Princípio de funcionamento da fonte de alimentação comutada Três condições de fonte de alimentação comutada
O princípio de funcionamento da fonte de alimentação comutada O processo de funcionamento da fonte de alimentação comutada é bastante fácil de entender. Na fonte de alimentação linear, o transistor de potência é feito para trabalhar no modo linear. Ao contrário da fonte de alimentação linear, a fonte de alimentação de comutação PWM faz com que o transistor de potência funcione no estado ligado e desligado. , nesses dois estados, o produto volt-ampere adicionado ao transistor de potência é muito pequeno (quando ligado, a tensão é baixa e a corrente é grande; quando é desligado, a tensão é alta e a corrente é pequeno) / volts no dispositivo de potência O produto Ampere é a perda gerada no dispositivo semicondutor de potência.
Princípio de funcionamento da fonte de alimentação comutada
O processo de trabalho da fonte de alimentação chaveada é bastante fácil de entender. Na fonte de alimentação linear, o transistor de potência é feito para funcionar de modo linear. Ao contrário da fonte de alimentação linear, a fonte de alimentação de comutação pwm faz com que o transistor de potência funcione nos estados ligado e desligado. No estado, o produto volt-ampere adicionado ao transistor de potência é muito pequeno (quando está ligado, a tensão é baixa e a corrente é grande; quando está desligado, a tensão é alta e a corrente é pequena) / o produto volt-ampere no dispositivo de energia são as perdas do semicondutor de energia incorridas no dispositivo. Em comparação com a fonte de alimentação linear, o processo de trabalho mais eficiente da fonte de alimentação de comutação pwm é obtido por "corte", ou seja, cortando a tensão CC de entrada em uma tensão de pulso cuja amplitude é igual à amplitude da tensão de entrada. O ciclo de trabalho do pulso é ajustado pelo controlador da fonte de alimentação de comutação. Uma vez que a tensão de entrada é cortada em uma onda quadrada CA, sua amplitude pode ser aumentada ou diminuída por meio de um transformador. Ao aumentar o número de enrolamentos secundários do transformador, o número de grupos de tensão de saída pode ser aumentado. Finalmente, essas formas de onda CA são retificadas e filtradas para obter uma tensão de saída CC. O principal objetivo do controlador é manter a tensão de saída estável e sua operação é muito semelhante à forma linear do controlador. Ou seja, o bloco funcional, a referência de tensão e o amplificador de erro do controlador podem ser projetados para serem os mesmos do regulador linear. A diferença entre eles é que a saída do amplificador de erro (tensão de erro) passa por uma unidade de conversão de largura de pulso/tensão antes de acionar o transistor de potência. Existem dois modos de trabalho principais de comutação de fonte de alimentação: conversão direta e conversão de impulso. Embora a disposição de suas várias partes seja muito pequena, o processo de trabalho é muito diferente e cada um tem suas próprias vantagens em aplicações específicas.
Três condições de comutação da fonte de alimentação
trocar
A eletrônica de potência opera em um estado de comutação em vez de um estado linear
alta frequência
Dispositivos eletrônicos de potência operam em altas frequências em vez de baixas frequências próximas às frequências industriais
DC
A fonte de alimentação de comutação produz CC em vez de CA e também pode produzir CA de alta frequência, como transformadores eletrônicos
Classificação da fonte de alimentação chaveada
No campo da tecnologia de fonte de alimentação comutada, as pessoas estão desenvolvendo dispositivos eletrônicos de potência relacionados e tecnologia de conversão de frequência de comutação ao mesmo tempo. Os dois promovem um ao outro para promover a fonte de alimentação de comutação para leve, pequeno, fino, baixo ruído, alta confiabilidade, desenvolvimento na direção de anti-interferência. As fontes de alimentação chaveadas podem ser divididas em duas categorias: AC/DC e DC/DC. Existem também AC/ACDC/AC, como inversores. Os conversores DC/DC agora foram modularizados, e a tecnologia de design e os processos de produção foram amadurecidos no país e no exterior. A padronização foi reconhecida pelos usuários, mas a modularização do AC/DC, devido às suas próprias características, encontra problemas técnicos e de processo de fabricação mais complicados no processo de modularização. A estrutura e as características dos dois tipos de fontes de alimentação chaveadas são descritas abaixo.
Tendência de desenvolvimento da tecnologia de fonte de alimentação chaveada
A direção de desenvolvimento da fonte de alimentação de comutação é de alta frequência, alta confiabilidade, baixo consumo, baixo ruído, anti-interferência e modularização. Como a principal tecnologia da fonte de alimentação de comutação é leve, pequena e fina é de alta frequência, os principais fabricantes estrangeiros de fontes de alimentação de comutação estão comprometidos em desenvolver de forma síncrona novos componentes de alta inteligência, especialmente para melhorar a perda do dispositivo de retificação secundária e, em o power iron Oxygen (Mn? Zn) materiais para aumentar a inovação científica e tecnológica para melhorar o alto desempenho magnético em alta frequência e grande densidade de fluxo magnético (Bs), e a miniaturização do dispositivo também é uma tecnologia chave. A aplicação da tecnologia SMT fez grandes progressos na comutação de fontes de alimentação. Os componentes são dispostos em ambos os lados da placa de circuito para garantir que a fonte de alimentação seja leve, pequena e fina. A alta frequência da fonte de alimentação de comutação inevitavelmente inovará a tecnologia de comutação PWM tradicional. A tecnologia de comutação suave de ZVS e ZCS tornou-se a principal tecnologia de fonte de alimentação comutada, e a eficiência de trabalho da fonte de alimentação comutada foi bastante aprimorada. Para indicadores de alta confiabilidade, os fabricantes de fontes de alimentação nos Estados Unidos reduzem o estresse nos dispositivos, reduzindo a corrente operacional e a temperatura da junção, o que melhora muito a confiabilidade dos produtos. A modularização é a tendência geral no desenvolvimento de fontes de alimentação chaveadas. Fontes de alimentação modulares podem ser usadas para formar sistemas de fonte de alimentação distribuídos, e sistemas de fonte de alimentação redundantes N mais 1 podem ser projetados para alcançar a expansão da capacidade no modo paralelo. Visando a desvantagem do alto ruído operacional da fonte de alimentação de comutação, se a alta frequência for buscada sozinha, o ruído também aumentará de acordo, e o uso da tecnologia de circuito de conversão ressonante parcial pode, teoricamente, atingir alta frequência e reduzir o ruído, mas alguns Há ainda existem problemas técnicos na aplicação prática da tecnologia de conversão ressonante, então muito trabalho ainda precisa ser realizado neste campo para tornar esta tecnologia prática. A inovação contínua da tecnologia eletrônica de potência faz com que a indústria de fontes de alimentação comutadas tenha amplas perspectivas de desenvolvimento. A fim de acelerar o desenvolvimento da indústria de fornecimento de energia comutada do meu país, devemos seguir o caminho da inovação tecnológica, sair do caminho do desenvolvimento conjunto da indústria, educação e pesquisa com características chinesas e contribuir para o rápido desenvolvimento da minha economia nacional do país.
O método para melhorar a eficiência de espera da fonte de alimentação comutada
cortar início
Para a fonte de alimentação flyback, o chip de controle é alimentado pelo enrolamento auxiliar após a inicialização e a queda de tensão no resistor de inicialização é de cerca de 300V. Supondo que a resistência inicial seja de 47kΩ, o consumo de energia é de aproximadamente 2W. Para melhorar a eficiência do standby, este canal do resistor deve ser cortado após a inicialização. TOPSWITCH, ICE2DS02G possui um circuito de inicialização especial interno, que pode desligar o resistor após a inicialização. Se o controlador não tiver um circuito de inicialização especial, um capacitor também pode ser conectado em série com o resistor de inicialização e a perda após a inicialização pode cair gradualmente para zero. A desvantagem é que a fonte de alimentação não pode reiniciar sozinha, e o circuito só pode ser iniciado novamente após a desconexão da tensão de entrada para descarregar o capacitor.
reduzir a frequência do relógio
A frequência do relógio pode ser reduzida suave ou abruptamente. Declínio suave significa que, quando o feedback excede um determinado limite, a frequência do clock é diminuída linearmente por meio de um módulo específico.
alternar o modo de trabalho
1. QR→pWM Para alternar as fontes de alimentação que funcionam no modo de alta frequência, alternar para o modo de baixa frequência durante o modo de espera pode reduzir a perda do modo de espera. Por exemplo, para uma fonte de alimentação de comutação quase ressonante (frequência de trabalho de várias centenas de kHz a vários MHz), ela pode ser comutada para um modo de controle de modulação por largura de pulso de baixa frequência pWM (dezenas de kHz) durante o modo de espera. O chip IRIS40xx melhora a eficiência do modo de espera alternando entre QR e pWM. Quando a fonte de alimentação está sob carga leve e no modo de espera, a tensão do enrolamento auxiliar é pequena, Q1 é desligado e o sinal de ressonância não pode ser transmitido ao terminal FB. A tensão FB é menor do que uma tensão limite dentro do chip, e o modo quase-ressonância não pode ser acionado e o circuito funciona em uma frequência mais baixa. Modo de controle PWM.
2. pWM→pFM Para alternar fontes de alimentação que funcionam no modo pWM na potência nominal, você também pode alternar para o modo pFM para melhorar a eficiência do modo de espera, ou seja, para fixar o tempo de ativação e ajustar o tempo de desativação. Quanto menor a carga, maior o tempo de inatividade e maior a frequência de operação. Baixo. Adicione o sinal de espera ao seu pino pW/, sob condições de carga nominal, o pino está alto, o circuito funciona no modo pWM, quando a carga está abaixo de um certo limite, o pino é puxado para baixo, o circuito opera no modo pFM. Realizar a comutação entre pWM e pFM também melhora a eficiência da fonte de alimentação durante carga leve e estado de espera. Ao reduzir a frequência do relógio e alternar o modo de trabalho, a frequência operacional em espera pode ser reduzida, a eficiência em espera pode ser melhorada, o controlador pode ser mantido funcionando e a saída pode ser regulada adequadamente em toda a faixa de carga. Responde rapidamente mesmo quando a carga passa de zero para carga total e vice-versa. Os valores de queda e ultrapassagem da tensão de saída são mantidos dentro da faixa permitida.
Modo de pulso controlável
(BurstMode) modo de pulso controlável, também conhecido como SkipCycleMode (SkipCycleMode), refere-se a um determinado link do circuito controlado por um sinal com um período maior que o período de clock do controlador pWM quando está sob carga leve ou condições de espera, então que o pWM O pulso de saída é válido ou inválido periodicamente, de modo que a eficiência da carga leve e do modo de espera pode ser melhorada reduzindo o número de interruptores e aumentando o ciclo de trabalho a uma frequência constante. Este sinal pode ser adicionado ao canal de feedback, canal de saída de sinal pWM, o pino de habilitação do chip pWM (como LM2618, L6565) ou o módulo interno do chip (como NCp1200, FSD200, L6565 e chips da série TinySwitch).
