Program, zasada działania pulsacyjnego zasilania

Wszelkie zasilanie jest urządzeniem, które zapewnia tworzenie mocy wtórnej za pomocą dodatkowych elementów elektrycznych. Mówiąc najprościej, zasilacz służy do konwersji napięcia z jednego gatunku na inny, według wartości nominalnej lub innych cech. Istnieją dwie duże klasy takich konwerterów:

• Transformatory analogowe za pomocą napięcia do transformacji napięcia;
• jednostki zasilające (falowniki) typu pulsacyjnego.

Pierwszy typ jest znany od dłuższego czasu, pomimo ciągłej poprawy, bloki zasilania transformatora mają szereg ograniczeń, które są przezwyciężone przez urządzenia pulsowane. Zasada działania jest inna, różnice są fundamentalne, ale wielu nie widzi różnicy między konwerterami transformatora i impulsem. Postaramy się wyjaśnić ten problem, rozważając zasadę pracy, zalety i wady, a także sfera używania pulsowanych zasilaczy. I oczywiście dotkniemy głównych różnic w stosunku do jednostek zasilających.

Co to jest

Uproszczony transformator BP może być reprezentowany w postaci obwodu składającego się z samego transformatora, prostownika, filtra do wygładzania parametrów napięcia wyjściowego i stabilizatora. Takie urządzenia mają dość prosty obwód, niedrogi i zapewniają niski poziom zakłóceń wyjściowych.

Ale mają poważne konstruktywne wady - duża waga i niska wydajność. Znaczna część energii jest przekształcana w termiczną, więc problem przegrzania takich urządzeń, szczególnie potężnych, jest jednym z najbardziej odpowiednich.

Zasada działania pulsacyjnego zasilacza dla początkujących można również wyjaśnić: opiera się również na użyciu transformatora, ale działa na bardzo wysokich częstotliwościach, około 1-100 kHz i ma znacznie mniejsze wymiary i masę. To z kolei sprawia, że ​​zadanie usuwania ciepła jest łatwe do wykonania. Funkcja filtrowania/stabilizacji napięcia wyjściowego jest uproszczona, ponieważ dla tego zadania używane są kondensatory o niskiej pojemności.

Ale kajdanki z falownikiem mają również wady - złożone obwody, wrażliwość na zakłócenia elektromagnetyczne. Jeśli chodzi o koszty, jest dość porównywalny z urządzeniami transformatorowymi.

Zasada działania zasilania pulsacyjnego (falownika)

Teraz spójrzmy na to, jak działa zasilacz impulsów, na poziomie półprofesjonalnym.

Główną funkcjonalnością urządzenia jest wyprostowanie właściwości napięcia pierwotnego z późniejszą transformacją w ciągłą sekwencję pulsów po częstotliwości znacznie wyższej niż nominalny 50 Hz. Jest to właśnie główna różnica od zasilacza typu transformatora. W urządzeniach falownika napięcie wyjściowe bezpośrednio wpływa na funkcjonowanie urządzenia poprzez sprzężenie zwrotne. Korzystając z charakterystyk impulsów, możliwe jest dokładniejsze regulacja stabilizacji napięcia wyjściowego, prądu i innych parametrów. W rzeczywistości zasilacz impulsu może być używany jako stabilizator, napięcie i prąd. W takim przypadku polaryzacja i liczba charakterystyk wyjściowych mogą się znacznie różnić, w zależności od konkretnej konstrukcji UPS.

Schematycznie opisujemy zasadę działania impulsowego BP.

Pierwszy blok urządzenia, prostownik, napięcie krajowe jest dostarczane z wartością nominalną 220 V, na transformatorze amplituda napięcia jest wygładzona, za którą odpowiedzialny jest filtr oparty na kondensatorze typu pojemnościowym. Następnym etapem jest prostowanie sygnału sinusoidalnego za pomocą mostu diodowego. Następnie napięcie sinusoidalne jest przekształcane w impulsy o wysokiej częstotliwości, podczas gdy można zastosować zasadę przedziału galwanicznego napięcia zasilania z wyjścia.

Jeżeli takie galwaniczne zniechęcenie jest obecne, sygnały o wysokiej częstotliwości zgodnie z zasadą sprzężenia zwrotnego są ponownie wysyłane do transformatora, który wykorzystuje je do wykonywania wymiany galwanicznej. Aby zwiększyć wydajność transformatora, stosuje się taką technikę, jak zwiększenie częstotliwości pracy.

Zasada sprzężenia zwrotnego falownika jest wdrażana poprzez interakcję 3 podstawowych łańcuchów:

• Kontroler SHIM jest odpowiedzialny za modulację modułu szerokopasmowego wejścia;
• Drugi element to kaskada kluczy zasilania, w tym tranzystory zebrane zgodnie ze specjalnymi schematami (schemat z punktem środkowym push -pull, mostem lub półpustem);
• Trzeci łańcuch jest w rzeczywistości transformatorem impulsów.

Odmiany pulsowanego zasilacza

Ogólnie rzecz biorąc, klasyfikacja UPS może obejmować wiele programów, ale rozważymy tylko dwa z nich:

• Urządzenia pulsacyjne Testransformer;
• Transformer Ups.

Zastanawialiśmy już, w jaki sposób falownik impulsowy różni się od zwykłego zasilania transformatora. Teraz możesz porozmawiać o różnicach między tymi dwiema odmianami konwerterów impulsowych.

W dawnych UPS, impulsy o wysokiej częstotliwości podążają za prostownikiem wyjściowym, a następnie - do komponentu końcowego, gładkiego filtra. Główną zaletą takiego schematu jest prostota projektu. Duża rola odgrywa generator szerokokadłub.

Główną wadą takich urządzeń jest brak galwanicznej wymiany, to znaczy sprzężenia zwrotnego z łańcucha dostaw. Z tego powodu poziom bezpieczeństwa dawnych bloków Byku nie jest tak wysoki - istnieje niebezpieczeństwo porażenia prądem o wysokiej częstotliwości. Dlatego zasilacze tego typu są wykonane w niskiej mocy.

PSU Transformer są bardziej powszechne. Istnieje galwaniczne rozwój: impulsy o wysokiej częstotliwości są podawane do bloku transformatora, do uzwojenia pierwotnego, podczas gdy liczba uzwojeń wtórnych jest nieograniczona. Innymi słowy, może istnieć wiele naprężeń wyjściowych, podczas gdy każde uzwojenie wtórne zawiera własną parę prostownika - filtra. Nie ma skarg na wydajność takiego pulsacyjnego zasilania, poziom bezpieczeństwa jest wysoki. To nie przypadek, że ten typ jest używany w komputerach. Tutaj, aby dostarczyć sygnał do transformatora zgodnie z galwaniczną wymianą, stosuje się napięcie 5/12 V, ponieważ poziom dokładności i stabilności do działania komponentów komputera wymaga bardzo wysokiego.

Wśród głównych różnic w zasilaczu impulsowym i klasycznym transformatorze jest zastosowanie impulsów o wysokiej częstotliwości zamiast standardowej 50 Hz. To rozwiązanie pozwoliło na zastosowanie stopów ferromagnetycznych zamiast odmian elektrycznych żelaza. Mają wysoką siłę przymusu, która dała możliwość wielokrotnego zmniejszenia masy i wielkości części transformatora i całego urządzenia.

Zastosowanie obwodów falownika znacznie uprościło zadanie przekształcenia napięcia i prądu, chociaż schematycznie jest znacznie bardziej skomplikowane niż analogi transformatorowe.

Schemat IBP

Zastanów się, jak nie jest najbardziej złożony zasilacz impulsu w najczęstszej konfiguracji:

• Filtr międzychodzący;
• prostownik diodowy;
• Filtr wygładzający;
• CIERŃ;
• blok tranzystorów kluczowych;
• Transformator o wysokiej częstotliwości;
• prostownicy;
• Filtry grupowe/indywidualne.

Strefa odpowiedzialności filtra zakłóceń obejmuje funkcję interferencji filtrowania, którego źródłem wyglądu jest sama zasilanie. Faktem jest, że użycie silnych składników półprzewodników często prowadzi do tworzenia impulsów krótkoterminowych obserwowanych w rozległym zakresie częstotliwości. Aby zmniejszyć ich wpływ na sygnał wyjściowy, używane są łańcuchy specjalnych kondensatorów, które służą jako filtr dla takich impulsów.

Celem prostownika diodowego jest transformacja napięcia naprzemiennego na wlotie bloku do stałego na wyjściu. Powstające pasożytnicze pulsacje wygładzają filtr zainstalowany przez schemat.

Jeśli urządzenie impulsowe zawiera stały przetwornik napięcia, prostownik i łańcuch filtra będą zbędne, ponieważ sygnał wejściowy zostanie wygładzony w sekcji filtra interpretacyjnego.

Konwerter szerokopasmowy -muls. Wykonuje kilka funkcji:

• generuje impulsy o wysokiej częstotliwości (od zabójcy do setek kHz);
• Na podstawie parametrów sygnału sprzężenia zwrotnego dostosowuje charakterystykę sekwencji impulsów na wyjściu;
• chroni schemat przed przeciążeniem.

W przypadku PWM impulsy są przekazywane kluczowym tranzystorom o dużej mocy, najczęściej wykonane zgodnie ze schematami mostu/pół minuta. Wnioski kluczowych tranzystorów są odbierane na uzwojeniu pierwotnym bloku transformatora. Jako podstawa elementarna, tranzystory typu MOSFET lub IGBT, różniący. Umożliwiło to zmniejszenie parametru rozproszonej mocy o tych samych wymiarach.

Jeśli chodzi o zasadę działania transformatora impulsowego, stosuje tę samą metodę transformacji, co klasyczny transformator BP. Jedyna, ale ważna różnica - działa na znacznie wyższych częstotliwościach. Umożliwiło to znaczne zmniejszenie masy i wielkości bloku przy tej samej mocy wyjściowej.

Od wtórnego uzwojenia transformatora (przypominamy, że może być kilka) impuls wchodzi do weekendowych prostowników. W przeciwieństwie do analogu na wlocie bloku, tutaj diody powinny zapewniać prace przy wysokich częstotliwościach. Najlepsze -job doodods radzą sobie z taką pracą. Są one ułożone w taki sposób, że zapewniają niewielką pojemność przejścia P-N, a zatem niewielki spadek napięcia z wysokim wskaźnikiem częstotliwości roboczej.

Ostatni element obwodu, filtr wyjściowy, wygładza pulsowanie prostego napięcia wchodzącego do wejścia. Ponieważ są to impulsy o wysokiej częstotliwości, nie ma potrzeby stosowania kondensatorów i cewek o dużej mocy.

Zakres UPS

Era klasycznego PSU Transformerów przechodzi w zapomnienie. Konwertery impulsów oparte na stabilizatorach półprzewodników wszędzie wypierają je wszędzie, ponieważ przy tej samej mocy wyjściowej charakteryzują się znacznie mniejszą wagą -są one bardziej niezawodne niż przeciwnicy analogowe i mają znacznie wyższą wydajność, umożliwiając zmniejszenie strat termicznych. Wreszcie, UPS może funkcjonować z napięciem wejściowym w szerokim zakresie wartości. Blok impulsów o tym samym rozmiarze co transformator ma wiele razy więcej mocy.

Obecnie w obszarach wymagających transformacji napięcia naprzemiennego w stałe stosuje się prawie tylko pulsacyjne falowniki, podczas gdy mogą one zapewnić wzrost stresu, który nie jest dostępny dla klasycznych bloków analogowych. Kolejną zaletą UPS jest możliwość zapewnienia zmiany polaryzacji napięcia wyjściowego. Praca przy wysokich częstotliwościach ułatwia funkcję stabilizacji/filtrowania impulsów wyjściowych.

Małe falowniki rozmiarowe zbudowane na wyspecjalizowanych mikrokrwiach są podstawą ładowania urządzeń wszelkiego rodzaju gadżetów mobilnych, a ich niezawodność jest taka, że ​​żywotność serwisowa znacznie przekracza zasoby urządzeń mobilnych. Wspomnialiśmy już o jednostkach zasilających komputer. Należy zauważyć, że zasada działania UPS jest wykorzystywana w 12-woltowych czynnikach zasilania LED.

Czy ten artykuł pomógł Ci dowiedzieć się, jaka jest zasada działania jednostki energii impulsowej? Jeśli coś pozostaje niezrozumiałe lub po prostu chcesz podziękować za informacje, czekamy na Ciebie w komentarzach.