Nguyên lý làm việc của chuyển đổi nguồn điện Ba điều kiện chuyển đổi nguồn điện
Nguyên lý hoạt động của bộ nguồn chuyển mạch Quá trình hoạt động của bộ nguồn chuyển mạch khá dễ hiểu. Trong nguồn cung cấp điện tuyến tính, bóng bán dẫn điện được chế tạo để hoạt động ở chế độ tuyến tính. Không giống như nguồn điện tuyến tính, nguồn điện chuyển đổi PWM làm cho bóng bán dẫn điện hoạt động ở trạng thái bật và tắt. , ở hai trạng thái này, tích vôn-ampe được thêm vào bóng bán dẫn công suất rất nhỏ (khi bật thì điện áp thấp và dòng điện lớn; khi tắt thì điện áp cao và dòng điện nhỏ) / vôn trên thiết bị công suất Tích số Ampe là tổn thất sinh ra trên thiết bị bán dẫn công suất.
Nguyên tắc làm việc của chuyển đổi nguồn điện
Quy trình làm việc của bộ nguồn chuyển đổi khá dễ hiểu. Trong nguồn điện tuyến tính, bóng bán dẫn điện được chế tạo để hoạt động ở chế độ tuyến tính. Không giống như nguồn điện tuyến tính, nguồn điện chuyển đổi pwm làm cho bóng bán dẫn điện hoạt động ở trạng thái bật và tắt. Ở trạng thái, sản phẩm vôn-ampe được thêm vào bóng bán dẫn công suất rất nhỏ (khi bật, điện áp thấp và dòng điện lớn; khi tắt, điện áp cao và dòng điện nhỏ). / tích vôn-ampe trên thiết bị nguồn là tổn thất bán dẫn nguồn phát sinh trên thiết bị. So với nguồn điện tuyến tính, quy trình làm việc hiệu quả hơn của nguồn điện chuyển mạch pwm đạt được bằng cách "cắt", tức là cắt điện áp DC đầu vào thành điện áp xung có biên độ bằng với biên độ điện áp đầu vào. Chu kỳ nhiệm vụ của xung được điều chỉnh bởi bộ điều khiển của nguồn điện chuyển mạch. Sau khi điện áp đầu vào được cắt thành sóng vuông AC, biên độ của nó có thể được tăng hoặc giảm thông qua một máy biến áp. Bằng cách tăng số cuộn dây thứ cấp của máy biến áp, số nhóm điện áp đầu ra có thể tăng lên. Cuối cùng, các dạng sóng AC này được chỉnh lưu và lọc để thu được điện áp đầu ra DC. Mục đích chính của bộ điều khiển là giữ cho điện áp đầu ra ổn định và hoạt động của nó rất giống với dạng tuyến tính của bộ điều khiển. Điều đó có nghĩa là, khối chức năng, tham chiếu điện áp và bộ khuếch đại sai số của bộ điều khiển có thể được thiết kế giống như của bộ điều chỉnh tuyến tính. Sự khác biệt giữa chúng là đầu ra của bộ khuếch đại lỗi (điện áp lỗi) đi qua một đơn vị chuyển đổi điện áp/độ rộng xung trước khi điều khiển bóng bán dẫn điện. Có hai chế độ làm việc chính của nguồn điện chuyển đổi: chuyển đổi chuyển tiếp và chuyển đổi tăng cường. Mặc dù sự sắp xếp của các bộ phận khác nhau của chúng rất nhỏ, nhưng quy trình làm việc rất khác nhau và mỗi bộ phận đều có những ưu điểm riêng trong các ứng dụng cụ thể.
Ba điều kiện chuyển đổi nguồn điện
công tắc
Điện tử công suất hoạt động ở trạng thái chuyển mạch chứ không phải trạng thái tuyến tính
Tân sô cao
Các thiết bị điện tử công suất hoạt động ở tần số cao thay vì tần số thấp gần với tần số công nghiệp
DC
Bộ nguồn chuyển đổi xuất ra DC thay vì AC và cũng có thể xuất ra AC tần số cao như máy biến áp điện tử
Phân loại nguồn điện chuyển mạch
Trong lĩnh vực chuyển đổi công nghệ cung cấp năng lượng, mọi người đang phát triển các thiết bị điện tử công suất liên quan và chuyển đổi công nghệ chuyển đổi tần số cùng một lúc. Cả hai thúc đẩy lẫn nhau để thúc đẩy việc cung cấp năng lượng chuyển mạch trở nên nhẹ, nhỏ, mỏng, độ ồn thấp, độ tin cậy cao, phát triển theo hướng chống nhiễu. Bộ nguồn chuyển mạch có thể được chia thành hai loại: AC/DC và DC/DC. Ngoài ra còn có AC/ACDC/AC như bộ biến tần. Bộ chuyển đổi DC/DC hiện đã được mô đun hóa, công nghệ thiết kế và quy trình sản xuất đã được hoàn thiện trong và ngoài nước. Việc tiêu chuẩn hóa đã được người dùng công nhận, nhưng việc mô đun hóa AC/DC, do các đặc điểm riêng của nó, gặp phải các vấn đề sản xuất quy trình và kỹ thuật phức tạp hơn trong quá trình mô đun hóa. Cấu trúc và đặc điểm của hai loại nguồn điện chuyển đổi được mô tả dưới đây.
Xu hướng phát triển của công nghệ cung cấp năng lượng chuyển mạch
Hướng phát triển của nguồn điện chuyển mạch là tần số cao, độ tin cậy cao, mức tiêu thụ thấp, tiếng ồn thấp, chống nhiễu và mô đun hóa. Do công nghệ chính của bộ nguồn chuyển mạch là nhẹ, nhỏ và mỏng, tần số cao, nên các nhà sản xuất bộ nguồn chuyển mạch lớn của nước ngoài cam kết phát triển đồng bộ các thành phần trí tuệ cao mới, đặc biệt là cải thiện tình trạng mất thiết bị chỉnh lưu thứ cấp, và trong vật liệu oxy (Mn? Zn) để tăng cường đổi mới khoa học và công nghệ nhằm cải thiện hiệu suất từ tính cao ở tần số cao và mật độ từ thông lớn (Bs), và việc thu nhỏ thiết bị cũng là một công nghệ then chốt. Việc áp dụng công nghệ SMT đã đạt được tiến bộ lớn trong việc chuyển đổi nguồn điện. Các thành phần được bố trí trên cả hai mặt của bảng mạch để đảm bảo rằng bộ nguồn chuyển mạch nhẹ, nhỏ và mỏng. Tần số cao của nguồn điện chuyển mạch chắc chắn sẽ đổi mới công nghệ chuyển mạch PWM truyền thống. Công nghệ chuyển mạch mềm của ZVS và ZCS đã trở thành công nghệ chủ đạo của nguồn điện chuyển mạch và hiệu quả làm việc của nguồn điện chuyển mạch đã được cải thiện rất nhiều. Đối với các chỉ số có độ tin cậy cao, các nhà sản xuất bộ nguồn chuyển mạch ở Hoa Kỳ giảm căng thẳng cho thiết bị bằng cách giảm dòng điện hoạt động và nhiệt độ đường giao nhau, giúp cải thiện đáng kể độ tin cậy của sản phẩm. Mô đun hóa là xu hướng chung trong sự phát triển của nguồn cung cấp năng lượng chuyển mạch. Bộ nguồn mô-đun có thể được sử dụng để tạo thành các hệ thống cung cấp điện phân tán và hệ thống cung cấp điện dự phòng N cộng 1 có thể được thiết kế để đạt được khả năng mở rộng công suất ở chế độ song song. Nhằm vào nhược điểm của nguồn điện chuyển mạch có độ ồn hoạt động cao, nếu chỉ theo đuổi tần số cao, độ ồn cũng sẽ tăng theo và việc sử dụng công nghệ mạch chuyển đổi cộng hưởng một phần về mặt lý thuyết có thể đạt được tần số cao và giảm nhiễu, nhưng một số Có vẫn là những vấn đề kỹ thuật trong ứng dụng thực tế của công nghệ chuyển đổi cộng hưởng, vì vậy vẫn còn rất nhiều công việc cần được thực hiện trong lĩnh vực này để biến công nghệ này thành hiện thực. Sự đổi mới liên tục của công nghệ điện tử công suất làm cho ngành cung cấp điện chuyển mạch có triển vọng phát triển rộng lớn. Để tăng tốc độ phát triển của ngành cung cấp điện chuyển mạch của đất nước tôi, chúng ta phải đi theo con đường đổi mới công nghệ, bước ra khỏi con đường phát triển chung của ngành công nghiệp, giáo dục và nghiên cứu đặc sắc Trung Quốc và đóng góp vào sự phát triển nhanh chóng của tôi. nền kinh tế quốc dân của đất nước.
Phương pháp cải thiện hiệu quả dự phòng của nguồn điện chuyển đổi
bắt đầu cắt
Đối với nguồn điện flyback, chip điều khiển được cung cấp bởi cuộn dây phụ sau khi khởi động và điện áp rơi trên điện trở khởi động là khoảng 300V. Giả sử rằng điện trở khởi động là 47kΩ, mức tiêu thụ điện năng là gần 2W. Để cải thiện hiệu quả dự phòng, kênh điện trở này phải được cắt sau khi khởi động. TOPSWITCH, ICE2DS02G có một mạch khởi động đặc biệt bên trong, có thể tắt điện trở sau khi khởi động. Nếu bộ điều khiển không có mạch khởi động đặc biệt, một tụ điện cũng có thể được kết nối nối tiếp với điện trở khởi động và tổn thất sau khi khởi động có thể giảm dần về không. Nhược điểm là nguồn điện không thể tự khởi động lại và mạch chỉ có thể khởi động lại sau khi ngắt kết nối điện áp đầu vào để xả tụ điện.
giảm xung nhịp
Tần số đồng hồ có thể được giảm xuống một cách trơn tru hoặc đột ngột. Suy giảm mượt mà có nghĩa là khi phản hồi vượt quá một ngưỡng nhất định, tần số xung nhịp sẽ giảm tuyến tính thông qua một mô-đun cụ thể.
chuyển đổi chế độ làm việc
1. QR→pWM Để chuyển đổi nguồn điện hoạt động ở chế độ tần số cao, việc chuyển sang chế độ tần số thấp trong khi chờ có thể giảm tổn thất ở chế độ chờ. Ví dụ: đối với nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi bán cộng hưởng (tần số làm việc từ vài trăm kHz đến vài MHz), nó có thể được chuyển sang chế độ điều khiển điều biến độ rộng xung tần số thấp pWM (hàng chục kHz) trong khi chờ. Chip IRIS40xx cải thiện hiệu quả ở chế độ chờ bằng cách chuyển đổi giữa QR và pWM. Khi nguồn điện ở chế độ tải nhẹ và chế độ chờ, điện áp của cuộn dây phụ nhỏ, Q1 bị tắt và tín hiệu cộng hưởng không thể truyền đến cực FB. Điện áp FB thấp hơn điện áp ngưỡng bên trong chip và chế độ gần như cộng hưởng không thể được kích hoạt và mạch hoạt động ở tần số thấp hơn. Chế độ điều khiển PWM.
2. pWM → pFM Để chuyển đổi nguồn điện hoạt động ở chế độ pWM ở công suất định mức, bạn cũng có thể chuyển sang chế độ pFM để cải thiện hiệu quả ở chế độ chờ, nghĩa là cố định thời gian bật và điều chỉnh thời gian tắt. Tải càng thấp, thời gian ngừng hoạt động càng dài và tần suất hoạt động càng cao. Thấp. Cho tín hiệu chờ vào chân pW/ của nó, trong điều kiện tải định mức, chân ở mức cao, mạch hoạt động ở chế độ pWM, khi tải dưới một ngưỡng nhất định, chân được kéo xuống thấp, mạch hoạt động ở chế độ pFM. Nhận ra việc chuyển đổi giữa pWM và pFM cũng cải thiện hiệu quả cung cấp điện trong khi tải nhẹ và ở trạng thái chờ. Bằng cách giảm tần số đồng hồ và chuyển đổi chế độ làm việc, tần số hoạt động ở chế độ chờ có thể giảm, hiệu quả ở chế độ chờ có thể được cải thiện, bộ điều khiển có thể tiếp tục chạy và đầu ra có thể được điều chỉnh phù hợp trong toàn bộ phạm vi tải. Đáp ứng nhanh chóng ngay cả khi tải tăng từ 0 đến đầy tải và ngược lại. Các giá trị giảm điện áp đầu ra và vượt quá được giữ trong phạm vi cho phép.
Chế độ xung có thể điều khiển
(BurstMode) chế độ xung có thể điều khiển, còn được gọi là Chế độ bỏ qua chu kỳ (SkipCycleMode), đề cập đến một liên kết nhất định của mạch được điều khiển bởi một tín hiệu có chu kỳ lớn hơn chu kỳ đồng hồ của bộ điều khiển pWM khi nó ở trong điều kiện tải nhẹ hoặc ở chế độ chờ, vì vậy rằng pWM Xung đầu ra hợp lệ hoặc không hợp lệ theo định kỳ, do đó có thể cải thiện hiệu quả của tải nhẹ và chế độ chờ bằng cách giảm số lượng công tắc và tăng chu kỳ hoạt động ở tần số không đổi. Tín hiệu này có thể được thêm vào kênh phản hồi, kênh đầu ra tín hiệu pWM, chân kích hoạt của chip pWM (chẳng hạn như LM2618, L6565) hoặc mô-đun bên trong của chip (chẳng hạn như chip dòng NCp1200, FSD200, L6565 và TinySwitch).
