1. Anahtarlamalı güç kaynağı nedir?
Anahtarlamalı güç kaynağı, kararlı bir çıkış voltajı sağlamak için açma ve kapama zaman oranını kontrol etmek için modern güç elektroniği teknolojisini kullanan bir tür güç kaynağıdır. Anahtarlamalı güç kaynakları genellikle darbe genişlik modülasyonu (PWM) kontrol IC'leri ve MOSFET'lerden oluşur.
Anahtarlamalı güç kaynağı, doğrusal güç kaynağına göredir. Giriş terminali, alternatif akımı doğrudan doğru akıma dönüştürür ve daha sonra yüksek frekanslı salınım devresinin etkisi altında, yüksek frekanslı bir darbe akımı oluşturmak için akımın açılıp kapanmasını kontrol etmek için anahtar tüpü kullanılır. İndüktörler (yüksek frekanslı transformatörler) yardımıyla, kararlı düşük voltajlı doğru akım çıkışı sağlanır.
Transformatörün manyetik çekirdeğinin boyutu, anahtarlama güç kaynağının çalışma frekansının karesi ile ters orantılı olduğundan, frekans ne kadar yüksek olursa, çekirdek o kadar küçük olur. Bu şekilde, transformatör büyük ölçüde azaltılabilir ve güç kaynağının ağırlığı ve hacmi azaltılabilir. Ve DC'yi doğrudan kontrol ettiği için, bu güç kaynağının verimliliği, doğrusal bir güç kaynağından çok daha yüksektir. Bu enerji tasarrufu sağladığı için insanlar tarafından tercih edilmektedir. Ama aynı zamanda eksiklikleri var, yani devre karmaşık, bakımı zor ve devre kirliliği ciddi. Güç kaynağı gürültülüdür ve bazı düşük gürültülü devreler için uygun değildir.
2. Anahtarlama güç kaynağının özellikleri
Anahtarlamalı güç kaynakları genellikle darbe genişlik modülasyonu (PWM) kontrol IC'leri ve MOSFET'lerden oluşur. Güç elektroniği teknolojisinin gelişmesi ve yeniliği ile mevcut anahtarlamalı güç kaynağı, küçük boyutu, hafifliği ve yüksek verimliliği nedeniyle hemen hemen tüm elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve önemi açıktır.
Üç, anahtarlama güç kaynağının sınıflandırılması
Anahtarlama cihazının devreye bağlanma şekline göre, anahtarlamalı güç kaynağı üç kategoriye ayrılabilir: seri anahtarlamalı güç kaynağı, paralel anahtarlamalı güç kaynağı ve transformatör anahtarlamalı güç kaynağı.
Bunlar arasında, transformatör tipi anahtarlama güç kaynağı ayrıca ayrılabilir: itme-çekme, yarım köprü, tam köprü vb. Transformatörün uyarılmasına ve çıkış voltajının fazına göre, ayrılabilir. : ileri tip, flyback tipi, tek ikaz tipi ve çift ikaz tipi.
Dördüncüsü, anahtarlama güç kaynağı ile sıradan güç kaynağı arasındaki fark
Sıradan güç kaynakları genellikle doğrusal güç kaynaklarıdır ve doğrusal güç kaynakları, regülatör tüpünün doğrusal bir durumda çalıştığı güç kaynağını ifade eder. Ancak, anahtarlama güç kaynağında farklıdır. Anahtarlama borusu (anahtarlama güç kaynağında, genellikle ayar borusunu anahtarlama borusu olarak adlandırırız) iki durumda çalışır: açık-direnç çok küçüktür ve kapalı-direnç çok yüksektir. büyük.
Anahtarlamalı güç kaynağı, nispeten yeni bir güç kaynağı türüdür. Yüksek verim, hafiflik, voltaj artışı ve azalması ve yüksek çıkış gücü avantajlarına sahiptir. Ancak devre anahtar durumunda çalıştığı için gürültü nispeten büyüktür.
5. Örnekler: kademeli anahtarlamalı güç kaynağı
& #39; kademeli anahtarlamalı güç kaynağının çalışma prensibi hakkında kısaca konuşalım: devre, anahtarlardan (gerçek devrede triyotlar veya alan etkili tüpler), serbest dönen diyotlardan, enerji depolama indüktörlerinden, filtre kapasitörlerinden oluşur. , vb.
Anahtar kapatıldığında, güç kaynağı anahtar ve indüktör aracılığıyla yüke güç sağlar ve elektrik enerjisinin bir kısmını indüktör ve kapasitörde depolar. İndüktörün kendi kendine endüktansı nedeniyle, anahtar açıldıktan sonra akım nispeten yavaş artar, yani çıkış güç kaynağı voltaj değerine hemen ulaşamaz.
Belirli bir süre sonra anahtar kapatılır. İndüktörün kendi kendine endüktansı nedeniyle (endüktördeki akımın atalet etkisine sahip olduğu daha canlı olarak düşünülebilir), devredeki akım değişmeden kalacaktır, yani soldan sağa akmaya devam edecektir. Bu akım yükten geçer, topraklama kablosundan geri döner, serbest dönen diyotun anotuna akar, diyottan geçer ve indüktörün sol ucuna geri dönerek bir döngü oluşturur.
Çıkış voltajı, anahtarın kapalı ve açık olduğu süre kontrol edilerek kontrol edilebilir (yani PWM-darbe genişlik modülasyonu). Çıkış voltajını sabit tutmak için açma ve kapama zamanını kontrol etmek için çıkış voltajı algılanırsa, bu voltaj stabilizasyonu amacına ulaşır.
Sıradan güç kaynağı ve anahtarlamalı güç kaynağı aynıdır, çünkü hepsinin voltaj regülasyonu için geri besleme prensibini kullanan voltaj regülatörleri vardır. Aradaki fark, anahtarlamalı güç kaynaklarının ayarlama için anahtarlama tüpleri kullanması, sıradan güç kaynaklarının ise genellikle ayarlama için bir triyotun lineer amplifikasyon alanını kullanmasıdır. Buna karşılık, anahtarlama güç kaynağının güç tüketimi düşüktür, AC voltajının uygulama aralığı geniştir ve DC çıkışının dalgalanma katsayısı daha iyidir. Dezavantajı, anahtarlama darbe girişimidir.
Sıradan yarım köprü anahtarlamalı güç kaynağının ana çalışma prensibi, üst köprünün ve alt köprünün anahtarlama tüplerinin (frekans yüksek olduğunda anahtarlama tüpü VMOS'dur) sırayla açılmasıdır. İlk olarak, akım üst köprü anahtarlama borusundan akar ve indüktörün depolama işlevi elektrik enerjisini toplamak için kullanılır. Bobinde, üst köprünün anahtar borusu nihayet kapatılır ve alt köprünün anahtar borusu açılır. İndüktör bobini ve kapasitör dışarıya güç sağlamaya devam eder. Ardından alt köprü anahtar borusunu kapatın, ardından akımın girmesine izin vermek için üst köprüyü açın ve bu şekilde tekrarlayın. İki anahtarlı tüp sırayla açılıp kapatıldığından, buna anahtarlamalı güç kaynağı denir.
Doğrusal güç kaynağı farklıdır. Anahtar müdahalesi olmadığı için su besleme borusu suyu tahliye ediyor. Çok fazla olursa, dışarı sızar. Bazı lineer güç kaynağı regülatör tüplerinin çok fazla ısı ürettiğini sıklıkla gördüğümüz şey budur. Tükenmeyen elektrik enerjisinin tamamı ısı enerjisine dönüştürülür. Bu bakış açısından, lineer güç kaynağının dönüşüm verimliliği çok düşüktür ve ısı yüksek olduğunda, bileşenin ömrü, nihai kullanım etkisini etkileyecek şekilde azalmaya bağlıdır.
Altı. Temel farklılıklar: çalışma yöntemleri
Lineer güç kaynağının güç ayar tüpü her zaman amplifikasyon alanında çalışır ve akan akım süreklidir. Ayar borusundaki büyük güç kaybından dolayı daha büyük bir güç ayar borusuna ihtiyaç duyulur ve büyük bir radyatör takılır. Isı ciddidir ve verim çok düşüktür, genellikle %40 ila %60 arasındadır (çok lineer güç kaynağı olduğu söylenmelidir).
Doğrusal güç kaynağının çalışma yöntemi, yüksek voltajdan düşük voltaja geçmek için bir voltaj düşürme cihazı gerektirir. Genel olarak, bu bir transformatördür, ancak daha sonra bir DC voltajı vermek üzere düzeltilen KX güç kaynakları gibi başka türler de vardır. Bu şekilde, hacim de büyük, nispeten ağır, düşük verimli ve büyük ısı üretimi; ama aynı zamanda avantajları da vardır: küçük dalgalanma, iyi ayar oranı, küçük harici parazit, analog devreler/çeşitli amplifikatörler vb. ile kullanıma uygun.
Anahtarlamalı güç kaynağının güç cihazı, anahtarlama durumunda çalışır. Voltaj ayarlandığında, enerji endüktans bobini aracılığıyla geçici olarak depolanır, böylece kaybı küçüktür, verim yüksektir ve ısı yayılımı gereksinimi düşüktür, ancak bir transformatör ve enerji depolama endüktansına sahiptir. Düşük kayıplı ve yüksek geçirgenliğe sahip malzemeleri kullanmak için daha yüksek gereksinimler de vardır. Transformatörü sadece küçük bir kelimedir. Toplam verim %80 ile %98 arasındadır. Anahtarlamalı güç kaynağı yüksek verimliliğe sahiptir ancak boyutu küçüktür, ancak doğrusal güç kaynağı ile karşılaştırıldığında, dalgalanma ve voltaj ve akım ayarlama oranı bir dereceye kadar indirimlidir.