Shēma, impulsa barošanas avota darbības princips

Jebkurš barošanas avots ir ierīce, kas nodrošina sekundārās jaudas veidošanos, izmantojot papildu elektriskos komponentus. Vienkārši sakot, PSU kalpo, lai pārveidotu spriegumu no vienas sugas uz otru pēc nominālvērtības vai citām īpašībām. Šādu pārveidotāju ir divas lielas klases:

• Analogie transformatori, izmantojot spriegumu, lai pārveidotu spriegumu;
• pulsēta tipa barošanas avota vienības (invertori).

Pirmais tips ir pazīstams jau ilgu laiku, neskatoties uz pastāvīgo uzlabojumu, transformatora barošanas blokiem ir vairāki ierobežojumi, kurus pārvar impulsa ierīces. Darbības princips ir atšķirīgs, atšķirības ir būtiskas, bet daudzas neredz atšķirību starp transformatoru un impulsu pārveidotājiem. Mēs centīsimies noskaidrot šo jautājumu, apsverot darba, priekšrocību un trūkumu principu, kā arī pulsēta PSU izmantošanas sfēru. Un, protams, mēs pieskarsimies galvenajām atšķirībām no barošanas avota vienībām.

Kas tas ir

Vienkāršotu transformatoru BP var attēlot ķēdes formā, kas sastāv no paša transformatora, taisngrieža, filtru izejas sprieguma parametru izlīdzināšanai un stabilizatoram. Šādām ierīcēm ir diezgan vienkārša shēma, lēta un tā nodrošina zemu izejas traucējumu līmeni.

Bet viņiem ir nopietni konstruktīvi trūkumi - liels svars un zema efektivitāte. Ievērojama enerģijas daļa tiek pārveidota par termisko, tāpēc šādu ierīču, īpaši spēcīgu pārkaršanas problēma, ir viena no visatbilstošākajām.

Pākšaugušās PSU darbības principu iesācējiem var arī izskaidrot arī vienkārši: tā pamatā ir arī transformatora izmantošana, bet tas darbojas ļoti augstās frekvencēs, apmēram 1–100 kHz, un tam ir daudz mazāku izmēru un masu. Tas, savukārt, padara karstuma noņemšanu viegli iespējamu. Izejas sprieguma filtrēšanas/stabilizācijas funkcija ir vienkāršota, jo šim uzdevumam tiek izmantoti zemas ietilpības kondensatori.

Bet invertora jaudas važām ir arī trūkumi - sarežģīta shēma, jutība pret elektromagnētiskiem traucējumiem. Kas attiecas uz izmaksām, tas ir diezgan salīdzināms ar transformatora ierīcēm.

Pulsētās (invertora) barošanas bloka darbības princips

Tagad apskatīsim, kā darbojas impulsa barošanas avots, daļēji profesionālā līmenī.

Galvenā ierīces funkcionalitāte ir iztaisnot primārā sprieguma raksturlielumus ar sekojošu pārveidi par nepārtrauktu impulsu secību, kas seko ar frekvenci, kas ir ievērojami augstāka nekā nominālā 50 Hz. Tieši tā ir galvenā atšķirība no transformatora tipa PSU. Invertora ierīcēs izejas spriegums tieši ietekmē ierīces darbību, izmantojot atgriezenisko saiti. Izmantojot impulsu īpašības, ir iespējams precīzāk regulēt izejas sprieguma, strāvas un citu parametru stabilizāciju. Faktiski impulsa barošanas avotu var izmantot kā stabilizatoru un spriegumu un strāvu. Šajā gadījumā izlaides raksturlielumu polaritāte un skaits var būt ļoti atšķirīgs, atkarībā no UPS īpašā dizaina.

Mēs aprakstām impulsa darbības principu shematiski.

Ierīces pirmais bloks, taisngrieža, sadzīves spriegums tiek piegādāts ar nominālvērtību 220 V, uz transformatora tiek izlīdzināta sprieguma amplitūda, par kuru filtrs, kura pamatā ir kapacitatīvā tipa kondensators, ir atbildīgs. Nākamais posms ir sinusoid signāla iztaisnošana ar diodes tilta palīdzību. Pēc tam sinusoīdā spriegums tiek pārveidots par augstas frekvences impulsiem, savukārt galvaniskā nodalījuma principu no izejas var izmantot.

Ja ir šāda galvaniska noliegšana, augstas frekvences signālus saskaņā ar atgriezeniskās saites principu atkal tiek nosūtīti uz transformatoru, kas tos izmanto, lai veiktu galvanisko apmaiņu. Lai palielinātu transformatora efektivitāti, tiek izmantota šāda tehnika kā tā darbības frekvences palielināšana.

Invertora atgriezeniskās saites princips tiek ieviests, mijiedarbojoties ar 3 pamata ķēdes:

• SHIM kontrolieris ir atbildīgs par ieejas platuma moduļa modulāciju;
• Otrais elements ir strāvas taustiņu kaskāde, ieskaitot tranzistorus, kas savākti saskaņā ar īpašām shēmām (diagramma ar viduspunkta spiedienu -Pull, tiltu vai pusi -spēku);
• Trešā ķēde faktiski ir impulsa transformators.

Pulsētās PSU šķirnes

Kopumā UPS klasifikācija var ietvert daudzas shēmas, bet mēs apsvērsim tikai divas no tām:

• Testransformer impulsa ierīces;
• Transformatoru UPS.

Mēs jau esam apsvēruši, kā impulsa invertors atšķiras no parastā transformatora barošanas avota. Tagad jūs varat runāt par atšķirībām starp šīm divām impulsu pārveidotāju šķirnēm.

Taeman bijušajā UPS, augstas frekvences impulsi seko izejas taisngriežam un pēc tam - līdz termināla komponentam, gludo filtru. Šādas shēmas galvenā priekšrocība ir dizaina vienkāršība. Lielu lomu spēlē plaša impulsa ģenerators, kas ir specializēts mikroc circuit.

Galvenais šādu ierīču trūkums ir galvaniskās apmaiņas trūkums, tas ir, atgriezeniskās saites no piegādes ķēdes. Šī iemesla dēļ Vērša bijušo bloku drošības līmenis nav tik augsts - pastāv risks, ka ir briesmas par augstas frekvences elektrisko triecienu. Tāpēc šāda veida barošanas avoti tiek izgatavoti zemas jaudas.

Transformators PSU ir biežāk sastopams. Pastāv galvaniska denūcija: augstas -frekvences impulsi tiek baroti ar transformatora bloku, primārajam tinumam, savukārt sekundāro tinumu skaits ir neierobežots. Citiem vārdiem sakot, var būt daudz izejas spriegumu, savukārt katrs sekundārais tinums satur savu taisngrieža pāri - filtru. Nav sūdzību par šāda impulsa barošanas avotu efektivitāti, drošības līmenis ir augsts. Nav nejaušība, ka šis tips tiek izmantots datoros. Šeit, lai piegādātu signālu transformatoram saskaņā ar galvanisko apmaiņu, tiek izmantots 5/12 V spriegums, jo personāla komponentu ekspluatācijas precizitātes un stabilitātes līmenim ir nepieciešams ļoti augsts.

Starp galvenajām impulsa barošanas avota un klasiskā transformatora atšķirībām ir augstas frekvences impulsu izmantošana, nevis standarta 50 Hz. Šis risinājums ļāva izmantot feromagnētiskos sakausējumus, nevis dzelzs elektriskās šķirnes. Viņiem ir liels piespiešanas spēks, kas deva iespēju atkārtoti samazināt transformatora daļas un visas ierīces svaru un lielumu.

Invertora shēmu izmantošana ievērojami vienkāršoja sprieguma un strāvas konvertēšanas uzdevumu, lai gan shematiski ir daudz sarežģītāks nekā transformatora analogi.

IBP shēma

Apsveriet, kā nav sakārtots vissarežģītākais impulsa barošanas avots visizplatītākajā konfigurācijā:

• starpnieks filtrs;
• diodes taisngriezis;
• izlīdzināšanas filtrs;
• Ērkšķis;
• jaudas atslēgu tranzistoru bloks;
• Augstas frekvences transformators;
• taisngrieži;
• Grupas/atsevišķi filtri.

Interferences filtra atbildības zonā ietilpst filtrēšanas traucējumu funkcija, kura izskata avots ir pats barošanas avots. Fakts ir tāds, ka spēcīgu pusvadītāju komponentu izmantošana bieži noved pie īstermiņa impulsu veidošanās, kas novēroti plašajā frekvenču diapazonā. Lai samazinātu to ietekmi uz izejas signālu, tiek izmantotas speciālo piespēļu kondensatoru ķēdes, kas kalpo kā šādu impulsu filtrs.

Diodes taisngrieža mērķis ir mainīgā sprieguma transformācija bloka ieplūdē pastāvīgajā izejā. Parazītu pulsācijas izlīdzina shēmas uzstādīto filtru.

Ja impulsa vienības ierīcē ir pastāvīgs sprieguma pārveidotājs, taisngrieža un filtru ķēde būs lieka, jo ieejas signāls tiks izlīdzināts interpretācijas filtra sadaļā.

Platuma -Mulse pārveidotājs (to sauc arī par modulatoru) - visgrūtāko ierīces daļu. Tas veic vairākas funkcijas:

• ģenerē augstas frekvences impulsus (no slepkavas līdz simtiem KHz);
• Balstoties uz atgriezeniskās saites signāla parametriem, tas pielāgo impulsa secības raksturlielumus izejā;
• aizsargā shēmu no pārslodzes.

Izmantojot PWM, impulsi tiek baroti ar galvenajiem lieljaudas tranzistoriem, visbiežāk izgatavoti atbilstoši tilta/pusminūtām shēmām. Galveno tranzistoru secinājumi tiek saņemti par transformatora bloka primāro tinumu. Kā elementārs bāze, MOSFET vai IGBT tipa tranzistori, kas atšķiras no bipolāriem analogiem, nedaudz samazināts spriegums pārejas posmā, kā arī lielāks ātrums. Tas ļāva samazināt izkliedētās jaudas parametru ar vienādām izmēriem.

Runājot par impulsa transformatora darbības principu, tas izmanto to pašu transformācijas metodi kā klasiskais transformators BP. Vienīgā, bet svarīgā atšķirība - tā darbojas daudz augstākās frekvencēs. Tas ļāva ievērojami samazināt bloka masu un lielumu ar tādu pašu izejas jaudu.

No transformatora sekundārā tinuma (mēs jums atgādinām, ka var būt vairāki) Impulss nonāk nedēļas nogales taisngriežos. Atšķirībā no analogā bloka ieplūdes, šeit diodēm vajadzētu nodrošināt darbu augstās frekvencēs. Labākie -job doododi tiek galā ar šādu darbu. Tie ir sakārtoti tādā veidā, ka tie nodrošina nelielu P-N pārejas jaudu un attiecīgi nelielu sprieguma kritumu ar augstu darba frekvences indikatoru.

Ķēdes pēdējais elements, izejas filtrs, izlīdzina labo sprieguma pulsāciju, kas ievada ieeju. Tā kā šie ir augstas frekvences impulsi, nav jāizmanto kondensatori un lielas jaudas spoles.

UPS darbības joma

Klasiskā transformatora PSU laikmets nonāk aizmirstībā. Pulse pārveidotāji, kas balstīti uz pusvadītāju stabilizatoriem visur, tos visur izspiež, jo ar tādu pašu izejas jaudu raksturo daudz mazāks svars, tie ir ticamāki nekā analogie pretinieki un kuriem ir daudz augstāka efektivitāte, ļaujot samazināt siltuma zaudējumus. Visbeidzot, UPS var darboties ar ieejas spriegumu plašajā vērtību diapazonā. Tāda paša izmēra impulsa blokam kā transformatoram, ir daudzkārt vairāk jaudas.

Pašlaik vietās, kurām nepieciešama mainīga sprieguma pārveidošana pastāvīgā, tiek izmantoti gandrīz tikai impulsa invertori, savukārt tie var nodrošināt stresa palielināšanos, kas nav pieejama klasiskiem analogiem blokiem. Vēl viena UPS priekšrocība ir spēja nodrošināt izejas sprieguma polaritātes izmaiņas. Darbs augstās frekvencēs atvieglo izejas impulsu stabilizācijas/filtrēšanas darbību.

Nelieli lieli invertori, kas balstīti uz specializētiem mikroc cirkulācijām, ir visu veidu mobilo ierīču uzlādes ierīču pamats, un to uzticamība ir tāda, ka kalpošanas laiks ievērojami pārsniedz mobilo ierīču resursus. Mēs jau esam pieminējuši datoru barošanas vienības. Ņemiet vērā, ka UPS darbības princips tiek izmantots LED barošanas avota 12 voltu autovadītājiem.

Vai šis raksts palīdzēja jums noskaidrot, kāds joprojām ir impulsa enerģijas vienības darbības princips? Ja kaut kas paliek nesaprotams vai jūs vienkārši vēlaties pateikties par informāciju, mēs jūs gaidām komentāros.