1. Przegląd zasilacza impulsowego
Przełączanie zasilaniato urządzenie do konwersji energii elektrycznej o wysokiej częstotliwości, znane również jako zasilacz impulsowy lub konwerter przełączający. Zamienia napięcie wejściowe na sygnał impulsowy o wysokiej częstotliwości za pośrednictwem szybkiej lampy przełączającej, a następnie przekształca energię elektryczną z jednej postaci w drugą poprzez przetwarzanietransformator, obwód prostownika i obwód filtrujący, a na koniec uzyskuje stabilne napięcie prądu stałego o niskim tętnieniu dla zasilania.
Zasilacze impulsowe mają zalety wysokiej wydajności, dobrej stabilności, niewielkich rozmiarów, lekkości, wysokiej niezawodności i można je dostosować do różnych potrzeb zasilania sprzętu.
Zasilacze impulsowe znalazły szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, w tym w automatyce przemysłowej, komunikacji i nowej energii. W dziedzinie automatyki przemysłowej zasilacz impulsowy zapewnia stabilne wsparcie zasilania dla różnych urządzeń automatyki, aby zapewnić ich wydajną i stabilną pracę.
W dziedzinie komunikacji zasilacz impulsowy jest szeroko stosowany w bezprzewodowych stacjach bazowych, sprzęcie sieciowym itp., aby zapewnić stabilność transmisji sygnału w systemie komunikacyjnym i poprawić jakość komunikacji. W obszarze nowej energii, zasilacze impulsowe odgrywają kluczową rolę w systemach energetyki słonecznej i wiatrowej, pomagając w efektywnym wykorzystaniu energii odnawialnej.
Zasilacz impulsowy składa się z grubsza z czterech głównych elementów: obwodu wejściowego, konwertera, obwodu sterującego i obwodu wyjściowego. Poniżej znajduje się typowy schemat blokowy zasilacza impulsowego. Opanowanie jest dla nas ważne, aby zrozumieć zasilacz impulsowy.
2. Klasyfikacja zasilaczy impulsowych
Zasilacze impulsowe można klasyfikować według różnych standardów klasyfikacji. Poniżej przedstawiono kilka typowych metod klasyfikacji:
1. Klasyfikacja według rodzaju mocy wejściowej:
Zasilacz impulsowy AC-DC: konwertuje prąd przemienny na prąd stały.
Zasilacz impulsowy DC-DC: przekształca moc prądu stałego na inne napięcie prądu stałego.
2. Klasyfikacja według trybu pracy:
Zasilacz impulsowy z pojedynczym zakończeniem: ma tylko jedną rurkę przełączającą, odpowiedni do zastosowań o małej mocy.
Dwustronny zasilacz impulsowy: posiada dwie rurki przełączające, odpowiedni do zastosowań o dużej mocy.
3. Klasyfikacja według topologii:
Zgodnie z topologią można go z grubsza podzielić na Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback, Forward, dwa tranzystory do przodu, Push-Pull, Half Bridge, Full Bridge itp. Te metody klasyfikacji to tylko część z nich. Zasilacze impulsowe można również klasyfikować bardziej szczegółowo według innych specyficznych wymagań i zastosowań.
Następnie przedstawimy powszechnie używane metody Flyback i Forward. Forward i flyback to dwie różne technologie zasilaczy impulsowych. Zasilacz przełączający do przodu odnosi się do zasilacza impulsowego, który wykorzystuje transformator wysokiej częstotliwości do przodu do izolowania sprzężonej energii, a odpowiedni zasilacz przełączający typu flyback to zasilacz przełączający typu flyback.
2.1 Zasilanie impulsowe do przodu
Zasilacz impulsowy w strukturze jest bardziej złożony, ale moc wyjściowa jest bardzo wysoka, odpowiednia dla zasilaczy impulsowych o mocy 100 W-300 W, powszechnie stosowanych w niskonapięciowych i wysokoprądowych zasilaczach impulsowych, szerzej stosowanych.
Jak pokazano na poniższym rysunku, w przypadku zasilania impulsowego w kierunku przewodzenia, szczególnie gdy lampa przełączająca jest włączona, transformator wyjściowy działa jako ośrodek bezpośrednio sprzężony z energią pola magnetycznego, energia elektryczna i energia magnetyczna są wzajemnie przekształcane, tak że wejście i wyjście jednocześnie.
Istnieją również niedociągnięcia w codziennym zastosowaniu: takie jak konieczność zwiększenia uzwojenia potencjału odwrotnego (aby zapobiec generowaniu uzwojenia pierwotnego transformatora przez potencjał odwrotny do przebicia lampy przełączającej), zastosowanie więcej niż jednej cewki wtórnej do filtrowania magazynowania energii, więc w porównaniu z zasilaczem impulsowym typu flyback jego koszt jest wyższy, a objętość transformatora zasilacza przełączającego do przodu jest większa niż objętość transformatora zasilacza impulsowego typu flyback jest większa.
Zasilanie przełączające do przodu
2.2 Zasilacz impulsowy typu flyback
Jak pokazano na poniższym rysunku, zasilacz impulsowy typu flyback oznacza zasilacz impulsowy, który wykorzystuje transformator wysokiej częstotliwości typu flyback do izolowania obwodów wejściowych i wyjściowych. Jego transformator nie tylko odgrywa rolę przekształcania napięcia w celu przesyłania energii, ale także odgrywa rolę cewki magazynującej energię. Dlatego transformator typu flyback jest podobny do konstrukcji cewki indukcyjnej. Wszystkie obwody są stosunkowo proste i łatwe do kontrolowania. Flyback jest szeroko stosowany w zastosowaniach o niskim poborze mocy 5 W-100 W.
W przypadku zasilacza impulsowego typu flyback, po włączeniu rurki przełączającej, prąd pierwotnej cewki indukcyjnej transformatora wzrasta. Ponieważ cewka wyjściowa obwodu flyback ma przeciwne końce, dioda wyjściowa jest wyłączona, transformator magazynuje energię, a obciążenie jest zasilane energią przez kondensator wyjściowy. Po wyłączeniu rury przełączającej napięcie indukcyjne pierwotnej cewki indukcyjnej transformatora zostaje odwrócone. W tym momencie włącza się dioda wyjściowa, a energia transformatora jest dostarczana do obciążenia przez diodę podczas ładowania kondensatora.
Zasilacz impulsowy typu flyback
Z porównania widać, że transformator wzbudzenia przewodowego pełni jedynie funkcję transformatora, a całość można uznać za obwód buck z transformatorem. Transformator typu flyback można uznać za cewkę indukcyjną z funkcją transformatora, jest to obwód buck-boost. Ogólnie rzecz biorąc, zasada działania funkcji flyback do przodu jest inna, praca do przodu jest pracą pierwotną, pracą wtórną, wtórna nie działa z cewką prądową w celu odnowienia prądu, ogólnie w trybie CCM.
Współczynnik mocy na ogół nie jest wysoki, a wejście i wyjście oraz zmienny cykl pracy są proporcjonalne. Flyback to podstawowa praca, wtórna nie działa, obie strony niezależnie, ogólnie tryb DCM, ale indukcyjność transformatora będzie stosunkowo mała i trzeba dodać szczelinę powietrzną, więc zwykle nadaje się do małej i średniej mocy.
Transformator przewodzenia jest idealny, nie ma magazynowania energii, ale ponieważ indukcyjność wzbudzenia ma wartość skończoną, prąd wzbudzenia powoduje, że rdzeń będzie duży, aby uniknąć nasycenia strumienia, transformator potrzebuje uzwojenia pomocniczego do resetowania strumienia.
Transformator typu flyback można postrzegać jako formę sprzężonej indukcyjności, w której indukcyjność najpierw magazynuje energię, a następnie jest rozładowywana, ze względu na napięcia wejściowe i wyjściowe transformatora typu flyback o przeciwnej polaryzacji, więc gdy rura przełączająca jest odłączona, uzwojenie wtórne może zapewnićrdzeń magnetycznyz napięciem resetującym, dzięki czemu transformator flyback nie musi dodawać dodatkowego uzwojenia resetującego strumień.
Czas publikacji: 29 września 2024 r