Načelo delovanja stikalnega napajanja Trije pogoji stikalnega napajanja
Načelo delovanja stikalnega napajalnika Delovni proces stikalnega napajalnika je precej enostaven za razumevanje. V linearnem napajalniku je močnostni tranzistor narejen tako, da deluje v linearnem načinu. Za razliko od linearnega napajalnika stikalni napajalnik PWM poskrbi, da močnostni tranzistor deluje v vklopljenem in izklopljenem stanju. , v teh dveh stanjih je produkt volt-amper, dodan tranzistorju moči, zelo majhen (ko je vklopljen, je napetost nizka in tok velik; ko je izklopljen, je napetost visoka in tok majhna) / voltov na napajalni napravi Amperski produkt je izguba, ustvarjena na močnostni polprevodniški napravi.
Načelo delovanja stikalnega napajanja
Delovni proces stikalnega napajalnika je precej enostaven za razumevanje. V linearnem napajalniku je močnostni tranzistor narejen tako, da deluje v linearnem načinu. Za razliko od linearnega napajalnika PWM preklopni napajalnik omogoča, da močnostni tranzistor deluje v vklopljenem in izklopljenem stanju. V stanju je produkt volt-amper, dodan tranzistorju moči, zelo majhen (ko je vklopljen, je napetost nizka in tok velik; ko je izklopljen, je napetost visoka in tok majhen) / zmnožek volt-amper na napajalni napravi je izguba močnostnih polprevodnikov, ki nastane v napravi. V primerjavi z linearnim napajalnikom je učinkovitejši delovni proces pwm stikalnega napajalnika dosežen s "sekanjem", to je sekanjem vhodne enosmerne napetosti v impulzno napetost, katere amplituda je enaka amplitudi vhodne napetosti. Delovni cikel impulza prilagodi krmilnik stikalnega napajanja. Ko je vhodna napetost razdeljena na kvadratni val izmeničnega toka, lahko njeno amplitudo povečate ali zmanjšate s transformatorjem. S povečanjem števila sekundarnih navitij transformatorja se lahko poveča število izhodnih napetostnih skupin. Nazadnje se te valovne oblike izmeničnega toka popravijo in filtrirajo, da dobimo enosmerno izhodno napetost. Glavni namen krmilnika je ohranjati stabilno izhodno napetost, njegovo delovanje pa je zelo podobno linearni obliki krmilnika. To pomeni, da so lahko funkcionalni blok, referenčna napetost in ojačevalnik napake krmilnika zasnovani tako, da so enaki kot pri linearnem regulatorju. Razlika med njima je v tem, da gre izhod ojačevalnika napake (napačna napetost) skozi enoto za pretvorbo napetosti/širine impulza, preden požene močnostni tranzistor. Obstajata dva glavna načina delovanja stikalnega napajanja: pretvorba naprej in pretvorba povečanja. Čeprav je razporeditev njihovih različnih delov zelo majhna, je delovni proces zelo različen in vsak ima svoje prednosti pri določenih aplikacijah.
Trije pogoji stikalnega napajanja
stikalo
Močnostna elektronika deluje v preklopnem stanju in ne v linearnem stanju
visoka frekvenca
Močnostne elektronske naprave delujejo pri visokih frekvencah in ne pri nizkih frekvencah, ki so blizu industrijskim frekvencam
DC
Preklopni napajalnik oddaja DC namesto AC in lahko oddaja tudi visokofrekvenčni AC, kot so elektronski transformatorji
Razvrstitev stikalnih napajalnikov
Na področju tehnologije preklopnega napajanja ljudje hkrati razvijajo sorodne močnostne elektronske naprave in tehnologijo pretvorbe preklopne frekvence. Oba promovirata drug drugega za spodbujanje stikalnega napajanja v lahek, majhen, tanek, nizek hrup, visoko zanesljivost, razvoj v smeri proti motenju. Stikalne napajalnike lahko razdelimo v dve kategoriji: AC/DC in DC/DC. Obstajajo tudi AC/ACDC/AC kot so inverterji. Pretvorniki DC/DC so zdaj modularizirani, tehnologija načrtovanja in proizvodni procesi pa so dozoreli doma in v tujini. Standardizacijo so uporabniki prepoznali, modularizacija AC/DC pa se zaradi lastnih značilnosti v procesu modularizacije srečuje z zahtevnejšimi tehničnimi in procesnimi proizvodnimi težavami. Struktura in značilnosti obeh vrst stikalnih napajalnikov so opisane spodaj.
Trend razvoja tehnologije stikalnih napajalnikov
Smer razvoja stikalnega napajanja je visoka frekvenca, visoka zanesljivost, nizka poraba, nizek hrup, proti motnjam in modularizacija. Ker je ključna tehnologija stikalnega napajanja lahka, majhna in tanka je visoka frekvenca, zato so glavni tuji proizvajalci stikalnih napajalnikov zavezani hkratnemu razvoju novih visoko inteligentnih komponent, zlasti za izboljšanje izgube sekundarne rektifikacijske naprave in v materiali močnega železa kisika (Mn? Zn) za povečanje znanstvenih in tehnoloških inovacij za izboljšanje visoke magnetne zmogljivosti pri visoki frekvenci in veliki gostoti magnetnega pretoka (Bs), miniaturizacija naprave pa je tudi ključna tehnologija. Uporaba tehnologije SMT je močno napredovala pri stikalnih napajalnikih. Komponente so razporejene na obeh straneh vezja, da zagotovijo, da je stikalni napajalnik lahek, majhen in tanek. Visoka frekvenca preklopnega napajanja bo neizogibno uvedla inovacije v tradicionalno preklopno tehnologijo PWM. Tehnologija mehkega preklopa ZVS in ZCS je postala glavna tehnologija stikalnega napajanja, delovna učinkovitost stikalnega napajanja pa se je močno izboljšala. Za kazalnike visoke zanesljivosti proizvajalci stikalnih napajalnikov v Združenih državah zmanjšajo obremenitev naprav z zmanjšanjem delovnega toka in temperature spoja, kar močno izboljša zanesljivost izdelkov. Modularizacija je splošni trend v razvoju stikalnih napajalnikov. Modularne napajalnike je mogoče uporabiti za oblikovanje porazdeljenih napajalnih sistemov, redundantne napajalne sisteme N plus 1 pa je mogoče oblikovati za doseganje razširitve zmogljivosti v vzporednem načinu. Če ciljamo na slabost visokega hrupa delovanja stikalnega napajalnika, če se visoka frekvenca zasleduje sama, se bo tudi hrup ustrezno povečal, uporaba tehnologije delnega resonančnega pretvorbenega vezja pa lahko teoretično doseže visoko frekvenco in zmanjša hrup, vendar nekateri Obstajajo še vedno obstajajo tehnične težave pri praktični uporabi tehnologije resonančne pretvorbe, zato je treba na tem področju opraviti še veliko dela, da bo ta tehnologija praktična. Nenehne inovacije tehnologije močnostne elektronike dajejo industriji stikalnih napajalnikov široke možnosti za razvoj. Da bi pospešili razvoj industrije preklopnega napajanja v moji državi, moramo stopiti na pot tehnoloških inovacij, se umakniti s poti skupnega razvoja industrije, izobraževanja in raziskav s kitajskimi značilnostmi ter prispevati k hitremu razvoju moje nacionalno gospodarstvo države.
Metoda izboljšanja učinkovitosti stikalnega napajanja v stanju pripravljenosti
cut start
Za povratno napajanje se krmilni čip po zagonu napaja iz pomožnega navitja, padec napetosti na zagonskem uporu pa je približno 300 V. Ob predpostavki, da je začetni upor 47 kΩ, je poraba energije skoraj 2 W. Za izboljšanje učinkovitosti v stanju pripravljenosti je treba ta kanal upora po zagonu prekiniti. TOPSWITCH, ICE2DS02G ima v notranjosti posebno zagonsko vezje, ki lahko po zagonu izklopi upor. Če krmilnik nima posebnega zagonskega vezja, lahko zaporedno z zagonskim uporom povežemo tudi kondenzator in izguba po zagonu postopoma pade na nič. Pomanjkljivost je, da se napajalnik ne more sam znova zagnati, vezje pa je mogoče znova zagnati šele po odklopu vhodne napetosti, da se izprazni kondenzator.
zmanjšajte frekvenco ure
Urna frekvenca se lahko znižuje gladko ali nenadoma. Gladko padanje pomeni, da ko povratna informacija preseže določen prag, se urna frekvenca linearno zmanjša prek določenega modula.
preklopite način dela
1. QR→pWM Za stikalne napajalnike, ki delujejo v visokofrekvenčnem načinu, lahko preklop v nizkofrekvenčni način med stanjem pripravljenosti zmanjša izgubo v stanju pripravljenosti. Na primer, za kvazi-resonančni preklopni napajalnik (delovna frekvenca od nekaj sto kHz do nekaj MHz) se lahko med stanjem pripravljenosti preklopi na način krmiljenja nizkofrekvenčne širinsko-impulzne modulacije pWM (desetine kHz). Čip IRIS40xx izboljša učinkovitost stanja pripravljenosti s preklapljanjem med QR in pWM. Ko je napajalnik pod majhno obremenitvijo in v stanju pripravljenosti, je napetost pomožnega navitja majhna, Q1 je izklopljen in resonančnega signala ni mogoče prenesti na terminal FB. Napetost FB je nižja od mejne napetosti znotraj čipa in kvaziresonančnega načina ni mogoče sprožiti, vezje pa deluje pri nižji frekvenci. Način krmiljenja PWM.
2. pWM→pFM Za preklopne napajalnike, ki delujejo v načinu pWM pri nazivni moči, lahko preklopite tudi na način pFM, da izboljšate učinkovitost v stanju pripravljenosti, to je, da določite čas vklopa in prilagodite čas izklopa. Manjša kot je obremenitev, daljši je čas izklopa in višja je delovna frekvenca. Nizka. Dodajte signal stanja pripravljenosti njegovemu pW/pinu, pod pogoji nazivne obremenitve je nožica visoka, vezje deluje v načinu pWM, ko je obremenitev pod določenim pragom, je nožica nizka, vezje deluje v načinu pFM. Preklapljanje med pWM in pFM prav tako izboljša učinkovitost napajanja med majhno obremenitvijo in stanjem pripravljenosti. Z zmanjšanjem taktne frekvence in preklopom delovnega načina je mogoče zmanjšati delovno frekvenco v stanju pripravljenosti, izboljšati učinkovitost v stanju pripravljenosti, krmilnik lahko še naprej deluje in izhod je mogoče pravilno regulirati v celotnem območju obremenitve. Hitro se odzove, tudi ko obremenitev niha od nič do polne obremenitve in obratno. Vrednosti padca in prekoračitve izhodne napetosti se ohranjajo znotraj dovoljenega območja.
Nadzorovan impulzni način
(BurstMode) krmiljen impulzni način, znan tudi kot SkipCycleMode (SkipCycleMode), se nanaša na določeno povezavo vezja, ki ga krmili signal s periodo, daljšo od časovne periode krmilnika pWM, ko je pod majhno obremenitvijo ali v stanju pripravljenosti, tako da da je izhodni impulz pWM občasno veljaven ali neveljaven, tako da je mogoče učinkovitost lahke obremenitve in stanja pripravljenosti izboljšati z zmanjšanjem števila stikal in povečanjem delovnega cikla pri konstantni frekvenci. Ta signal je mogoče dodati povratnemu kanalu, izhodnemu kanalu signala pWM, zatiču za omogočanje čipa pWM (kot je LM2618, L6565) ali notranjemu modulu čipa (kot so čipi serije NCp1200, FSD200, L6565 in TinySwitch).
