Quais fatores precisam ser considerados ao selecionar uma fonte de alimentação chaveada
Para os engenheiros, a seleção da fonte de alimentação chaveada é um processo que precisa ser concluído toda vez que eles planejam uma fonte de alimentação. É uma questão de escolha única na superfície, mas antes da seleção final, os engenheiros precisam considerar muitos fatores. Claro, pensamos nisso no primeiro momento. Será uma questão de custo. O que quero explicar no artigo de hoje é que no processo de seleção da fonte chaveada, além do custo, precisamos atentar para alguns fatores internos para escolher o módulo de potência mais adequado.
Com relação à seleção de módulos de fonte de alimentação chaveada, precisamos prestar atenção e considerar muitas regras. Por exemplo, o valor nominal do fio de seguro é 1A, que se refere ao alvo em 25 graus, mas se o equipamento trabalhar a 50 graus, o valor nominal do fio de seguro pode ser menor que 1A, e a margem de projeto nessa temperatura deve ser selecionado Maior. Da mesma forma, o 1mH da indutância nem sempre é 1mH, é em 1kHz, se você usar em 1MHz, o valor da indutância de 1mH enviada pelo processador não é 1mH, pois em 1M a bobina de indutância Capacitância distribuída inicialmente desempenha um grande papel, o que compensará parte da indutância. A perda de inserção do filtro IL=25dB é quando MHz Rs/RL=50 ohms (impedância de fonte e impedância de carga), mas na prática é difícil conseguir a impedância para atender a esse requisito em nosso aplicação de filtro, então 25dB A perda de inserção será bastante reduzida. Contas, capacitores, diodos, resistores... todos têm regras semelhantes. Vamos falar sobre as regras de seleção do módulo de fonte de alimentação comutada além do custo. Existem muitas topologias de módulos de potência, como flyback, forward, push-pull, meia ponte e ponte completa, cada uma delas superior em certos indicadores característicos devido aos seus diferentes princípios.
A primeira é a fonte de alimentação flyback. Em um ciclo do interruptor, não há descarga durante o período de carregamento. Devido a essa característica, é difícil obter excelentes características de gerenciamento de tempo e ondulação. Embora possa ser alcançado através de um grande armazenamento de energia, os capacitores ajudam a resolvê-lo um pouco, mas o defeito principal é falho, e a falta de inteligência pode ser compensada com muito trabalho, mas ao compensar e encontrar problemas críticos, não ser capaz de superar um determinado obstáculo. A indutância de vazamento também é grande e outros problemas, mas suas vantagens são circuito simples, baixo custo, tamanho pequeno, não há necessidade de adicionar enrolamento de reinicialização magnética e o esquema de tensão de entrada é relativamente amplo. É precisamente por isso que representa mais de 70 por cento do mercado total de fornecimento de energia.
Vamos falar sobre a estrutura topológica de outras fontes chaveadas importantes no mercado de fontes de alimentação. As características de controle transiente da tensão de saída da fonte de alimentação direta são melhores e a capacidade de carga é mais forte, mas suas desvantagens também são óbvias. Um grande indutor de filtro de armazenamento de energia e um diodo de roda livre são usados, o volume é grande e a tensão eletromotriz traseira da bobina primária do transformador é alta. Os requisitos para o tubo de comutação são altos (fáceis de quebrar e danificar). A velocidade de resposta transiente atual da fonte de alimentação push-pull é muito alta e as características de saída de tensão são excelentes. Em todas as estruturas topológicas, é uma fonte de alimentação chaveada com a maior taxa de utilização, sem vazamento de fluxo magnético e um circuito de acionamento simples. Mas sua desvantagem é que os dois dispositivos de comutação precisam de um alto valor de tensão suportável; existem dois conjuntos de bobinas primárias e a fonte de alimentação de comutação push-pull com pequena saída de energia é uma desvantagem. Se os dois conversores diretos não forem completamente simétricos ou equilibrados, a magnetização de polarização acumulada após vários ciclos tornará o núcleo magnético cheio, resultando em corrente de excitação excessiva do transformador de alta frequência e até mesmo danificará o tubo do interruptor. A potência de saída da fonte de alimentação de comutação da ponte é muito grande, a potência de trabalho é muito alta, o valor de tensão suportável do tubo do interruptor é relativamente baixo e a bobina primária do transformador precisa apenas de um enrolamento. A desvantagem é que a potência é baixa, haverá uma região semicondutora e a perda é grande.
Os problemas acima são causados pelas vantagens e desvantagens inerentes à sua estrutura topológica. Embora possamos considerar o módulo de potência como uma caixa preta, este também é um ponto que devemos prestar atenção ao escolher uma fonte de alimentação. Por causa das soluções que podem realizar a mesma função, uma pode ser realizada facilmente e a outra pode ser realizada com grande esforço.
Além de considerar suas vantagens e desvantagens ao selecionar uma estrutura de topologia, também precisamos julgar de acordo com a instabilidade da carga. Algumas cargas são relativamente estáveis, enquanto algumas cargas são mais instáveis, e algumas até não têm carga, ou carga total, ou aumento momentâneo de carga, ou queda momentânea de carga, se houver tal problema, é melhor esclarecer com o fabricante do módulo de alimentação e admitir que existem medidas de proteção necessárias em seu plano, nem todas as fontes de alimentação podem atingir esse objetivo. O tipo de carga é, portanto, também um fator de influência. Módulos comuns, cuja saída é projetada para carga resistiva por padrão, se a carga for racional ou capacitiva, precisa ser explicada separadamente com o fabricante do módulo, para que os dispositivos internos ou parâmetros do módulo de potência possam ser ligeiramente ajustados quando o fabricante sai da fábrica.
Além dos fatores de seleção muito importantes acima, também precisamos considerar a frequência de comutação, ondulação, requisitos de segurança, etc. ao selecionar o módulo de fonte de alimentação de comutação. A frequência de comutação do módulo de potência também deve ser observada. Ele escolheu a seleção dos parâmetros do filtro (frequência de corte, ordem) do filtro de energia externa. A ondulação está relacionada à estrutura topológica, aos parâmetros de capacitância e indutância e ao estado da carga. Para uma fonte de alimentação de 5v, a ondulação pode chegar a 50mv e o erro de uma única fonte de alimentação é de 1%. Para circuitos que exigem alta precisão, o erro da fonte de alimentação e do circuito de expansão O erro do cabo de sinal, o erro do cabo de sinal, o erro de arredondamento de AD, após vários erros serem acumulados e mesclados, o erro total será grande. Se existe um esquema de filtro no módulo de potência, se existem requisitos de segurança (corrente de fuga, tensão suportável de isolamento, requisitos de umidade), características de aumento de temperatura, potência de comutação, esquema de flutuação de tensão de entrada, taxa de regulação de carga, etc. no equipamento onde o módulo de energia está localizado, ainda há muitos lugares para perguntar. Assim podemos entender que a seleção de módulos de fonte de alimentação chaveada não é apenas o custo, que é o único indicador que merece atenção.
