Komutācijas barošanas avots tiek izmantots, lai pārveidotu ieejas spriegumu vērtībā, kas nepieciešama ierīces iekšējiem elementiem. Vēl viens impulsu avotu nosaukums, kas ir kļuvis plaši izplatīts, ir invertori.
Saturs
Kas tas ir?
Invertors ir sekundārs barošanas avots, kas izmanto divkāršu maiņstrāvas ieejas sprieguma pārveidošanu. Izvades parametru vērtību regulē, mainot impulsu ilgumu (platumu) un atsevišķos gadījumos arī to atkārtošanās biežumu. Šo modulācijas veidu sauc par impulsa platuma modulāciju.
Komutācijas barošanas avota darbības princips
Invertora darbības pamatā ir primārā sprieguma taisnošana un tā tālāka pārveidošana augstfrekvences impulsu secībā. Ar to tas atšķiras no parastā transformatora.Bloka izejas spriegums tiek izmantots negatīvas atgriezeniskās saites signāla veidošanai, kas ļauj regulēt impulsu parametrus. Kontrolējot impulsu platumu, ir viegli organizēt izejas parametru, sprieguma vai strāvas stabilizāciju un regulēšanu. Tas ir, tas var būt gan sprieguma stabilizators, gan strāvas stabilizators.
Izvades vērtību skaits un polaritāte var būt ļoti atšķirīga atkarībā no tā, kā darbojas komutācijas barošanas avots.
Barošanas avotu šķirnes
Ir izmantoti vairāki invertoru veidi, kas atšķiras pēc konstrukcijas shēmas:
- bez transformatora;
- transformators.
Pirmie atšķiras ar to, ka impulsu secība nonāk tieši uz izejas taisngriezi un ierīces izlīdzināšanas filtru. Šādā shēmā ir minimāls komponentu skaits. Vienkāršs invertors ietver specializētu integrālo shēmu - impulsa platuma ģeneratoru.
No beztransformatora ierīču trūkumiem galvenais ir tas, ka tām nav galvaniskās izolācijas no elektrotīkla un tās var radīt elektriskās strāvas trieciena risku. Turklāt tiem parasti ir maza jauda un tie nodrošina tikai 1 izejas spriegumu.
Biežāk sastopamas transformatora ierīces, kurās augstfrekvences impulsu vilciens tiek padots uz transformatora primāro tinumu. Sekundāro tinumu var būt tik daudz, cik vēlaties, kas ļauj ģenerēt vairākus izejas spriegumus. Katrs sekundārais tinums ir noslogots ar savu taisngriezi un izlīdzinošo filtru.
Spēcīgs komutācijas barošanas avots jebkuram datoram ir izveidots saskaņā ar shēmu, kurai ir augsta uzticamība un drošība. Atgriezeniskās saites signālam šeit tiek izmantots 5 vai 12 voltu spriegums, jo šīm vērtībām ir nepieciešama visprecīzākā stabilizācija.
Transformatoru izmantošana augstfrekvences sprieguma pārveidošanai (desmitiem kilohercu 50 Hz vietā) ļāva daudzkārt samazināt to izmērus un svaru un kā serdes materiālu izmantot nevis elektrisko dzelzi, bet gan feromagnētiskos materiālus ar lielu piespiedu spēku ( magnētiskā ķēde).
Līdzstrāvas pārveidotāji ir būvēti arī, pamatojoties uz impulsa platuma modulāciju. Neizmantojot invertora shēmas, pārveidošana bija saistīta ar lielām grūtībām.
PSU shēma
Visizplatītākās impulsu pārveidotāja konfigurācijas ķēde ietver:
- tīkla trokšņu slāpēšanas filtrs;
- taisngriezis;
- izlīdzinošais filtrs;
- impulsa platuma pārveidotājs;
- atslēgas tranzistori;
- izejas augstfrekvences transformators;
- izejas taisngrieži;
- izvada individuālos un grupu filtrus.
Trokšņu slāpēšanas filtra mērķis ir aizkavēt traucējumus no ierīces darbības, nonākot elektrotīklā. Komutācijas jaudas pusvadītāju elementus var pavadīt īstermiņa impulsu radīšana plašā frekvenču diapazonā. Tāpēc šeit ir jāizmanto īpaši šim nolūkam paredzēti elementi kā filtrēšanas bloku caurplūdes kondensatori.
Taisngriezis tiek izmantots, lai pārveidotu ieejas maiņstrāvas spriegumu līdzstrāvai, un nākamais izlīdzināšanas filtrs novērš rektificētā sprieguma pulsāciju.
Gadījumā, ja tiek izmantots līdzstrāvas/līdzstrāvas pārveidotājs, taisngriezis un filtrs kļūst nevajadzīgi, un ieejas signāls, izejot cauri trokšņu filtru ķēdēm, tiek padots tieši uz impulsa platuma pārveidotāju (modulatoru), saīsināti kā PWM.
PWM ir vissarežģītākā komutācijas barošanas ķēdes daļa. Tās uzdevums ietver:
- augstfrekvences impulsu ģenerēšana;
- bloka izejas parametru kontrole un impulsu secības korekcija atbilstoši atgriezeniskās saites signālam;
- kontrole un pārslodzes aizsardzība.
PWM signāls tiek padots uz jaudīgu taustiņu tranzistoru vadības izejām, kas savienotas tilta vai pustilta ķēdē. Tranzistoru jaudas izejas tiek noslogotas uz augstfrekvences izejas transformatora primāro tinumu. Tradicionālo bipolāro tranzistoru vietā tiek izmantoti IGBT vai MOSFET tranzistori, kuriem raksturīgs zems sprieguma kritums krustojumos un liels ātrums. Uzlaboti tranzistora parametri palīdz samazināt jaudas izkliedi ar vienādiem izmēriem un tehniskā projekta parametriem.
Izejas impulsa transformators izmanto tādu pašu pārveidošanas principu kā klasiskais. Izņēmums ir darbs ar lielāku frekvenci. Tā rezultātā augstfrekvences transformatoriem ar tādu pašu pārraides jaudu ir mazāki izmēri.
Spriegums no strāvas transformatora sekundārā tinuma (var būt vairāki) tiek piegādāts izejas taisngriežiem. Atšķirībā no ieejas taisngrieža, sekundārās ķēdes taisngrieža diodēm jābūt ar paaugstinātu darba frekvenci.Šotkija diodes vislabāk darbojas šajā ķēdes sadaļā. To priekšrocības salīdzinājumā ar parastajiem:
- augsta darba frekvence;
- samazinātas kapacitātes p-n pāreja;
- neliels sprieguma kritums.
Komutācijas barošanas avota izejas filtra mērķis ir samazināt rektificētā izejas sprieguma pulsāciju līdz nepieciešamajam minimumam. Tā kā pulsācijas frekvence ir daudz augstāka nekā tīkla spriegumam, nav nepieciešamas lielas kondensatoru kapacitātes vērtības un spoļu induktivitāte.
Komutācijas barošanas avota darbības joma
Tradicionālo transformatoru ar pusvadītāju stabilizatoriem vietā vairumā gadījumu tiek izmantoti komutācijas sprieguma pārveidotāji. Ar vienādu jaudu invertori ir mazāki gabarīti un svars, augsta uzticamība un galvenais – lielāka efektivitāte un iespēja darboties plašā ieejas sprieguma diapazonā. Un ar salīdzināmiem izmēriem maksimālā invertora jauda ir vairākas reizes lielāka.
Tādā jomā kā tiešā sprieguma pārveidošana impulsu avotiem praktiski nav alternatīvas nomaiņas un tie spēj strādāt ne tikai, lai pazeminātu spriegumu, bet arī radītu paaugstinātu, organizētu polaritātes maiņu. Augstā konversijas frekvence ievērojami atvieglo izejas parametru filtrēšanu un stabilizāciju.
Maza izmēra invertori, kuru pamatā ir specializētas integrālās shēmas, tiek izmantoti kā lādētāji visu veidu sīkrīkiem, un to uzticamība ir tāda, ka uzlādes ierīces kalpošanas laiks var vairākas reizes pārsniegt mobilās ierīces darbības laiku.
12 voltu strāvas draiveri LED apgaismojuma avotu ieslēgšanai ir arī veidoti saskaņā ar impulsu ķēdi.
Kā ar savām rokām izveidot komutācijas barošanas avotu
Invertoriem, īpaši jaudīgajiem, ir sarežģīta shēma, un tos var atkārtot tikai pieredzējuši radio amatieri. Tīkla barošanas avotu pašmontēšanai mēs varam ieteikt vienkāršas mazjaudas shēmas, izmantojot specializētas PWM kontrollera mikroshēmas. Šādām IC ir neliels skaits siksnu elementu un ir pierādījušas tipiskas komutācijas shēmas, kurām praktiski nav nepieciešama regulēšana un regulēšana.
Strādājot ar paštaisītām konstrukcijām vai remontējot rūpnieciskās ierīces, jāatceras, ka daļa ķēdes vienmēr būs pie tīkla potenciāla, tāpēc jāievēro drošības pasākumi.
Līdzīgi raksti:
