Vedieť všetko o spínanom zdroji napájania

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Napájací obvod hrá zásadnú úlohu v každom elektrickom a elektronický obvod na zabezpečenie elektrickej energie pre obvod sovy alebo záťaže, ako sú stroje, počítače atď. Tieto rôzne záťaže vyžadujú rôzne formy energie v rôznych rozsahoch a charakteristikách. Sila sa teda prevádza do požadovanej formy pomocou rôznych výkonových meničov. V zásade fungujú rôzne záťaže s rôznymi typmi napájacích zdrojov, ako je SMPS (spínaný napájací zdroj), napájací zdroj AC, napájací zdroj AC na DC, programovateľný napájací zdroj, vysoké napätie Zdroj & neprerušiteľný zdroj napájania.

Spínaný zdroj napájania

Spínaný zdroj napájania



Čo je to SMPS (Switch-Mode Power Supply)?

SMPS je definovaný ako, keď je napájací zdroj zahrnutý v spínacom regulátore z premeny elektrickej energie z jednej formy na inú formu s potrebnými charakteristikami, sa nazýva spínaný napájací zdroj. Tento napájací zdroj sa používa na dosiahnutie regulovaného jednosmerného napájacieho napätia z jednosmerného napájacieho napätia alebo neregulovaného striedavého prúdu.


SMPS

SMPS



SMPS je komplikovaný obvod ako iné napájacie zdroje, dodáva zo zdroja do záťaží. MPS je rozhodujúci pre rôzne elektrické a elektronické spotrebiče, ktoré spotrebúvajú energiu, a tiež pre navrhovanie elektronických projektov.

Topológie SMPS

Topológie SMPS sú kategorizované do rôznych typov, ako je prevodník AC-DC, prevodník DC-DC, prevodník dopredu a prevodník Flyback.

Princíp činnosti zdroja napájania v spínanom režime

Fungovanie topológií napájacieho zdroja v režime prepínania je diskutované nižšie.

Prevodník DC-DC SMPS pracuje

V tomto zdroji energie sa vysokonapäťový jednosmerný prúd priamo získava z jednosmerného napájacieho zdroja. Potom sa tento vysokonapäťový jednosmerný prúd prepína zvyčajne v rozmedzí 15 KHz - 5 KHz. A potom sa napája na transformačnú jednotku s odstupom 50 Hz. O / p tohto transformátora je privádzaný do usmerňovača , táto usmernená energia o / p sa používa ako zdroj pre zaťaženie a riadi sa čas zapnutia oscilátora a vytvára sa regulátor uzavretej slučky.


Prevodník DC na DC SMPS

Prevodník DC na DC SMPS

Spínaný napájací zdroj o / p je regulovaný pomocou Pulzná šírková modulácia zobrazené na vyššie uvedenom obvode, prepínač je poháňaný PWM oscilátorom, potom je nepriamo riadený transformátor znižovania, keď sa do transformátora privádza energia. Preto je o / p riadené moduláciou šírky impulzu, pretože toto o / p napätie a PWM signál sú navzájom nepriamo úmerné. Ak je pracovný cyklus 50%, potom sa maximálny výkon prenáša cez transformátor a ak pracovný cyklus klesá, potom poklesne aj výkon v transformátore znížením straty výkonu.

Prevodník AC-DC SMPS pracuje

Tento typ SMPS má AC i / p a je prevedený na DC pomocou usmerňovača a filtra. Toto neregulované jednosmerné napätie sa privádza do korekcia účinníka obvodov, ako je to ovplyvnené. Je to preto, že okolo napäťových špičiek usmerňovač čerpá krátke prúdové impulzy, ktoré majú výrazne vysokofrekvenčnú energiu, čo ovplyvňuje účinník pri znižovaní.

Prevodník AC na DC SMPS

Prevodník AC na DC SMPS

Je to takmer spojené s vyššie diskutovaným prevodníkom, ale namiesto zdroja jednosmerného napájania sme tu použili striedavý prúd i / p. Takže zmes usmerňovača a filtra, toto blokové schéma sa používa na prevod AC na DC a spínacia operácia sa vykonáva pomocou výkonového MOSFET zosilňovača. The MOSFET tranzistor spotrebúva nízky odpor a odoláva veľkým prúdom. Frekvencia prepínania sa volí tak, aby sa mala udržiavať na nízkej hodnote pre normálnych ľudí (nad 20 kHz) a činnosť prepínania sa riadi spätnou väzbou pomocou PWM oscilátora.

Toto striedavé napätie je opäť napájané do o / p transformátora zobrazené na vyššie uvedenom obrázku na zvýšenie alebo zníženie úrovní napätia. Potom je o / p tohto transformátora usmernená a vyhladená pomocou o / p filtra a usmerňovača. O / p napätie je riadené spätnoväzbovým obvodom jeho prirovnávaním k referenčnému napätiu.

Prevodník spätného chodu SMPS pracuje

Obvod SMPS, ktorý má veľmi nízky o / p výkon (menej ako 100 W), sa nazýva spätný prevodník SMPS. Tento typ SMPS je v porovnaní s ostatnými obvodmi SMPS veľmi nízky a jednoduchý obvod. Tento typ SMPS sa používa pre aplikácie s nízkou spotrebou.

Prevodník typu Fly-back typu SMPS

Prevodník typu Fly-back typu SMPS

Neregulované i / p napätie s konštantnou veľkosťou sa zmení na výhodné o / p napätie rýchlym prepínaním pomocou MOSFET, frekvencia prepínania je okolo 100 kHz. Izoláciu napätia je možné dosiahnuť použitím transformátora. Činnosť spínača je možné ovládať pomocou PWM pri vykonávaní praktického spätného prevodu.

Fly-back transformátor vykazuje odlišné vlastnosti v porovnaní s normálnym transformátorom. Fly-back transformátor obsahuje dve vinutia, ktoré fungujú ako magneticky spojený induktor. O / p tohto transformátora sa dodáva cez kondenzátor a dióda na filtrovanie, ako aj na usmernenie . Ako je znázornené na vyššie uvedenom obrázku, o / p SMPS možno brať ako napätie na filtračnom kondenzátore.

Forward prevodník typu SMPS pracuje

Tento typ SMPS je takmer rovnaký ako SMPS typu fly back converter. Ale v tomto type SMPS je na riadenie spínača pripojené riadenie na o / p sekundárneho vinutia transformátora. V porovnaní s spätným prevodníkom je filtračný a usmerňovací obvod komplikovaný.

Forward prevodník typu SMPS

Forward prevodník typu SMPS

Toto sa tiež nazýva ako buck prevodník DC-DC spolu s transformátorom, ktorý sa používa na zmenu mierky a izoláciu. Okrem diódy „D1“ a kondenzátora „C“ je na konci o / p pripojený induktor L a dióda D. Ak sa prepne vypínač „S“, potom sa i / p dostane do primárneho vinutia transformátora. Preto sa na sekundárnom vinutí transformátora vytvára zmenšené napätie.

Preto sa dióda D1 dostane dopredu skreslená a zmenšené napätie prechádza cez LPF a pokračuje v záťaži. Keď je spínač S prepnutý do polohy ON, potom prúdy cez vinutie dosiahnu nulu. Avšak prúd cez indukčný filter a záťaž nie je možné čoskoro zmeniť a dráha je pre tento prúd ponúknutá dobehovou diódou D2. Použitím induktora filtra sa vyžaduje požadované napätie na dióde D2 a na udržanie elektromagnetickej sily potrebnej na udržanie stability prúdu pri indukčnom filtri. Aj keď prúd klesá proti o / p napätiu, takmer konštantné o / p napätie sa udrží s existenciou veľkého kapacitného filtra. Pravidelne sa používa na rôzne spínacie aplikácie s rozsahom výkonu 100 W až 200 W.

Toto je všetko o spínaný zdroj napájania a jeho typy, ktoré zahŕňajú prevodník Buck, prevodník Buck-boost, samooscilačný prevodník spätného chodu, prevodník Boost, Cuk, Sepic, Boost-buck. V tomto článku sa však zaoberáme niekoľkými typmi SMPS, ktorými sú prevodník AC-DC, prevodník DC-DC, prevodník dopredu a dozadu. Ďalej, akékoľvek informácie týkajúce sa typov SMPS, neváhajte a poskytnite nám spätnú väzbu k poskytnutiu vašich návrhov a komentárov v sekcii komentárov nižšie.