako polariteto.
(2) Ojačevalno vezje - ojačevalni sekljalnik, s povprečno izhodno napetostjo Uo večjo od vhodne napetosti Ui in enako polariteto.
(3) Buck Boost vezje - buck ali boost sekljalnik s povprečno izhodno napetostjo Uo, večjo ali manjšo od vhodne napetosti Ui, nasprotno polarnostjo in induktivnim prenosom.
(4) Cuk vezje - zniževalni ali ojačevalni sekalnik z izhodno povprečno napetostjo Uo, večjo ali manjšo od vhodne napetosti UI, nasprotno polarnostjo in kondenzatorskim prenosom.
Današnja tehnologija mehkega preklopa je naredila kvalitativni preskok v DC/DC. Podjetje VICOR v Združenih državah je oblikovalo in izdelalo različne ECI mehke preklopne DC/DC pretvornike z visoko izhodno močjo 300 W, 600 W, 800 W itd., ustreznimi gostotami moči (6, 2, 10, 17) W/cm3 in učinkovitost (80-90)%. Serija visokofrekvenčnih preklopnih močnostnih modulov RM, ki uporabljajo tehnologijo mehkega preklopa, ki jo je na novo lansiralo japonsko podjetje NemicLambda, ima preklopno frekvenco (200-300) kHz in gostoto moči 27 W/cm3. Uporablja sinhrone usmernike (MOS-FET namesto Schottky diod), kar izboljša učinkovitost celotnega vezja na 90 %.
2.2 AC/DC pretvorba
/DC pretvorba je postopek pretvorbe AC v DC, pretok moči pa je lahko dvosmeren. Pretok moči od vira energije do obremenitve se imenuje "rektifikacija", pretok moči od obremenitve nazaj do vira energije pa se imenuje "aktivni pretvornik". Vhod AC/DC pretvornika je 50/60Hz AC moč. Zaradi potrebe po popravljanju in filtriranju so razmeroma veliki filtrirni kondenzatorji bistveni. Hkrati je treba zaradi omejitev standardov (kot so UL, CCEE itd.) in direktiv EMC (kot so IEC, FCC, CSA) dodati EMC filtriranje in uporabo komponent, ki so v skladu s standardi. AC vhodna stran, ki omejuje miniaturizacijo volumna napajanja AC/DC. Poleg tega zaradi notranje visoke frekvence, visoke napetosti Delovanje visokotokovnih stikal povečuje težave pri reševanju težav z elektromagnetno združljivostjo EMC, kar postavlja visoke zahteve za načrtovanje notranjih instalacijskih vezij z visoko gostoto. Zaradi istih razlogov visokonapetostna in visokotokovna stikala povečajo porabo energije in omejujejo proces modularizacije AC/DC pretvornikov. Zato je treba sprejeti metode načrtovanja optimizacije elektroenergetskega sistema, da bi dosegli določeno stopnjo zadovoljstva pri njegovi delovni učinkovitosti.
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 kvadrante in štiri kvadrante.
