Схема, принцип на работа на импулсното захранване

Всяко захранване е устройство, което осигурява образуването на вторична мощност чрез използване на допълнителни електрически компоненти. Просто казано, PSU служи за преобразуване на напрежение от един вид в друг, по номинална стойност или други характеристики. Има два големи класа на такива конвертори:

• Аналогови трансформатори, използващи напрежение за трансформиране на напрежението;
• захранващи агрегати (инвертори) от импулсен тип.

Първият тип е известен отдавна, въпреки постоянното подобрение, блоковете за захранване на трансформатора имат редица ограничения, които се преодоляват от импулсни устройства. Принципът на експлоатация е различен, разликите са основни, но много от тях не виждат разликата между трансформатор и импулсни преобразуватели. Ще се опитаме да изясним този въпрос, като разгледаме принципа на работа, предимства и недостатъци, както и сферата на използване на импулсни PSU. И, разбира се, ще докоснем основните разлики от електрозахранващите единици.

Какво е

Опростеният трансформатор BP може да бъде представен под формата на верига, състояща се от самия трансформатор, изправител, филтър за изглаждащи параметри на напрежението и стабилизатор. Такива устройства имат доста проста схема, евтини и осигуряват ниско ниво на изходни смущения.

Но те имат сериозни конструктивни недостатъци - голямо тегло и ниска ефективност. Значителна част от енергията се преобразува в термично, така че проблемът с прегряването на такива устройства, особено мощни, е един от най -подходящите.

Принципът на експлоатация на импулсен PSU за начинаещи също може да се обясни доста просто: той се основава и на използването на трансформатора, но той работи на много високи честоти, около 1-100 kHz и има много по-малки размери и маса. Това от своя страна прави задачата да премахне топлината лесно осъществима. Функцията за филтриране/стабилизиране на изходното напрежение се опростява, тъй като за тази задача се използват кондензатори с нисък капацитет.

Но инверторът захранващите окови също имат недостатъци - сложна схема, чувствителност към електромагнитни смущения. Що се отнася до цената, тя е доста съпоставима с трансформаторните устройства.

Принципът на експлоатация на импулсното (инверторен) захранващ блок

Сега нека разгледаме как работи импулсното захранване, на полупрофесионално ниво.

Основната функционалност на устройството е да се изправят характеристиките на първичното напрежение с последващата трансформация в непрекъсната последователност от импулси, следвайки с честота, значително по -висока от номиналната 50 Hz. Това е точно основната разлика от типа на трансформатора PSU. В инверторните устройства изходното напрежение директно влияе върху функционирането на устройството чрез обратна връзка. Използвайки характеристиките на импулсите, е възможно по -точно да се регулира стабилизирането на изходното напрежение, тока и други параметри. Всъщност импулсното захранване може да се използва като стабилизатор и напрежение и ток. В този случай полярността и броят на характеристиките на изхода могат да варират значително, в зависимост от специфичния дизайн на UPS.

Описваме принципа на действие на импулсния BP схематично.

Първият блок на устройството, изправител, домашното напрежение се доставя с номинална стойност 220 V, върху трансформатора амплитудата на напрежението се изглажда, за която филтърът въз основа на капацитивния тип кондензатор е отговорен. Следващият етап е изправянето на синусоидния сигнал с помощта на диоден мост. След това синусоидното напрежение се преобразува във високочестотни импулси, докато принципът на галваничното отделение на захранващото напрежение от изхода може да се използва.

Ако е налице такова галванично развръщане, сигналите с висока честота според принципа на обратната връзка отново се изпращат до трансформатора, който ги използва за извършване на галванична обмяна. За да се повиши ефективността на трансформатора, се използва такава техника като увеличаване на неговата работна честота.

Принципът на обратна връзка с инвертора се прилага чрез взаимодействието на 3 основни вериги:

• Контролерът на Shim е отговорен за модулирането на ширината на модула на входа;
• Вторият елемент е каскада от ключове за захранване, включително транзистори, събрани според специални схеми (диаграма със средна точка Push -Pull, мост или половин сила);
• Третата верига всъщност е импулсен трансформатор.

Разновидности на импулсен PSU

Като цяло класификацията на UPS може да включва много схеми, но ние ще разгледаме само две от тях:

• Импулсни устройства с тестова форма;
• Transformer Ups.

Вече обмислихме как импулсният инвертор се различава от обичайното захранване на трансформатора. Сега можете да говорите за разликите между тези две разновидности на импулсните преобразуватели.

В бившите UPS на Taeman, импулсите с висока честота следват изходния изправител, а след това - към крайния компонент, гладкият филтър. Основното предимство на такава схема е простотата на дизайна. Голяма роля се играе от генератор с широка импулса, който е специализиран микросхрод.

Основният недостатък на подобни устройства е липсата на галваничен обмен, тоест обратна връзка от веригата на доставки. Поради тази причина нивото на сигурност на предишните блокове на Телец не е толкова високо - съществува опасност от токов шок с висока честота. Следователно, захранването от този тип се извършва в ниска сила.

Трансформаторът PSU са по -често срещани. Има галванично развръщане: високочестотни импулси се похранват в блока на трансформатора, към първичната намотка, докато броят на вторичните намотки е неограничен. С други думи, може да има много изходни напрежения, докато всяка вторична намотка съдържа собствена двойка токоизправител - филтър. Няма оплаквания от ефективността на такова импулсно захранване, нивото на сигурност е високо. Неслучайно този тип се използва в компютри. Тук, за да се захранват сигнала на трансформатора според галваничния обмен, се използва напрежението от 5/12 V, тъй като нивото на точност и стабилност за работата на компонентите на компютъра изисква много високо.

Сред основните разлики в импулсното захранване и класическия трансформатор е използването на високочестотни импулси вместо стандартни 50 Hz. Този разтвор позволи използването на феромагнитни сплави вместо електрически сортове желязо. Те имат висока принудителна сила, която предоставя възможност многократно да намали теглото и размера на трансформаторната част и цялото устройство.

Използването на инверторни вериги значително опрости задачата за преобразуване на напрежението и тока, въпреки че схематично е много по -сложно от аналозите на трансформаторите.

IBP схема

Помислете как не е подредено най -сложното импулсно захранване в най -често срещаната конфигурация:

• Интерктуален филтър;
• диоден изправител;
• изглаждащ филтър;
• Трън;
• блок на ключовите транзистори;
• високочестотен трансформатор;
• токоизправители;
• Група/индивидуални филтри.

Зоната на отговорността на филтъра за смущения включва функцията на филтриране на смущения, източникът на появата на която е самото захранване. Факт е, че използването на мощни полупроводникови компоненти често води до образуване на краткосрочни импулси, наблюдавани в обширния честотен диапазон. За да се намали въздействието им върху изходния сигнал, се използват вериги от специални преминаващи кондензатори, които служат като филтър за такива импулси.

Целта на диодния изправител е трансформацията на променливото напрежение на входа на блока в постоянния при изхода. Възникващите паразитни пулсации изглаждат филтъра, инсталиран от схемата.

Ако устройството на импулсния блок включва конвертор на постоянно напрежение, токоизправител и веригата на филтъра ще бъдат излишни, тъй като входният сигнал ще бъде изгладен в секцията за интерпретация на филтъра.

Етинен конвертор -убийство (той се нарича още модулатор) - най -трудната част от устройството. Изпълнява няколко функции:

• генерира високочестотни импулси (от убиец до стотици kHz);
• Въз основа на параметрите на сигнала за обратна връзка, той регулира характеристиките на импулсната последователност при изхода;
• защитава схемата от претоварване.

С PWM импулсите се похранват с ключови транзистори с висока мощност, най -често се правят според схемите на моста/полуминут. Заключения на ключовите транзистори се получават при първичната намотка на трансформаторния блок. Като елементарна основа транзисторите от типа MOSFET или IGBT, различаващи се от биполярни аналози, леко намалено напрежение в преходната секция, както и по -висока скорост. Това даде възможност за намаляване на параметъра на разпръснатата мощност със същите размери.

Що се отнася до принципа на работа на импулсния трансформатор, той използва същия метод на трансформация като класическия трансформатор BP. Единствената, но важна разлика - тя работи на много по -високи честоти. Това направи възможно значително намаляване на масата и размера на блока при една и съща изходна мощност.

От вторичното навиване на трансформатора (напомняме ви, че може да има няколко) импулсът влиза в токоизправителите през уикенда. За разлика от аналог на входа на блока, тук диодите трябва да осигуряват работа с високи честоти. Най -добрият -job doodods се справят с подобна работа. Те са подредени по такъв начин, че да осигурят малък капацитет на P-N прехода и съответно малък спад на напрежението с висок индикатор на работна честота.

Последният елемент на веригата, изходният филтър, изглажда пулсацията на ректифицираното напрежение, въвеждащо входа. Тъй като това са високочестотни импулси, няма нужда да се използват кондензатори и намотки с висока мощност.

Обхвата на UPS

Ерата на класическия трансформатор PSU преминава в забрава. Импулсни преобразуватели на базата на полупроводникови стабилизатори навсякъде ги изместват навсякъде, тъй като при една и съща изходна мощност се характеризират с много по -малко тегло, те са по -надеждни от аналоговите противници и имат много по -висока ефективност, което ви позволява да намалите топлинните загуби. И накрая, UPS може да функционира с входното напрежение в обширния диапазон от стойности. Пулсовият блок със същия размер като трансформатора има много пъти повече мощност.

Понастоящем в области, изискващи трансформация на променливо напрежение в постоянно, се използват почти само импулсни инвертори, докато те могат да осигурят увеличение на напрежението, което не се предлага за класически аналогови блокове. Друго предимство на UPS е възможността да се гарантира промяната в полярността на изходното напрежение. Работата на високи честоти улеснява функцията на стабилизиране/филтриране на изходните импулси.

Инверторите с малки размери, изградени на специализирани микроциркути, са в основата на зареждането на устройства от всички видове мобилни джаджи и тяхната надеждност е такава, че животът на услугата значително надвишава ресурса на мобилните устройства. Вече споменахме компютърно захранване. Обърнете внимание, че принципът на експлоатация на UPS се използва при 12-волтови двигатели на LED захранване.

Тази статия ви помогна ли да разберете какъв е принципът на работа на импулсния захранващ блок все още? Ако нещо остане неразбираемо или просто искате да благодарите за информацията, ние ви чакаме в коментарите.