birçoğunda elektrikli ev aletleri kullanımı yoluyla ikincil gücün uygulanması ilkesi ek cihazlar güç gerektiren devrelere elektrik sağlama işlevleri ile görevlendirilmiştir. bireysel tipler gerilimler, frekanslar, akımlar…

Bunun için oluşturdukları ek elemanlar: , bir türün voltajını diğerine dönüştürme. Onlar yapabilir:

birçok mikroişlemci cihazında olduğu gibi tüketicinin kasasına yerleştirilmiştir;

veya geleneksel bir cep telefonu şarj cihazı modelinde bağlantı telleri ile ayrı modüller halinde yapılmıştır.

Modern elektrik mühendisliğinde, elektrik tüketicileri için iki enerji dönüşüm ilkesi, aşağıdakilere dayalı olarak başarılı bir şekilde bir arada bulunur:

1. gücü ikincil devreye aktarmak için analog transformatör cihazlarının kullanılması;

2. anahtarlama güç kaynakları.

Onlarda var temel farklılıklar tasarımlarında farklı teknolojiler üzerinde çalışırlar.

Trafo güç kaynakları

Başlangıçta, sadece bu tür yapılar oluşturuldu. Voltaj yapısını, genellikle bir köprüye bağlı güç diyotlarından oluşan bir doğrultucu cihaza yönlendirilen sinüzoidal harmoniğin genliğinin azaldığı 220 voltluk bir ev ağı tarafından desteklenen bir güç transformatörünün çalışması nedeniyle değiştirirler. devre.

Bundan sonra, titreşimli voltaj, izin verilen gücün değerine göre seçilen ve güç transistörlü bir yarı iletken devre tarafından stabilize edilen paralel bağlı bir kapasitans ile yumuşatılır.

pozisyon değiştirerek ayar dirençleri stabilizasyon devresinde, çıkış terminallerindeki voltajı düzenlemek mümkündür.

Anahtarlamalı güç kaynakları (UPS)

Bu tür yapıcı gelişmeler, birkaç on yıl önce büyük miktarlarda ortaya çıktı ve aşağıdakiler nedeniyle elektrikli cihazlarda giderek daha popüler hale geldi:

ortak bir eleman tabanı ile edinimin mevcudiyeti;

performansta güvenilirlik;

çıkış voltajlarının çalışma aralığını genişletme olasılığı.

Hemen hemen tüm kaynaklar güç kaynağını değiştirmek tasarımda biraz farklılık gösterir ve diğer cihazlar için tipik olan aynı şemaya göre çalışır.

Güç kaynağının ana parçalarının bileşimi şunları içerir:

ana doğrultucu, aşağıdakilerden bir araya getirilmiştir: giriş bobinleri, parazitten ayırma ve kapasitörlerden statik elektrik ayırma sağlayan bir elektromekanik filtre, bir şebeke sigortası ve bir diyot köprüsü;

depolama filtre tankı;

anahtar güç transistörü;

ana osilatör;

şema geri bildirim transistörler üzerinde yapılan;

optokuplör;

anahtarlama güç kaynağı, ortak ikincil sargı bir güç devresine dönüştürülecek voltaj gelir;

çıkış devresinin doğrultucu diyotları;

çıkış voltajı kontrol devreleri, örneğin, bir optokuplör ve transistörler üzerinde yapılan ayarlı 12 volt;

filtre kapasitörleri;

ağdaki voltaj düzeltme ve teşhisi rolünü yerine getiren güç bobinleri;

çıkış konektörleri.

Resimde, eleman tabanının kısa bir tanımıyla benzer bir anahtarlama güç kaynağının elektronik kartının bir örneği gösterilmektedir.

O nasıl çalışır dürtü bloğu beslenme

Anahtarlamalı güç kaynağı, evirici devresinin elemanları arasındaki etkileşim ilkelerini kullanarak kararlı bir besleme gerilimi sağlar.

220 voltluk şebeke voltajı, bağlı kablolar aracılığıyla doğrultucuya verilir. Genliği, 300 voltluk tepe değerlerine dayanabilen kapasitörler kullanılarak kapasitif bir filtre ile yumuşatılır ve bir gürültü filtresi ile ayrılır.

Çeşit dürtü kaynakları güç kaynağı

Anahtarlama veya anahtar, güç kaynakları şu anda lineer voltaj stabilizatörlerinden daha az yaygın değildir. Başlıca avantajları şunlardır: yüksek katsayı faydalı eylem, küçük boyutlar ve ağırlık, yüksek özgül güç. Bu, güç elemanlarının anahtar çalışma modunun kullanılması nedeniyle mümkün oldu. Anahtar modunda, çalışma noktası çoğu zaman, I–V karakteristiklerinin doygunluk bölgesinde veya kesim bölgesindedir ve aktif (doğrusal) mod bölgesi, çok kısa bir anahtarlama süresinde yüksek hızda geçer. Doyma durumunda, transistör üzerindeki voltaj sıfıra yakındır ve kesme modunda, transistördeki kayıpların oldukça küçük olması nedeniyle akım yoktur. Bu nedenle, anahtarlama transistöründe anahtarlama periyodu boyunca harcanan ortalama güç, lineer regülatörlerden çok daha az olduğu ortaya çıkıyor. Güç anahtarlarındaki küçük kayıplar, radyatörlerin azalmasına veya tamamen dışlanmasına yol açar.

Güç kaynaklarının ağırlık ve boyut özelliklerindeki iyileşme, esas olarak, 50 Hz frekansında çalışan bir güç transformatörünün güç kaynağı devresinden hariç tutulmasından kaynaklanmaktadır. Bunun yerine, devreye boyutları ve kütlesi düşük frekanslı bir güç transformatöründen çok daha küçük olan bir yüksek frekanslı transformatör veya indüktör sokulur.

Anahtarlama güç kaynaklarının dezavantajları şunları içerir: devrenin karmaşıklığı, yüksek frekanslı gürültü ve parazitin varlığı, çıkış voltajı dalgalanmasında bir artış, büyük zamançalışma moduna çıkın. karşılaştırmalı özellikler geleneksel (yani düşük frekanslı bir güç transformatörü ile) ve anahtarlamalı güç kaynakları tablo 2.1'de gösterilmiştir.

Bu özelliklerin karşılaştırılması, anahtarlamalı güç kaynaklarının verimliliğinin geleneksel (doğrusal) olanlara göre 1:2 oranında ve özgül gücün 1:4 oranında arttığını göstermektedir. Dönüştürme frekansında 20 kHz'den 200 kHz'e bir artışla, özgül güç 1:8 oranında artar, yani. neredeyse iki kez. Anahtarlamalı güç kaynakları ayrıca ani bir elektrik kesintisi durumunda çıkış voltajını daha uzun tutma süresine sahiptir.

Bunun nedeni, darbeli kaynağın ana doğrultucusunda kapasitörlerin kullanılmasıdır. geniş kapasite ve yüksek çalışma voltajı ile (400 V'a kadar). Bu durumda, kapasitörün boyutları CU'nun çarpımı ile orantılı olarak büyür ve kapasitörün enerjisi CU 2 ile orantılıdır. Bu kondansatör enerjisi, güç kaynağını yaklaşık 30 ms çalışır durumda tutmak için yeterlidir, bu da ani bir elektrik kesintisi sırasında bilgisayarlarda bilgi tasarrufu için çok önemlidir.

Tablo 2.1 - İmpuls ve lineer kaynakların karşılaştırılması

Aynı zamanda, anahtarlama güç kaynaklarındaki çıkış voltajı dalgalanması, çalışma sırasında kısa darbeleri bastırmanın zorluğundan dolayı doğrusal olanlardan daha büyüktür. darbe dönüştürücü. Bu kaynakların diğer özellikleri hemen hemen aynıdır.

IVEP inşaat yapısı. Tüm yapısal diyagramlar, Şekil 2.1 ... 2.8 ile, bir güç aşamasının varlığı zorunludur,

DC voltajını başka bir DC voltajına dönüştürerek, darbe dönüştürücülerin giriş ve çıkış devrelerinin elektriksel izolasyon (galvanik izolasyon) işlevini yerine getirdiğini ve darbe stabilizatörlerinin yapmadığını koşullu olarak kabul edeceğiz. fonksiyonel amaç dönüştürücülerin ve stabilizatörlerin güç aşamaları aynıdır.

Geri besleme Şekil 2.1 ile yapılan kompanzasyon tipinin IVEP'si yaygın olarak kullanılmaktadır.Belirli zaman parametrelerine sahip bir darbe dizisinin sağlandığı kontrol girişine güç aşaması 3, darbeli bir voltaj dönüşümü gerçekleştirir. doğru akım birincil kaynak Ep'den çıkış voltajı Un'a (kalınlaştırılmış çizgiler IVEP güç devrelerini gösterir).

Genel durumda, bir IVEP, Un gerilimli birkaç çıkış devresine sahip olabilir. Darbe yükseltici 2, yalnızca transistörler 3 için güç açısından kontrol darbelerinin yükseltilmesi işlevini değil, aynı zamanda darbe şekillendirme işlevini de gerçekleştirebilir: darbelerin geçici olarak ayrılmasını gerçekleştirir, örneğin itme-çekme voltaj dönüştürücüleri için kısa kontrol üretir akım trafolu veya özel tipli devreler 3 için darbeler güç transistörleri ve benzeri..

Şekil 2.1 - yapısal şema darbe kompanzasyonu IVEP

IVEP'nin çalışmasını senkronize eden darbeler modülatör 1 tarafından üretilir. DC çıkış voltajı Un, referans voltajı Uop ile karşılaştırıldığı karşılaştırma devresi 4'ün girişine beslenir. Uyumsuzluk (hata) sinyali, senkronizasyon darbelerinin zamanlama parametrelerini ayarlayan modülatörün girişine beslenir. Un voltajındaki bir artış veya azalma, çıkış 4'teki hata sinyalinde ve giriş 1'deki senkronizasyon darbelerinin zamanlama parametrelerinde bir değişikliğe yol açar, bu da önceki Un voltaj değerinin geri yüklenmesine neden olur, yani. onun stabilizasyonu. Böylece, Şekil 2.1'deki şemaya göre yapılan IVEP, çıkış akımı In, giriş voltajı Ep, ortam sıcaklığı ve diğer istikrarsızlaştırıcı faktörler değiştiğinde çıkış voltajını değişmeden koruyan, kompanzasyon tipinde stabilize edici bir darbe voltaj dönüştürücüdür.

Şekil 2.2'de çıkış voltajının değişmez (bazen parametrik olarak adlandırılır) stabilizasyonu ile IVEP'yi düşünün.

Bu stabilizasyon yönteminin özü, Un voltaj değerinin belirtilenden sapmasına neden olabilecek herhangi bir faktörün etkisi altında, kontrol darbelerinin zaman parametrelerinin değişmesi ve Un'un değişmeden kalmasına yol açmasıdır. Bununla birlikte, dengeleme stabilizatörlerinden farklı olarak, bu durumda kontrol darbelerinin zamansal özelliklerindeki değişiklik, istikrarsızlaştırma etkisinin kendisinin sapmasının büyüklüğüne bağlıdır.

Şekil 2.2 - Darbeli parametrik IVEP'nin yapısal diyagramı

Şekil 2.2'de, böyle bir fonksiyonel bağımlılığı sağlayan jeneratör 1 olarak gösterilmiştir. Burada kesikli çizgi, Ep'den Un değişmezlik yasasını sağlamak için En'nin jeneratörün kontrol girişi ile bağlantısını göstermektedir.

Çıkış voltajı stabilizasyonu olmayan ikincil güç kaynakları, Şekil 2.3'te gösterilen şemaya göre gerçekleştirilir. Darbe üreteci 1, sabit zaman parametreleriyle darbeler üretir. Un voltajının değişmezliği için kararlı bir En voltajına sahip olmak gerektiği açıktır.

Şekil 2.3 - Stabilize edilmemiş bir IVEP'nin yapısal diyagramı

Şekil 2.4'te gösterilen IVEP, DC enerjisinin çift dönüşümünü gerçekleştirir. İlk güç aşaması 1, kural olarak, bir anahtarlama regülatörü, En voltajını stabilize bir En1 voltajına dönüştürür. İkinci güç aşaması 2, voltajın galvanik izolasyonunu ve gerekirse ilave stabilizasyon Un'u gerçekleştirir. Genel durumda, kompanzasyon ve değişmez stabilizasyon sadece 1'de değil, aynı zamanda negatif geri besleme devrelerinin kesikli çizgileriyle gösterilen her iki aşamada da gerçekleştirilebilir. Güç aşamaları 1 ve 2, herhangi bir IVEP'nin güç aşamalarının farklı versiyonları olabilir.

Şekil 2.4 - IVEP çift dönüşümünün yapısal şeması

Güçte kademeli bir artışa sahip bir IVEP bloğunun yapısal diyagramı Şekil 2.5'te gösterilmektedir. Çıkış gücünü artırmak için 3 ... 5 kaskadlarının paralel bağlantısı kullanılır.

Şekil 2.5 - Modüler IVEP'nin yapısal şeması

Geleneksel IVEP'in her birinin gücünü eşitlemek için özel önlemler kullanılmadan paralel bağlantısı imkansız olduğundan, o zaman bu durum IEVP'nin çok fazlı yapısı ilkesi kullanılır. Bu, MF modülatör-şekillendiricinin sadece SS uyumsuz sinyalini karşılık gelen darbe dizisine dönüştürmekle kalmayıp, aynı zamanda darbe sinyallerinin birkaç güç aşaması üzerinde faz dağılımı işlevini yerine getirmesinde yatmaktadır. IEVP'nin bu tür çalışması sonucunda, çeşitli güç aşamalarının transistörlerinin güç anahtarlarının açık ve kapalı durumlarının zaman aşamalarının zaman içinde ayrıldığı ortaya çıkıyor.

IVEP'in dikkate alınan tüm şemaları, çeşitli parametrelerle karşılaştırılabilir - çıkış voltajlarının kararlılığı, ağırlık ve boyut özellikleri, enerji göstergeleri, üretilebilirlik ve maliyet ile birleştirme olasılığı. Aynı zamanda, aynı şema, bağlı olarak verilen gereksinimler bir dizi gösterge açısından optimal olmayabilir. En verimli olarak belirli bir şemayı önceden seçmek imkansızdır, bu nedenle yukarıdaki şemaların en genel özelliklerini dikkate almanız önerilir. Güç aşamalarının güvenilirlik, enerji ve ağırlık ve boyut göstergelerinin aynı olduğunu ve eşit olarak güce, çıkış voltajına ve dönüştürme frekansına bağlı olduğunu varsayacağız.

Şekil 2.1'deki şemaya göre uygulanan IVEP, kontrol darbelerinin zamanlama parametrelerini etkileyen geri besleme doğrudan IVEP'nin çıkışından alındığından, çıkış voltajının en yüksek kararlılığına sahiptir. Şekil 2.4'te gösterilen IVEP devresi ayrıca, SS üzerindeki geri besleme çıkış - Un'dan alınırsa, çıkış voltajının yüksek stabilitesine sahiptir. Biraz daha kötü stabilite, ancak daha basit kontrol şeması, Şekil 2.2'deki şemaya göre yapılmış IVEP'ye sahiptir. Ancak bu, In yük akımındaki bir değişiklikle endüktif ve aktif elemanlar 3 boyunca voltaj düşüşündeki değişikliği hesaba katmaz. En gerilimindeki dengesizleştirici değişiklikler, ek bir doğrudan bağlantı (kesik çizgi) eklenerek telafi edilebilir. Yalnızca En gerilimi üzerindeki bozucu etkinin değil, aynı zamanda In yük akımı, ortam sıcaklığı vb. üzerindeki bozucu etkilerin de değişmez stabilizasyonuna sahip IVEP'ler vardır, ancak bunlar yaygın olarak kullanılmazlar. En kötü stabilite, istikrarsızlaştırıcı faktörlerin etkisi altında herhangi bir geri besleme olmaması nedeniyle Şekil 2.3'teki şemaya göre yapılan IVEP tarafından sergilenmektedir. Şekil 2.4'teki IVEP devresi, yukarıda bahsedildiği gibi, prensipte yüksek bir çıkış voltajı kararlılığına sahip olabilir, ancak değişmez veya telafi edici kontrol kanallarının yokluğunda, performansı Şekil 2.3'teki devre ile aynıdır.

Şekil 2.2'deki IVEP devrelerinin kullanımı, güç anahtarları 3 arasındaki voltaj düşüşünden birçok kat daha yüksek olan nispeten yüksek Un voltajlarında tercih edilir, çünkü gerekli fonksiyon 1 elde edilir, bu da voltajdaki dalgalanmalar sırasında bu anahtarlar arasındaki voltaj düşüşündeki değişiklikleri hesaba katar. yük akımı ve ortam sıcaklığı, zordur.

Bu nedenle, IVEP'nin çıkış voltajının küçük olduğu (birkaç voltu geçmediği) ve yük akımında, ortam sıcaklığında ve En voltajında ​​önemli değişiklikler olduğu durumlarda, blok şemalara göre yapılmış IVEP'nin kullanılması gerekir (bkz. 2.2,2.4,2.5) Telafi edici düzenleme ilkesi ile.

Şekil 2.2'deki şema, çıkış voltajının kararlılığı ve IVEP kontrol devresinin basitliği için uzlaşma gereksinimleri karşılanırken de kullanılabilir. Birincil voltaj kararlıysa ve SC'nin dahili elemanları boyunca voltaj düşüşündeki değişiklikler Un voltajını korumanın doğruluğunu belirgin şekilde etkilemiyorsa, daha basit IVEP kullanılır (Şekil 2.3 ve 2.5).

IVEP'nin yukarıdaki şemaları, bir ila yüzlerce volt arasında çok çeşitli birincil voltajlarda kullanılabilir. Bununla birlikte, yüksek birincil voltajlar için, Şekil 2.4'teki IVEP devresi uygun olabilir; elektrik enerjisi darbe dengeleyici SKI tarafından yüksek birincil gerilim En DC'yi Ep1'e düşürmeyi ve bunu darbe dönüştürücü SK2 için birincil gerilim olarak kullanmayı mümkün kılar. Bu durumda, CKI'ye kıyasla daha karmaşık bir cihaz olarak CK2 dönüştürücü, eleman sayısını azaltabilen, çalışma güvenilirliğini artırabilen ve dönüştürücünün enerji performansını iyileştirebilen hafif elektrik modlarında çalışır.

Bobinler ve transformatörler büyük boyutludur, malzeme yoğundur ve mikro minyatürleştirmesi zor elemanlardır. IVEP şemalarında, sayılarını en aza indirmeye çalışmak gerekir. Şekil 2.4'ün IVEP şemasında, çift enerji dönüşümü, temelde gerekli endüktif elemanlara sahip iki güç aşaması gerektirir.

Oluşturmak için çıkış gücünün blok ölçeklendirilmesi gerekir çeşitli sistemler aynı tip, birleşik IVEP temelinde gerçekleştirilmesi gereken güç kaynağı. Bu durumda, elektronik ekipmanı besleyen IVEP'nin geliştirilmesi ve üretilmesi, aynı tip blokların kullanılması durumunda uygundur. paralel bağlantı Gerekli toplam çıkış gücünü elde etmek için. Sonuç olarak, ekonomik bir etki elde etmek mümkündür. Bu durumda, IVEP'nin geliştirilmesinin ana hedeflerinden biri, mevcut güç kaynağı sistemlerinin tüm teknik ve ekonomik gereksinimlerini karşılaması gereken tek bir birimin gücünün ayrı bir değerinin seçilmesidir. Blok (çok fazlı) dönüştürücülerin bir başka avantajı, enerji aktarım işlemlerinin bireysel güç aşamalarının çıkışına zaman dağılımı ile açıklanan çıkış filtresi kapasitörlerinin toplam kapasitansındaki azalmadır. Ek olarak, çok fazlı dönüştürücüler, çeşitli seçenekleri uygulamanıza olanak tanır karmaşık sistemler aynı birleşik bloklardan oluşan güç kaynağı.

Şekil 2.6, regüle edilmemiş bir şebeke doğrultucusu 1 ve doğrultulmuş bir şebeke voltajı dönüştürücüsü içeren bir IVEP diyagramını göstermektedir. Dönüştürücü, artan bir frekansta (genellikle 20 ... 100 kHz) çalışan bir düzenlenmiş inverter 2'den, bir transformatör doğrultucu ünitesinden 3 ve Yüksek geçiren filtre 4. Kontrol devresi 5, çıkış voltajını stabilize etmek için kullanılır.

Şekil 2.6 - Ayarlanabilir bir invertör ile darbeli bir IVEP'nin yapısal şeması

Kontrol devresi, Un çıkış gerilimi ile referans kaynağın 6 gerilimini karşılaştırır. Hata sinyali olarak adlandırılan bu gerilimler arasındaki fark, ayarlanabilir invertörün frekansını (f = var) veya darbelerin görev döngüsünü ayarlamak için kullanılır. sabit frekanslarında (g = var). Tek çevrimli bir transformatör invertörü temelinde yapılan dönüştürücüye, transformatör tek çevrimli dönüştürücü - AKIM denir. Bir itme-çekme transformatörü invertörü temelinde yapılan dönüştürücüye, bir transformatör itme-çekme dönüştürücüsü - TDK denir.

Şekil 2.7, düzenlenmiş bir ana doğrultucu 1 ve bir düzensiz evirici 2 ile IVEP devresini göstermektedir. Bu devrenin geri kalan düğümleri, önceki devrelerle aynı amaca sahiptir. Bu blok diyagramın ayırt edici bir özelliği, regüle edilmemiş bir inverterin (NI) kullanılmasıdır. Bu devrede çıkış voltajının stabilizasyonu, genellikle faz kontrollü tristörlerde gerçekleştirilen 1 kullanılarak dönüştürücünün girişindeki voltajın düzenlenmesiyle sağlanır.

Şekil 2.7 - Ayarlanabilir bir ana doğrultucuya sahip darbeli bir IVEP'nin yapısal şeması

Şekil 2.6'da gösterilen devre için, inverterin maksimum değeri yaklaşık 311V olan doğrultulmuş şebeke geriliminden çalışacak şekilde tasarlanmış olması karakteristiktir. tek fazlı ağ ve üç fazlı bir ağ için yaklaşık 530 V. Ek olarak, inverter 2'nin frekansını veya görev döngüsünü değiştirmek, çıkış voltajının filtrelenmesinde bir bozulmaya yol açar. Sonuç olarak, filtrenin (4) ağırlık ve boyut parametreleri, yükteki akımın sürekli olması koşuluyla, g min darbelerinin minimum görev döngüsüne göre parametreleri hesaplandığından kötüleşir.

Şekil 2.7'deki devrenin pozitif özellikleri, voltaj dönüştürme ve çıkış voltajının Un stabilizasyonu fonksiyonunun birleşimidir. Bu, kontrol edilen tuşların sayısı azaltıldığı için kontrol şemasını 5 basitleştirmeyi mümkün kılar. Ek olarak, bir duraklamanın varlığı, invertör anahtarlarındaki geçiş akımlarını ortadan kaldırmanıza olanak tanır. Devrenin avantajı ayrıca, inverterin azaltılmış bir giriş voltajında ​​​​çalışmasını sağlama yeteneğidir (genellikle 1,5 ... 2 kat, yani 130 ... 200V'a kadar azalır). Bu, transistör invertör anahtarlarının çalışmasını büyük ölçüde kolaylaştırır. Bu şemanın bir başka avantajı, invertörün, çıkış voltajının filtrelenmesini büyük ölçüde basitleştiren maksimum görev döngüsü g max darbelerle çalışmasıdır. Her iki devrenin verimliliği ve özgül gücü üzerine yapılan bir çalışma, bu göstergelerin biraz farklı olduğunu gösterdi.

Düzenlenmemiş doğrultucu 1 ile çok kanallı IVEP şemaları Şekil 2.8 ve 2.9'da gösterilmektedir. Şekil 2.8'deki devrede, regüle edilmemiş bir inverter 2 ve bireysel stabilizatörler 5 ... 7 kullanılmaktadır. bireysel kanallar. Böyle bir blok diyagram, az sayıda çıkış kanalıyla kullanılabilir. Çıkış kanallarının sayısındaki artışla devre ekonomik olmaktan çıkar.

Şekil 2.8 - Bireysel stabilizasyona sahip çok kanallı bir IVEP'nin yapısal diyagramı

Şekil 2.9'da gösterilen devre, çıkış voltajının grup stabilizasyonu prensibi ile çalışır. Bunu yapmak için, kanalların en güçlüsünün voltajı tarafından kontrol edilen ayarlanabilir bir invertör kullanır. Bu durumda diğer kanallardaki çıkış voltajlarının stabilizasyonu, negatif geri besleme kapsamında olmadıkları için bozulur. Diğer kanallardaki voltaj stabilizasyonunu iyileştirmek için, Şekil 2.8'deki devrede olduğu gibi, ilave bağımsız stabilizatörler kullanabilirsiniz.

Şekil 2.9 - Grup stabilizasyonu ile IVEP'in yapısal diyagramı

ANAHTARLI GÜÇ KAYNAĞI

Bir doğrusal eleman üzerinde aşırı dengesiz voltajın sönümlenmesini varsayan geleneksel doğrusal güç kaynaklarının aksine, darbeli güç kaynakları, kararlı bir voltaj üretmek için diğer yöntemleri ve fiziksel olayları kullanır, yani: indüktörlerde enerji birikiminin etkisi ve olasılık yüksek frekanslı dönüşüm ve birikmiş enerjinin sabit basınca dönüştürülmesi. Darbeli güç kaynakları oluşturmak için üç tipik şema vardır (bkz. Şekil 3.4-1): yükseltme (çıkış voltajı girişten daha yüksektir), düşürme (çıkış voltajı girişten daha düşüktür) ve ters çevirme (çıkış voltajı bunun tersidir) girişe göre polarite). Şekilden görülebileceği gibi, sadece endüktansı bağlama biçiminde farklılık gösterirler, aksi takdirde çalışma prensibi değişmeden kalır, yani.

20-100 kHz mertebesinde bir frekansta, periyodik olarak kısa bir süre için (zamanın %50'sinden fazla olmayan) çalışan bir anahtar eleman (genellikle bipolar veya MOS transistörler kullanılır) uygulanır.

indüktöre tam giriş regüle edilmemiş voltajı verir. darbe akımı. bobin içinden akan, her darbede 1/2LI^2 manyetik alanında enerji birikmesini sağlar. Bobinden bu şekilde depolanan enerji yüke aktarılır (doğrudan bir doğrultucu diyot kullanılarak veya sekonder sargı yoluyla ve sonra doğrultulur), çıkış yumuşatma filtresi kapasitörü çıkış voltajının ve akımının sabit olmasını sağlar. Çıkış voltajı stabilizasyonu sağlanır otomatik ayar anahtar eleman üzerindeki darbelerin genişliği veya frekansı (geri besleme devresi çıkış voltajını izlemek için tasarlanmıştır).

Bu, oldukça karmaşık olmasına rağmen, şema tüm cihazın verimliliğini önemli ölçüde artırabilir. Gerçek şu ki, bu durumda, yükün kendisine ek olarak, devrede önemli miktarda güç harcayan hiçbir güç elemanı yoktur. Anahtar transistörler doymuş anahtar modunda çalışır (yani, üzerlerindeki voltaj düşüşü küçüktür) ve gücü yalnızca oldukça kısa zaman aralıklarında (darbe zamanı) dağıtır. Ek olarak, dönüştürme frekansını artırarak, gücü önemli ölçüde artırmak ve ağırlık ve boyut özelliklerini iyileştirmek mümkündür.

Darbeli IP'nin önemli bir teknolojik avantajı, çok çeşitli ekipmana güç sağlamak için ağdan galvanik izolasyonlu küçük boyutlu ağ IP'lerini temel alma olasılığıdır. Bu tür IP'ler, yüksek frekanslı dönüştürücü devresine göre hacimli bir düşük frekanslı güç transformatörü kullanılmadan oluşturulur. Bu aslında, giriş voltajı olarak doğrultulmuş bir şebeke voltajının kullanıldığı ve yüksek frekanslı bir transformatörün (küçük boyutlu ve yüksek verimli) kullanıldığı voltaj düşürmeli tipik bir darbeli güç kaynağı devresidir. çıkış stabilize voltajının çıkarıldığı ikincil sargıdan depolama elemanı (bu transformatör ayrıca ağdan galvanik izolasyon sağlar).

Darbeli güç kaynaklarının dezavantajları şunları içerir: çıkışta yüksek düzeyde darbe gürültüsü varlığı, yüksek karmaşıklık ve düşük güvenilirlik (özellikle el sanatları üretiminde), en ufak bir arıza durumunda, “topluca” kolayca başarısız olur (bununla, kural olarak, etkileyici piroteknik etkiler gözlemlenebilir). Bir tornavida ve bir havya ile cihazların içine dalmayı sevenler, ağ darbeli bir IP tasarlarken son derece dikkatli olmak zorunda kalacaklar, çünkü bu tür devrelerin birçok elemanı yüksek voltaj altındadır.

Pirinç. 3.4-1 Anahtarlamalı güç kaynaklarının tipik blok şemaları

Resim:

2. Verimli düşük karmaşıklık anahtarlama düzenleyicisi.

Verimli Düşük Gelişmiş Anahtarlama Regülatörü

Üzerinde eleman tabanı, yukarıda açıklanan lineer stabilizatörde kullanılana benzer (Şekil 3.3-3), bir anahtarlama voltaj regülatörü oluşturabilirsiniz. Aynı özelliklerle, önemli ölçüde daha küçük boyutlara ve daha iyi termal koşullara sahip olacaktır. Böyle bir stabilizatörün şematik bir diyagramı, Şek. 3.4-2. Stabilizatör, voltaj düşüşü olan tipik bir şemaya göre monte edilir (Şekil 3.4-1a).

İlk açıldığında, C4 kondansatörü boşaldığında ve çıkışa yeterince güçlü bir yük bağlandığında, akım doğrusal regülatör IC DA1 üzerinden akar. Bu akımın neden olduğu R1 üzerindeki voltaj düşüşü, endüktif direnç L1 büyük olduğundan ve transistörden yeterince büyük bir akım geçtiğinden, hemen doyma moduna giren anahtar transistör VT1'in kilidini açar. R5'teki voltaj düşüşü, ana anahtar elemanı - transistör VT2'yi açar. Akım. L1'de büyüyor, R8'deki geri bildirimleri yazarken C4'ü şarj ediyor

stabilizatör ve anahtar transistörden önce. Bobinde depolanan enerji yüke güç sağlar. C4'teki voltaj, stabilizasyon voltajının altına düştüğünde, DA1 ve anahtar transistör açılır. Döngü 20-30 kHz frekansında tekrarlanır.

Zincir R3. R4, C2 çıkış voltajı seviyesini ayarlayacaktır. Uct DA1'den Uin'e kadar küçük bir aralıkta sorunsuz bir şekilde ayarlanabilir. Bununla birlikte, Vout Vin'e yakın yükseltilirse, maksimum yükte bir miktar kararsızlık ve artan bir dalgalanma seviyesi vardır. Yüksek frekanslı dalgalanmaları bastırmak için, dengeleyicinin çıkışına bir L2, C5 filtresi dahildir.

Şema oldukça basittir ve bu karmaşıklık seviyesi için en etkilidir. Tüm güç elemanları VT1, VT2, VD1, DA1, küçük radyatörlerle birlikte verilir. Giriş voltajı, KR142EN8 stabilizatörleri için maksimum olan 30 V'u geçmemelidir. Doğrultucu Diyotlar en az 3 A akım için başvurun.

Pirinç. 3.4-2 Basit bir eleman tabanına dayalı etkili bir anahtarlama regülatörünün şeması

Resim:

3. Cihaz kesintisiz güç kaynağı yüksek frekanslı bir darbe dönüştürücüye dayalıdır.

Anahtarlama stabilizatörüne dayalı kesintisiz güç kaynağı cihazı

Şek. 3.4-3'te, bir şarj cihazı ile birleştirilmiş bir anahtarlama stabilizatörüne dayalı güvenlik ve video gözetim sistemlerinin kesintisiz güç kaynağı için bir cihaz değerlendirilmek üzere önerilmiştir. Stabilizatör, aşırı yük, aşırı ısınma, çıkış voltajı dalgalanmalarına karşı koruma sistemleri içerir, kısa devre.

Stabilizatör aşağıdaki parametrelere sahiptir:

Giriş voltajı, Vvx - 20-30 V:

Çıkış stabilize voltaj, Uvyx-12V:

Nominal yük akımı, -5A dereceli yük;

Aşırı yüke karşı koruma sisteminin çalışma akımı, Izasch - 7A;.

Aşırı gerilim koruma sisteminin çalışma gerilimi, Uout koruması - 13 V;

Maksimum pil şarj akımı, Izar pil maksimum - 0,7 A;

Dalgalanma seviyesi. Artış - 100 mV

Aşırı ısınmaya karşı koruma sisteminin çalışma sıcaklığı, Тzasch - 120 İle;

Pil gücüne geçiş hızı, tswitch - 10ms (röle RES-b RFO.452.112).

Açıklanan cihazdaki anahtarlama stabilizatörünün çalışma prensibi, yukarıda sunulan stabilizatörünki ile aynıdır.

Cihaz, DA2, R7, R8, R9, R10, VD2, C7 elemanlarında yapılmış bir şarj cihazı ile desteklenir. R7'de akım bölücülü voltaj regülatörü IC DA2. R8 maksimum ilk şarj akımını sınırlar, bölücü R9, R10 şarj çıkış voltajını ayarlar, VD2 diyot, besleme voltajı olmadığında pili kendi kendine deşarjdan korur.

Aşırı ısınma koruması, sıcaklık sensörü olarak R16 termistörünü kullanır. Koruma tetiklendiğinde, zil IC DD 1 üzerine monte edilmiş ve aynı zamanda yük dengeleyiciden ayrılarak akü gücüne geçilmiştir. Termistör, transistör VT1'in radyatörüne monte edilmiştir. Sıcaklık korumasının çalışma seviyesinin hassas ayarı, direnç R18 tarafından gerçekleştirilir.

Voltaj sensörü bir bölücü R13, R15 üzerine monte edilmiştir. direnç R15, aşırı gerilim korumasının (13 V) tam çalışma seviyesini ayarlar. Stabilizatörün çıkışındaki voltaj aşıldığında (sonuncusunun arızalanması durumunda), S1 rölesi yükü dengeleyiciden ayırır ve aküye bağlar. Elektrik kesintisi durumunda S1 rölesi "varsayılan" duruma geçer - yani. yükü aküye bağlar.

Burada gösterilen diyagram, elektronik güvenlik pil için kısa devre. bu rol, maksimum akım tüketimi için tasarlanmış yük güç devresindeki bir sigorta tarafından gerçekleştirilir.

Pirinç. 3.4-3 Çok işlevli bir koruma sistemine sahip 12V 5A kesintisiz güç kaynağının şeması

Resim:

4. Yüksek frekanslı darbe dönüştürücüye dayalı güç kaynakları.

Yüksek frekanslı darbe dönüştürücüye dayalı güç kaynakları

Oldukça sık, cihazları tasarlarken, güç kaynağının boyutu için katı gereksinimler vardır. Bu durumda, tek çıkış yolu, yüksek voltajlı yüksek frekanslı darbe dönüştürücülere dayalı bir güç kaynağı kullanmaktır. genel bir düşük frekanslı düşürme transformatörü kullanılmadan ~220 V şebekesine bağlanan ve daha fazla güç küçük boyut ve ısı dağılımı.

Endüstriyel bir ağ tarafından desteklenen tipik bir darbe dönüştürücünün blok şeması Şekil 34-4'te gösterilmektedir.

Giriş filtresi, girişi önlemek için tasarlanmıştır dürtü gürültüsü ağa. Güç anahtarları darbeler sağlar yüksek voltaj yüksek frekanslı bir transformatörün birincil sargısında (tek ve

dubleks devreler). Darbelerin sıklığı ve süresi, kontrollü bir jeneratör tarafından ayarlanır (genellikle darbe genişliği kontrolü kullanılır, daha az sıklıkla - frekans). Düşük frekanslı sinüs dalgalı transformatörlerin aksine, darbeli güç kaynakları, hızlı kenarlı sinyallerde verimli güç aktarımı sağlamak için geniş bant cihazları kullanır. Bu, kullanılan manyetik devre tipi ve transformatörün tasarımı üzerinde önemli gereksinimler getirir. Öte yandan, artan frekansla, transformatörün gerekli boyutları (iletilen gücü korurken) azalır (modern malzemeler, 100-400 kHz'e kadar olan frekanslarda kabul edilebilir verimliliğe sahip güçlü transformatörler inşa etmeyi mümkün kılar). Çıkış doğrultucunun bir özelliği, sıradan güç diyotlarının değil, doğrultulmuş voltajın yüksek frekansından kaynaklanan yüksek hızlı Schottky diyotlarının kullanılmasıdır. Çıkış filtresi, çıkış voltajı dalgalanmasını yumuşatır. Geri besleme voltajı referans voltajı ile karşılaştırılır ve ardından jeneratörü kontrol eder. Geri besleme devresinde, çıkış voltajının ağdan izolasyonunu sağlamak istiyorsak gerekli olan galvanik izolasyonun varlığına dikkat edin.

Bu tür IP'lerin üretiminde kullanılan bileşenler için (geleneksel olanlara kıyasla maliyetlerini artıran) ciddi gereksinimler vardır. İlk olarak, arızaları önlemek için 350 V'tan az olmaması gereken doğrultucu diyotların, filtre kapasitörlerinin ve anahtar transistörlerin çalışma voltajı ile ilgilidir. İkinci olarak, yüksek frekanslı anahtar transistörler (çalışma frekansı 20-100 kHz) ve özel seramik kapasitörler kullanılmalıdır (sıradan oksit elektrolitler yüksek endüktansları nedeniyle yüksek frekanslarda aşırı ısınacaktır).

aktivite). Üçüncüsü, kullanılan manyetik devre tipine (kural olarak, toroidal çekirdekler kullanılır) göre belirlenen yüksek frekanslı bir transformatörün doyma frekansı, dönüştürücünün çalışma frekansından önemli ölçüde daha yüksek olmalıdır.

Şek. 3.4-5 verilir devre şeması yüksek frekanslı bir dönüştürücüye dayalı klasik IP. C1, C2, C3 kapasitörlerinden ve L1, L2 bobinlerinden oluşan filtre, güç kaynağını dönüştürücüden gelen yüksek frekanslı parazitlerden korumaya yarar. Jeneratör, kendi kendine salınan bir devreye göre inşa edilmiştir ve bir anahtar kademe ile birleştirilmiştir. Anahtar transistörler VT1 ve VT2, sırayla açılıp kapanarak antifazda çalışır. Jeneratörün çalıştırılması ve güvenilir performansçığ arıza modunda çalışan transistör VT3'ü sağlar. C6 üzerindeki voltaj R3 üzerinden yükseldiğinde, transistör açılır ve kapasitör, jeneratörü başlatarak VT2 tabanına deşarj olur. Geri besleme voltajı, güç trafosu Tpl'nin ek (III) sargısından çıkarılır.

Transistörler VT1. VT2, en az 100 cm ^ 2 olan plaka radyatörlere monte edilmiştir. Schottky bariyerli diyotlar VD2-VD5, 5 cm ^ 2 küçük bir radyatöre yerleştirilir. Şok ve transformatör verileri: L1-1. L2, PELSHO 0.25 telli iki kabloda 2000NM K12x8x3 ferritinden yapılmış halkalara sarılır: 20 dönüş. TP1 - bir araya getirilen iki halkada, ferrit 2000NN KZ 1x18.5x7;

sargı PEV-2 teli ile 1 - 82 tur 0.5: sargı II - tel PEV-2 1.0 ile + 25 tur: sargı III - tel PEV-2 0.3 ile 2 tur. TP2, 2000NN K10x6x5 ferrit halkasına sarılır. tüm sargılar PEV-2 0.3 tel ile yapılır: 1 - 10 tur sargı:

sargılar II ve III - 6 tur, her iki sargı (II ve III) halka üzerindeki alanın %50'sini kaplayacak şekilde birbirlerine dokunmadan veya üst üste binmeden sarılır, I sargısı tüm halkanın etrafına eşit olarak sarılır ve bir ile yalıtılır. vernikli kumaş tabakası. Doğrultucu filtre bobinleri L3, L4, PEV-2 1.0 telli ferrit 2000NM K 12x8x3 üzerine sarılır, dönüş sayısı 30'dur. KT809A, VT1, VT2 anahtar transistörleri olarak kullanılabilir. KT812, KT841.

Elemanların değerleri ve transformatörlerin sargı verileri 35 V çıkış gerilimi için verilmiştir. Diğer çalışma parametrelerinin gerekli olduğu durumda 2 Tr1 sargısındaki sarım sayısı buna göre değiştirilmelidir.

Tarif edilen devre, kullanılan bileşenlerin sayısını en aza indirme arzusundan dolayı önemli dezavantajlara sahiptir. Bu, düşük bir "çıkış voltajı stabilizasyonu seviyesi ve kararsız güvenilmez çalışma ve düşük çıkış akımıdır. Bununla birlikte, basit yapıların güçlenmesi için oldukça uygundur. farklı güç (uygun bileşenleri kullanırken), örneğin: hesap makineleri. aydınlatma vb.

Yüksek frekanslı bir darbe dönüştürücüye dayalı başka bir IP devresi, şekil 2'de gösterilmektedir. 3.4-6. Bu devre ile Şekil 2'de gösterilen standart yapı arasındaki temel fark. 3.4-4, bir geri besleme döngüsünün olmamasıdır. Bu bağlamda, RF transformatörü Tr2'nin çıkış sargılarındaki voltaj kararlılığı oldukça düşüktür ve ikincil stabilizatörlerin kullanılması gereklidir (devre, KR142 serisi IC'lerde evrensel entegre stabilizatörler kullanır).

Pirinç. 3.4-4 Endüstriyel bir ağ tarafından desteklenen tipik bir yüksek frekanslı anahtarlama dönüştürücüsünün yapısal şeması

Resim:

Akım algılamalı anahtar MIS transistörlü anahtarlama sabitleyici.

Anahtarlamalı güç kaynaklarının geliştirilmesinde ve tasarımında minyatürleştirme ve verimlilik artışı, yeni bir yarı iletken invertör sınıfı - MIS transistörlerinin yanı sıra: hızlı geri kazanımlı güçlü diyotlar, Schottky diyotlar, ultra yüksek hızlı diyotlar kullanılarak kolaylaştırılır. , Alan Etkili Transistörler yalıtımlı kapı, entegre devre kontrol anahtar elemanları. Tüm bu unsurlar iç piyasada mevcuttur ve yüksek verimli güç kaynakları, dönüştürücüler, içten yanmalı motorlar (ICE) için ateşleme sistemleri, lamba çalıştırma sistemleri tasarımında kullanılabilir. gün ışığı(LDS). Geliştiriciler için büyük ilgi, mevcut algılamaya sahip HEXSense - MIS transistörleri adı verilen bir güç cihazları sınıfı da olabilir. Çalışmaya hazır anahtarlamalı güç kaynakları için ideal anahtarlama elemanlarıdır. Anahtarlamalı transistörün akımını okuma yeteneği, PWM kontrolörü tarafından gerekli olan akım geri beslemesi için darbeli güç kaynaklarında kullanılabilir. Bu, güç kaynağının tasarımının basitleştirilmesini sağlar - akım dirençlerinin ve transformatörlerin bundan hariç tutulması.

Şek. 3.4-7, 230 W anahtarlamalı güç kaynağının bir diyagramını gösterir. Başlıca performans özellikleri aşağıdaki gibidir:

Giriş voltajı: -110V 60Hz:

Çıkış voltajı: 48 VDC:

Yük akımı: 4,8 A:

Anahtarlama frekansı: 110 kHz:

Tam yükte verimlilik : 78%;

1/3 yükte verimlilik: %83.

Devre, çıkışında bir yüksek frekans dönüştürücü bulunan bir darbe genişlik modülatörüne (PWM) dayanmaktadır. Çalışma prensibi aşağıdaki gibidir.

Anahtar transistör kontrol sinyali, PWM kontrolörü DA1'in 6. çıkışından gelir, görev döngüsü, rezistör R4, R4 ve SZ tarafından %50 ile sınırlandırılır, jeneratörün zamanlama elemanlarıdır. Güç kaynağı DA1, VD5, C5, C6, R6 zinciri tarafından sağlanır. Direnç R6, jeneratörün başlatılması sırasında voltaj sağlamak için tasarlanmıştır, ardından LI, VD5 aracılığıyla voltaj geri beslemesi etkinleştirilir. Bu geri besleme, geri dönüş modunda çalışan çıkış bobinindeki ek bir sargıdan elde edilir. Jeneratöre güç verilmesine ek olarak, VD4, Cl, Rl, R2 zinciri üzerinden geri besleme gerilimi, DA1 gerilim geri besleme girişine (pim 2) beslenir. R3 ve C2 aracılığıyla, geri besleme döngüsünün kararlılığını garanti eden bir telafi sağlanır.

Bu şema temelinde, diğer çıkış parametreleriyle anahtarlama stabilizatörleri oluşturmak mümkündür.

Anahtarlamalı güç kaynağı, giriş voltajını gerekli değere dönüştürmek için kullanılır. iç elemanlar cihazlar. Yaygınlaşan darbeli kaynakların bir diğer adı da invertörlerdir.

Ne olduğunu?

Evirici, AC giriş voltajının çift dönüşümünü kullanan ikincil bir güç kaynağıdır. Çıkış parametrelerinin değeri, darbelerin süresi (genişliği) ve bazı durumlarda tekrarlanma sıklığı değiştirilerek düzenlenir. Bu tip modülasyon darbe genişlik modülasyonu olarak adlandırılır.

Anahtarlamalı bir güç kaynağının çalışma prensibi

İnvertörün çalışması, birincil voltajın doğrultulmasına ve bunun bir dizi yüksek frekanslı darbeye dönüştürülmesine dayanır. Bu, geleneksel bir transformatörden farklıdır. Bloğun çıkış voltajı, darbelerin parametrelerini ayarlamanıza izin veren negatif bir geri besleme sinyali oluşturmak için kullanılır. Darbe genişliğini kontrol ederek, çıkış parametrelerinin, voltajın veya akımın stabilizasyonunu ve ayarlanmasını organize etmek kolaydır. Yani hem voltaj dengeleyici hem de akım dengeleyici olabilir.

Anahtarlamalı güç kaynağının nasıl çalıştığına bağlı olarak çıkış değerlerinin sayısı ve polaritesi çok farklı olabilir.

Güç kaynağı çeşitleri

Yapı şemalarında farklılık gösteren çeşitli tipte invertörler kullanılmıştır:

• transformatörsüz;
• transformatör

İlki, darbe dizisinin doğrudan cihazın çıkış doğrultucusuna ve yumuşatma filtresine gitmesi bakımından farklılık gösterir. Böyle bir şema minimum bileşene sahiptir. Basit bir invertör, özel bir entegre devre içerir - bir darbe genişliği üreteci.

Trafosuz cihazların dezavantajlarından başlıcası, şebekeden galvanik izolasyonlarının olmaması ve şok tehlikesi oluşturabilmeleridir. Elektrik şoku. Ayrıca genellikle küçük bir güce sahiptirler ve çıkış voltajının sadece 1 değerini verirler.

Daha yaygın olanı, transformatörün birincil sargısına yüksek frekanslı bir darbe treninin beslendiği transformatör cihazlarıdır. İstediğiniz kadar ikincil sargı olabilir, bu da birkaç çıkış voltajı üretmenize izin verir. Her sekonder sargı kendi doğrultucu ve yumuşatma filtresi ile yüklenir.

Herhangi bir bilgisayar için güçlü bir anahtarlama güç kaynağı, yüksek güvenilirlik ve güvenliğe sahip bir şemaya göre oluşturulmuştur. Geri besleme sinyali için burada 5 veya 12 Volt'luk bir voltaj kullanılır, çünkü bu değerler en doğru stabilizasyonu gerektirir.

Yüksek frekanslı voltajı (50 Hz yerine onlarca kilohertz) dönüştürmek için transformatörlerin kullanılması, boyutlarını ve ağırlıklarını birçok kez azaltmayı ve elektrik demiri değil, çekirdek malzeme olarak yüksek zorlayıcı kuvvete sahip ferromanyetik malzemeleri kullanmayı mümkün kıldı ( manyetik devre).

DC dönüştürücüler ayrıca darbe genişlik modülasyonu temelinde oluşturulur. İnverter devreleri kullanılmadan, dönüşüm büyük zorluklarla ilişkilendirildi.

PSU şeması

Bir darbe dönüştürücünün en yaygın konfigürasyonunun devresi şunları içerir:

• ağ gürültüsü bastırma filtresi;
• doğrultucu;
• yumuşatma filtresi;
• darbe genişliği dönüştürücü;
• anahtar transistörler;
• çıkış yüksek frekanslı transformatör;
• çıkış doğrultucular;
• bireysel ve grup filtreleri çıktı.

Gürültü bastırma filtresinin amacı, cihazın çalışmasından şebekeye karışmayı geciktirmektir. Anahtarlamalı güç yarı iletken elemanlarına geniş bir frekans aralığında kısa süreli darbelerin oluşturulması eşlik edebilir. Bu nedenle, burada filtreleme ünitelerinin geçiş kondansatörleri olarak bu amaç için özel olarak tasarlanmış elemanların kullanılması gereklidir.

Doğrultucu, giriş AC voltajını DC'ye dönüştürmek için kullanılır ve bir sonraki yumuşatma filtresi, doğrultulmuş voltajın dalgalanmasını ortadan kaldırır.

Kullanıldığı durumda, doğrultucu ve filtre gereksiz hale gelir ve gürültü filtresi devrelerini geçen giriş sinyali doğrudan PWM olarak kısaltılan darbe genişliği dönüştürücüsüne (modülatör) beslenir.

PWM, anahtarlamalı güç kaynağı devresinin en karmaşık parçasıdır. Görevi şunları içerir:

• yüksek frekanslı darbelerin üretimi;
• bloğun çıkış parametrelerinin kontrolü ve geri besleme sinyaline göre darbe dizisinin düzeltilmesi;
• kontrol ve aşırı yük koruması.

PWM sinyali, bir köprü veya yarım köprü devresine bağlı güçlü anahtar transistörlerin kontrol çıkışlarına beslenir. Transistörlerin güç çıkışları, yüksek frekanslı çıkış transformatörünün birincil sargısına yüklenir. Geleneksel olanlar yerine, bağlantılarda düşük voltaj düşüşü ve yüksek hız ile ayırt edilen IGBT veya MOSFET transistörleri kullanılır. Geliştirilmiş transistör parametreleri, aynı boyutlarla güç kaybını azaltmaya yardımcı olur ve teknik parametreler tasarımlar.

Çıkış darbe transformatörü, klasik olanla aynı dönüştürme ilkesini kullanır. Bir istisna, daha yüksek bir frekansta çalışmaktır. Sonuç olarak, aynı iletilen güce sahip yüksek frekanslı transformatörler daha küçük boyutlara sahiptir.

Sekonder sargıdan gelen voltaj (birkaç tane olabilir) çıkış doğrultucularına verilir. Giriş doğrultucudan farklı olarak, ikincil devre doğrultucu diyotları arttırılmış olmalıdır. çalışma frekansı. Schottky diyotları, devrenin bu bölümünde en iyi sonucu verir. Geleneksel olanlara göre avantajları:

• yüksek çalışma frekansı;
• azaltılmış kapasitans pn geçiş;
• küçük voltaj düşüşü.

Anahtarlamalı güç kaynağının çıkış filtresinin amacı, doğrultulmuş çıkış voltajının dalgalanmasını gerekli minimuma indirmektir. Nabız frekansınınkinden çok daha yüksek olduğu için şebeke gerilimi, o zaman kapasitörlerin kapasitansının ve bobinlerin endüktansının büyük değerlerine gerek yoktur.

Anahtarlama güç kaynağının kapsamı

Çoğu durumda yarı iletken stabilizatörlü geleneksel transformatörler yerine anahtarlamalı voltaj dönüştürücüler kullanılır. Aynı güçte, invertörler daha küçük Genel boyutları ve kütle, yüksek güvenilirlik ve en önemlisi daha yüksek verimlilik ve geniş bir giriş voltajı aralığında çalışma yeteneği. Ve karşılaştırılabilir boyutlarla maksimum güç invertör birkaç kat daha yüksektir.

Doğrudan voltaj dönüşümü gibi bir alanda, darbeli kaynakların pratik olarak alternatif bir değişimi yoktur ve sadece voltajı düşürmek için değil, aynı zamanda polarite değişikliği düzenlemek için artan bir voltaj üretmek için de çalışabilirler. Yüksek frekans dönüşümler, çıktı parametrelerinin filtrelenmesini ve dengelenmesini büyük ölçüde kolaylaştırır.

Özelleştirilmiş küçük boyutlu invertörler Entegre devreler olarak kullanılır şarj cihazları her türlü gadget ve güvenilirlikleri, şarj ünitesinin hizmet ömrünün bir mobil cihazın çalışma süresini birkaç kez aşabileceği şekildedir.

Açmak için 12 Volt güç sürücüleri LED kaynakları aydınlatma da darbeli bir devre üzerine inşa edilmiştir.

Kendi elinizle bir anahtarlama güç kaynağı nasıl yapılır

İnvertörler, özellikle güçlü olanlar, karmaşık devrelere sahiptir ve sadece deneyimli radyo amatörleri tarafından tekrarlanabilir. Ağ güç kaynaklarının kendi kendine montajı için, özel PWM denetleyici yongaları kullanan basit düşük güçlü devreler önerebiliriz. Bu tür IC'ler az sayıda çemberleme elemanına sahiptir ve işe yaramıştır. tipik şemalar neredeyse hiç ayar ve ayar gerektirmeyen kapanımlar.

Ev yapımı yapılarla çalışırken veya endüstriyel cihazları onarırken, devrenin bir kısmının her zaman ağın potansiyelinde olacağı unutulmamalıdır, bu nedenle güvenlik önlemlerine uyulmalıdır.

Burada onu bir pençe ile tutmak kesinlikle imkansız ... Şey, onu bir ip üzerinde sürüklemek dışında kesinlikle yürüyüşe çıkarmayacaksın. İşte ilk eksi - çok ağır. Sıradaki transistör. Hem düşük bir ağla hem de artan bir ağla çalışması için kararlı bir çıkış voltajı gibi süper-duper parametrelere ihtiyacımız varsa, transistör kesinlikle en korkunç koşullarda üzerinde olduğu bir radyatörde olacaktır. kendimiz için omlet kızartmak ve bıyıklı evcil hayvanlar için balıkları çözmek mümkün olacak (Bay! .. bir şey duydum mu?) Yani, doğrusal IP'nin ikinci eksi düşük verimlilik ve güçlü ısı. Bu iki ana dezavantajdan dolayı, lineer güç kaynakları genellikle anahtarlamalı olanlarla değiştirilir.

Yani iki numara! Sırada biz varız - dürtü IP

Figür 3 Darbe IP'si

İlk bakışta, şema daha karmaşık görünüyor. Evet, daha fazla detay var :) Bunların hepsi 5x10cm'lik küçük bir fular üzerinde küçülüyor ve 100 gr'ı geçmiyor, ama ne diyeyim! Fotoğrafları gör! Bunlar iki adet 60W güç kaynağıdır. Sol - doğrusal, sağ - darbe.

Şekil 4 60 W lineer ve anahtarlamalı güç kaynakları

"Pekala, peki, peki... müziği durdurun!!! Ve o dökme demir parçası nerede? - sen sor. Soğutucudaki transistör nereye gitti? Ah, kardeşim, işte her şey nasıl çarpık ...
Açıklarım. Büyük dökme demir parçayı küçük bir transformatörle değiştirdik. Büyük bir soğutucu üzerinde bir transistöre hiç ihtiyaç yoktur - çıkış voltajı farklı bir şekilde stabilize edilir, bu da küçük bir soğutucu üzerinde küçük bir transistör gerektirir. Evet, artı her şey, küçük pulsörün içinde olmayan kısa devre koruması var " büyük kardeş»:) Peki kimi yürüyüşe çıkaracağız? Tabii ki, küçük ama uzak!
Şimdi terminolojiye girelim.

Anahtarlama güç kaynağı (SMPS)- Elektrik enerjisini dönüştürmenin darbe (anahtarlama) ilkesine dayanan güç kaynaklarının genel adı. SMPS sınıflandırması iki alt tipe ayrılır:

- dönüştürücü- Birincil ve ikincil parçaların ayrılmasıyla güç kaynağı. Yükseltebilir, alçalabilir ... her neyse. Girişte ve çıkışta herhangi bir voltaj olabilir - çok. Ancak zorunlu olarak birincil ve ikincil parçaların aralarında ortak bir tel yoktur. Bu galvanik izolasyondur. Dönüştürücü stabilize edilmiş veya edilmemiş olabilir. Ama tekrar ediyorum, ayrıştırma gerekli!

Şekilde bir dönüştürücü örneği verilmiştir:

Şekil 5 Genel şema dönüştürücü

Çalışma prensibi basittir - kontrol ünitesinden gelen sinyallere göre anahtar transistör, enerjiyi transformatöre pompalar, transformatör onu dönüştürür, yani bire bir, ikincil diyotu düşürür, arttırır veya basitçe aktarır bu dönüştürülmüş enerjiyi düzeltir, kapasitör onu düzleştirir, böylece voltaj eşit ve titreşimsiz olur. Dönüştürücülere örnek olarak ana güç kaynakları verilebilir. Herşey. Güvenlik için, şebeke voltajının hiçbir durumda güç kaynağının çıkışına iletilmemesi gerekir, aksi takdirde birinin kuyruğu kızarır, saçlar uçta durur ve bıyık bir düğüme bağlanır.

- stabilizatör- İşte karışıklık burada başlayacak :) Bu, birincil ve ikincil parçalar arasında ortak bir kabloya sahip bir güç kaynağıdır. Yani bir girişi (artı ve toprak) ve bir çıkışı (artı ve toprak) vardır. Ve giriş ve çıkıştaki arazi aynı. Stabilizatörler, makalelerde tartışacağım üç türe ayrılır: kademeli, kademeli ve ters çevirme. Stabilizatörler ayarlanabilir, regüle edilmemiştir. Evet, stabilizatör tipi, stabilizasyonu olmayan SMPS'yi içerir, ancak topraklama kablosu hala yaygındır. Planlarına da bakacağız :)

Stabilizatör örnekleri - bakın:

Şekil 6 Stabilizatörün genel şeması

Bu şey biraz farklı çalışıyor: Anahtar transistör hala transformatöre enerji pompalıyor, nasıl yapılacağı - kontrol ünitesi bunu tavsiye ediyor, ancak o zaman hiç de öyle değil. İndüktör, transistör açıkken enerjiyi kendi içinde depolar. Transistör kapandığında, indüktörden geçen akım daha fazla akmak ister, dönüş diyotu olarak adlandırılan D1 diyotu buna yardımcı olur. Akım düştüğünde transistör tekrar açılır ve işlem devam eder. Kapasitör C2 hala dalgalanmaları düzeltiyor. Biraz belirsiz, ancak programları ve çalışma modlarını daha sonra ele alacağız. Şimdiye kadar, bu sadece bir teori.

Görüldüğü gibi giriş ve çıkıştaki ortak kablo aynı ortak kablodur. Bağlantı kopukluğu yok. Örnekler çok sayıda "24V / 12V", "12V / 5V" vb. Voltajı minimum ısı kaybıyla ve mümkün olduğunca küçük düşürmeniz gereken her yerde.