Pagpapalit ng Power Supplies — Mga Pangkalahatang Prinsipyo, Mga Kalamangan at Kahinaan

Ngayon, mahirap na makahanap ng isang transpormer na bakal sa anumang kagamitan sa bahay o suplay ng kuryente. Noong 1990s, nagsimula silang mabilis na lumabo sa nakaraan, na nagbibigay-daan sa pagpapalit ng mga converter o pagpapalit ng mga suplay ng kuryente (pinaikling SMPS).

Ang pagpapalit ng mga power supply ay higit sa mga transformer sa mga tuntunin ng laki, kalidad ng nagresultang boltahe ng DC, may malawak na mga opsyon para sa pag-regulate ng output boltahe at kasalukuyang, at ayon sa kaugalian ay nilagyan ng proteksyon sa labis na karga ng output. At bagama't pinaniniwalaan na ang pagpapalit ng mga suplay ng kuryente ay ang mga pangunahing tagapagbigay ng panghihimasok sa network ng sambahayan, ang malawakang paggamit ng mga ito ay hindi maibabalik.

Supply ng transformer:

Paglipat ng kasalukuyang:

Ang pagpapalit ng mga power supply ay may utang sa lahat ng dako sa mga switch ng semiconductor— field effect transistors at Diode Schottky… Ito ang field-effect transistor, na nakikipagtulungan sa isang choke o transpormer, ang puso ng bawat modernong switching power supply: sa mga inverter, welding machine, uninterruptible power supply, built-in na power supply para sa mga TV, monitor, atbp. — Sa ngayon, ang mga circuit ng conversion ng pulso lamang ang ginagamit halos lahat ng dako ng boltahe.

Ang pangkalahatang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang pulse converter ay batay sa batas ng electromagnetic induction at katulad nito sa bawat transpormer… Ang pagkakaiba lang ay ang isang alternating boltahe na may dalas ng mains na 50 Hz ay ​​direktang inilalapat sa pangunahing paikot-ikot ng isang maginoo na transformer ng mains at direktang na-convert (pagkatapos, kung kinakailangan, itinutuwid), at sa isang switching power supply, ang boltahe ng mains ay unang itinutuwid at iko-convert sa DC at pagkatapos ay iko-convert sa isang pulso upang higit pang madagdagan o bawasan gamit ang isang espesyal na mataas na frequency (kumpara sa 50 hertz mains) na circuit.

Ang switching power supply circuit ay kinabibilangan ng ilang pangunahing bahagi: isang mains rectifier, isang switch (o switch), isang transpormer (o choke), isang output rectifier, isang control unit, at isang stabilization at protection unit. Ang rectifier, switch at transpormer (choke) ay bumubuo sa batayan ng bahagi ng kapangyarihan ng SMPS circuit, habang ang mga elektronikong bloke (kabilang ang PWM controller) ay nabibilang sa tinatawag na driver.

Kaya, ang mains boltahe ay pinapakain sa pamamagitan ng rectifier sa kapasitor ng mains filter, kung saan sa ganitong paraan ang isang pare-parehong boltahe ay nakuha, ang maximum na kung saan ay mula 305 hanggang 340 volts, depende sa kasalukuyang average na halaga ng mains boltahe ( mula 215 hanggang 240 volts).

Ang naayos na boltahe ay inilalapat sa pangunahing paikot-ikot ng transpormer (mabulunan) sa anyo ng mga pulso, ang dalas ng pag-uulit na karaniwang tinutukoy ng key control circuit, at ang tagal nito ay tinutukoy ng average na kasalukuyang ng ibinibigay na pagkarga. .

Ang isang switch na may dalas ng ilang sampu hanggang ilang daang kilohertz ay nagkokonekta at nagdidiskonekta sa pangunahing paikot-ikot ng transpormer o sumakal sa filter capacitor, sa gayon ay binabaligtad ang magnetization ng transpormer o choke core.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng isang transpormer at isang choke: sa isang choke, ang mga yugto ng pag-iimbak ng enerhiya mula sa pinagmulan hanggang sa core at paglilipat ng enerhiya mula sa core sa pamamagitan ng paikot-ikot sa load ay pinaghihiwalay sa oras, habang sa isang transpormer ito ay nangyayari nang sabay-sabay.

Ang choke ay ginagamit sa mga converter na walang galvanic isolation ng mga topologies: boost - boost, step - down, pati na rin sa mga converter na may galvanic isolation ng reverse topology. Ang transpormer ay ginagamit sa mga converter na may galvanic isolation ng mga sumusunod na topologies: bridge-full-bridge, half-bridge-half-bridge, push-pull-push-pull, forward-forward.

Ang switch ay maaaring iisa (buck-up converter, forward converter, boost o buck converter na walang galvanic isolation) o ang power section ay maaaring magsama ng ilang switch (half-bridge, bridge, push).

Ang control circuit ng (mga) switch ay tumatanggap mula sa output ng source ng feedback signal para sa boltahe o para sa boltahe at kasalukuyang ng load, alinsunod sa halaga ng signal na ito, ang lapad (duty cycle) ng pulso, na kinokontrol ang tagal ng conductive state ng switch ay awtomatikong nababagay.

Ang output ay nakaayos tulad ng sumusunod. Mula sa pangalawang paikot-ikot ng transpormer o inductor, o mula sa solong paikot-ikot ng inductor (kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang converter na walang galvanic isolation), sa pamamagitan ng Schottky diodes ng isang full-wave rectifier, isang pulsed boltahe ang ibinibigay sa filter. kapasitor.

Mayroon ding divider ng boltahe kung saan natatanggap ang signal ng feedback ng boltahe, at maaaring mayroon ding kasalukuyang sensor. Ang load ay konektado sa filter capacitor sa pamamagitan ng isang karagdagang output low-pass filter o direkta.