Phân loại nguồn điện chuyển mạch, giải thích chi tiết về nguồn điện AD/DC và DC/DC.
Phân loại nguồn điện chuyển mạch
Lĩnh vực kỹ thuật cung cấp năng lượng chuyển mạch của con người là phát triển các thiết bị điện tử công suất liên quan đồng thời phát triển công nghệ chuyển đổi tần số chuyển mạch. Cả hai cùng thúc đẩy phát triển nguồn điện chuyển mạch theo hướng nhẹ, nhỏ, mỏng, độ ồn thấp, độ tin cậy cao và chống nhiễu với tốc độ tăng trưởng hàng năm trên hai con số. Nguồn điện chuyển mạch có thể được chia thành hai loại: AC/DC và DC/DC. Bộ chuyển đổi DC/DC đã được mô-đun hóa, công nghệ thiết kế và quy trình sản xuất đã được hoàn thiện và tiêu chuẩn hóa trong và ngoài nước và được người dùng công nhận. Tuy nhiên, việc mô đun hóa AC/DC đã gặp phải những vấn đề kỹ thuật và công nghệ sản xuất phức tạp hơn trong quá trình mô đun hóa vì những đặc điểm riêng của nó. Cấu trúc và đặc điểm của hai loại nguồn điện chuyển mạch được mô tả dưới đây.
2.1 Chuyển đổi DC/DC
Chuyển đổi DC/DC là chuyển đổi điện áp DC cố định thành điện áp DC thay đổi, còn được gọi là cắt DC. Chopper hoạt động theo hai cách, một là chế độ điều chế độ rộng xung Ts không thay đổi, thay đổi ton (phổ quát), hai là chế độ điều chế tần số ton không thay đổi, thay đổi Ts (dễ bị nhiễu). Mạch cụ thể của nó bao gồm các loại sau:
(1) Bộ ngắt mạch giảm áp Buck, có điện áp trung bình đầu ra Uo nhỏ hơn điện áp đầu vào Ui và có cùng cực tính.
(2) Bộ cắt tăng cường mạch tăng áp, có điện áp trung bình đầu ra Uo lớn hơn điện áp đầu vào Ui và cực tính giống nhau.
(3) Bộ ngắt mạch Buck-Boost hoặc bộ điều chỉnh tăng áp, có điện áp trung bình đầu ra Uo lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp đầu vào Ui, với cực tính ngược lại và truyền cảm ứng.
(4) Bộ ngắt mạch tăng áp hoặc giảm dần mạch Cuk, có điện áp trung bình đầu ra Uo lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp đầu vào UI, với cực tính ngược lại và truyền điện dung.
Ngày nay, công nghệ chuyển mạch mềm đã có bước nhảy vọt về chất lượng DC/DC. Nhiều bộ chuyển đổi DC/DC chuyển mạch mềm ECI do Công ty VICOR tại Hoa Kỳ thiết kế và sản xuất có * công suất đầu ra lớn 300W, 600W và 800W, mật độ công suất tương ứng là (6, 2, 10, 17)W/cm3, và hiệu suất là (80-90)%. Mô-đun nguồn chuyển mạch tần số cao dòng RM với công nghệ chuyển mạch mềm được Công ty NemiaLambda của Nhật Bản giới thiệu gần đây có tần số chuyển mạch (200~300)kHz và mật độ công suất 27 W/cm3. Bộ chỉnh lưu đồng bộ (MOS-FET thay vì diode Schottky) được sử dụng, giúp cải thiện hiệu suất của toàn mạch lên 90%.
2.2 Chuyển đổi AC/DC
Bộ chuyển đổi AC/DC chuyển đổi AC thành DC và hướng dòng điện của nó có thể là hai chiều. Dòng điện từ nguồn đến tải được gọi là "bộ chỉnh lưu" và dòng điện từ tải đến nguồn điện được gọi là "biến tần hoạt động". Đầu vào của bộ chuyển đổi AC/DC là AC 50/60Hz nên phải chỉnh lưu và lọc nên cần một tụ lọc tương đối lớn. Đồng thời, do hạn chế của các tiêu chuẩn (như UL, CCEE, v.v.) và hướng dẫn EMC (như IEC, FCC, CSA), bộ lọc EMC phải được bổ sung vào phía đầu vào AC và các thành phần phù hợp với tiêu chuẩn đầu tiên. phải sử dụng tiêu chuẩn này để hạn chế việc thu nhỏ nguồn điện AC/DC. Do hoạt động chuyển đổi tần số cao, điện áp cao và dòng điện cao bên trong, việc giải quyết vấn đề tương thích điện từ EMC trở nên khó khăn hơn, điều này cũng đặt ra các yêu cầu cao đối với thiết kế mạch lắp đặt mật độ cao bên trong. Vì lý do tương tự, công tắc điện áp cao và dòng điện cao làm tăng mức tiêu thụ điện năng và hạn chế quá trình mô đun hóa bộ chuyển đổi AC/DC. Vì vậy, phương pháp thiết kế tối ưu hóa hệ thống điện phải được áp dụng để đạt được mức độ hài lòng nhất định.
Chuyển đổi AC/DC có thể được chia thành mạch nửa sóng và mạch toàn sóng theo chế độ nối dây của mạch. Theo số lượng pha điện, nó có thể được chia thành một pha, ba pha và nhiều pha. Theo góc phần tư làm việc của mạch, nó có thể được chia thành một góc phần tư, hai góc phần tư, ba góc phần tư và bốn góc phần tư.
