Spínaný zdroj. Spínané zdroje

Spínaný zdroj slouží k převodu vstupního napětí na hodnotu požadovanou vnitřními prvky zařízení. Jiné jméno zdroje impulsůširoce používané jsou invertory.

co to je?

Invertor je sekundární zdroj energie, který využívá dvojí konverzi vstupu střídavé napětí. Hodnota výstupních parametrů je regulována změnou doby trvání (šířky) impulsů a v některých případech i frekvence jejich opakování. Tento typ modulace se nazývá pulzně šířková modulace.

Princip činnosti spínaného zdroje

Provoz střídače je založen na usměrnění primárního napětí a jeho další transformaci na sekvenci vysokofrekvenčních impulsů. V tom se liší od konvenčního transformátoru. Výstupní napětí bloku se používá ke generování záporného signálu zpětná vazba, který umožňuje upravit parametry impulsů. Řízením šířky pulzu lze snadno organizovat stabilizaci a úpravu výstupních parametrů, napětí nebo proudu. To znamená, že to může být jak stabilizátor napětí, tak stabilizátor proudu.

Počet a polarita výstupních hodnot se může velmi lišit v závislosti na tom, jak funguje spínaný zdroj.

Odrůdy napájecích zdrojů

Bylo použito několik typů měničů, které se liší konstrukčním schématem:

• bez transformátoru;
• transformátor.

První se liší tím, že sekvence impulsů jde přímo do výstupního usměrňovače a vyhlazovacího filtru zařízení. Takové schéma má minimum komponent. Součástí jednoduchého měniče je specializovaný integrovaný obvod – generátor šířky pulzu.

Z nevýhod beztransformátorových zařízení je hlavní ta, že nemají galvanické oddělení od sítě a mohou představovat riziko úrazu elektrickým proudem. Také mají obvykle malý výkon a dávají pouze 1 hodnotu výstupního napětí.

Běžnější jsou transformátorová zařízení, ve kterých je vysokofrekvenční sled pulzů přiváděn do primárního vinutí transformátoru. Sekundárních vinutí může být tolik, kolik chcete, což vám umožňuje generovat několik výstupních napětí. Každé sekundární vinutí je zatíženo vlastním usměrňovačem a vyhlazovacím filtrem.

Výkonný spínaný napájecí zdroj pro jakýkoli počítač je postaven podle schématu, které má vysokou spolehlivost a bezpečnost. Pro zpětnovazební signál se zde používá napětí 5 nebo 12 voltů, protože tyto hodnoty vyžadují nejpřesnější stabilizaci.

Použití transformátorů pro převod vysokofrekvenčního napětí (desítky kilohertzů místo 50 Hz) umožnilo mnohonásobně zmenšit jejich rozměry a hmotnost a jako materiál jádra použít nikoliv elektrické železo, ale feromagnetické materiály s vysokou koercitivní silou ( magnetický obvod).

Stejnosměrné měniče jsou také postaveny na bázi pulzně šířkové modulace. Bez použití invertorových obvodů byla konverze spojena s velkými obtížemi.

Schéma PSU

Obvod nejběžnější konfigurace pulzního měniče zahrnuje:

• síťový filtr pro potlačení šumu;
• usměrňovač;
• vyhlazovací filtr;
• pulsně-šířkový převodník;
• klíčové tranzistory;
• výstupní vysokofrekvenční transformátor;
• výstupní usměrňovače;
• výstupní individuální a skupinové filtry.

Účelem odrušovacího filtru je oddálit rušení z provozu zařízení do sítě. Spínané výkonové polovodičové prvky mohou být doprovázeny vytvářením krátkodobých impulsů v širokém frekvenčním rozsahu. Proto je zde nutné použít prvky speciálně navržené pro tento účel jako průchozí kondenzátory filtračních jednotek.

Usměrňovač slouží k přeměně vstupního střídavého napětí na stejnosměrné a další vyhlazovací filtr eliminuje zvlnění usměrněného napětí.

Při použití se usměrňovač a filtr stanou nepotřebnými a vstupní signál po průchodu filtračním obvodem pro potlačení šumu se přivádí přímo do pulsně-šířkového převodníku (modulátoru), zkráceně PWM.

PWM je nejsložitější částí obvodu spínaného zdroje. Jeho úkolem je:

• generování vysokofrekvenčních impulsů;
• řízení výstupních parametrů bloku a korekce sledu impulsů v souladu se zpětnovazebním signálem;
• ovládání a ochrana proti přetížení.

Signál PWM je přiváděn na řídicí výstupy výkonných klíčových tranzistorů zapojených v můstkovém nebo polomůstkovém obvodu. Výkonové výstupy tranzistorů jsou zatíženy primárním vinutím vysokofrekvenčního výstupního transformátoru. Místo tradičních jsou použity tranzistory IGBT nebo MOSFET, které se vyznačují nízkým úbytkem napětí na přechodech a vysokou rychlostí. Vylepšené parametry tranzistoru pomáhají snížit ztrátový výkon při stejných rozměrech a technické parametry návrhy.

Výstupní pulzní transformátor využívá stejný princip převodu jako klasický. Výjimkou je práce na vyšší frekvenci. Díky tomu mají vysokofrekvenční transformátory se stejným přenášeným výkonem menší rozměry.

Napětí ze sekundárního vinutí (může jich být několik) je přiváděno do výstupních usměrňovačů. Na rozdíl od vstupního usměrňovače musí mít usměrňovací diody sekundárního obvodu zvýšenou pracovní frekvenci. V této části obvodu nejlépe fungují Schottkyho diody. Jejich výhody oproti konvenčním:

• vysoká pracovní frekvence;
• snížená kapacita p-n přechod;
• malý pokles napětí.

Účelem výstupního filtru spínaného zdroje je snížit na nutné minimum zvlnění usměrněného výstupního napětí. Protože frekvence zvlnění je mnohem vyšší než u síťového napětí, není potřeba velkých kapacitních hodnot kondenzátorů a indukčnosti cívek.

Rozsah spínaného zdroje

Spínané měniče napětí se ve většině případů používají místo tradičních transformátorů s polovodičovými stabilizátory. Při stejném výkonu se měniče vyznačují menšími celkovými rozměry a hmotností, vysokou spolehlivostí a hlavně vyšší účinností a schopností pracovat v širokém rozsahu vstupního napětí. A při srovnatelných rozměrech je maximální výkon měniče několikanásobně vyšší.

V takové oblasti, jako je přímá konverze napětí, nemají pulzní zdroje prakticky žádnou alternativní náhradu a jsou schopny pracovat nejen na snížení napětí, ale také na generování zvýšeného, ​​aby zorganizovaly změnu polarity. Vysoká konverzní frekvence značně usnadňuje filtrování a stabilizaci výstupních parametrů.

Malé měniče na specializovaných integrované obvody se používají jako nabíječky pro všechny druhy gadgetů a jejich spolehlivost je taková, že životnost nabíjecí blok může překročit dobu provozuschopnosti mobilní zařízení několikrát.

12V napájecí budiče pro zapínání LED světelných zdrojů jsou také postaveny podle pulzního obvodu.

Jak vyrobit spínací zdroj vlastníma rukama

Střídače, zvláště výkonné, mají složité obvody a jsou k dispozici pro opakování pouze zkušeným radioamatérům. Pro vlastní montáž síťových zdrojů lze doporučit jednoduché nízkopříkonové obvody využívající specializované čipy PWM regulátoru. Takové IO mají malý počet páskovacích prvků a mají osvědčené typické spínací obvody, které prakticky nevyžadují seřizování a ladění.

Při práci s domácími konstrukcemi nebo opravami průmyslová zařízení je třeba pamatovat na to, že část okruhu bude vždy na potenciálu sítě, proto je třeba dodržovat bezpečnostní opatření.

SPÍNANÝ NAPÁJENÍ

Na rozdíl od tradičních lineárních napájecích zdrojů, které předpokládají tlumení nadměrného nestabilizovaného napětí na průchodce čárový prvek, pulzní zdroje využívají pro generování stabilizovaného napětí další metody a fyzikální jevy, a to: vliv akumulace energie v induktorech, dále možnost vysokofrekvenční transformace a přeměny akumulované energie na konstantní napětí. Existují tři typická schémata pro konstrukci pulzních napájecích zdrojů (viz obr. 3.4-1): step-up (výstupní napětí je vyšší než vstupní), step-down (výstupní napětí je nižší než vstupní) a invertující (výstupní napětí má opačný stav). polarita vzhledem ke vstupu). Jak je vidět z obrázku, liší se pouze způsobem připojení indukčnosti, jinak princip činnosti zůstává nezměněn, a to.

Klíčový prvek (obvykle se používá bipolární nebo MIS tranzistory), pracující na frekvenci asi 20-100 kHz, periodicky na krátkou dobu (ne více než 50 % času)

dává induktoru plné vstupní neregulované napětí. impulsní proud. proudící cívkou, zajišťuje akumulaci energie ve svém magnetickém poli 1/2LI^2 na každý impuls. Takto uložená energie z cívky se přenáší do zátěže (buď přímo, pomocí usměrňovací diody, nebo přes sekundární vinutí a následně usměrněna), výstupní vyhlazovací filtrační kondenzátor zajišťuje konstantní výstupní napětí a proud. Je zajištěna stabilizace výstupního napětí automatické nastaveníšířka nebo frekvence impulsů na klíčovém prvku (obvod zpětné vazby je určen ke sledování výstupního napětí).

Toto, i když poměrně složité schéma, může výrazně zvýšit účinnost celého zařízení. Jde o to, že v tento případ, kromě samotné zátěže nejsou v obvodu žádné výkonové prvky, které rozptylují významný výkon. Klíčové tranzistory pracují v saturovaném klíčovém režimu (tj. úbytek napětí na nich je malý) a rozptylují energii pouze v poměrně krátkých časových intervalech (doba pulzu). Navíc zvýšením konverzní frekvence je možné výrazně zvýšit výkon a zlepšit hmotnostní a rozměrové charakteristiky.

Důležitou technologickou výhodou pulzních IP je možnost vybudovat na jejich základě malé síťové IP s galvanickým oddělením od sítě pro napájení široké škály zařízení. Takové IP jsou postaveny bez použití objemného nízkofrekvenčního výkonového transformátoru podle obvodu vysokofrekvenčního měniče. Jedná se ve skutečnosti o typický obvod pulzního zdroje s redukcí napětí, kde se jako vstupní napětí používá usměrněné síťové napětí a jako vysokofrekvenční transformátor (malé velikosti a vysoké účinnosti) akumulační prvek, z jehož sekundárního vinutí je odebíráno výstupní stabilizované napětí (tento transformátor zároveň zajišťuje galvanické oddělení od sítě).

Mezi nevýhody pulzních zdrojů patří: přítomnost vysoké úrovně impulzního šumu na výstupu, vysoká složitost a nízká spolehlivost (zejména v řemeslné výrobě), nutnost použití drahých vysokonapěťových vysokofrekvenčních součástek, které v v případě sebemenší poruchy snadno „hromadně“ selže (s tím lze zpravidla pozorovat působivé pyrotechnické efekty). Ti, kteří se rádi ponoří do útrob zařízení pomocí šroubováku a páječky, budou muset být při navrhování síťové pulzní IP velmi opatrní, protože mnoho prvků takových obvodů je pod vysokým napětím.

Rýže. 3.4-1 Typická bloková schémata spínaných zdrojů

Obraz:

2. Účinný spínací regulátor s nízkou složitostí.

Účinný spínací regulátor s nízkou sofistikovaností

Na základně prvku, podobné té, která se používá u výše popsaného lineárního stabilizátoru (obr. 3.3-3), můžete postavit spínací regulátor napětí. Při stejných vlastnostech bude mít výrazně menší rozměry a lepší tepelné podmínky. Schematický diagram takového stabilizátoru je znázorněn na Obr. 3,4-2. Stabilizátor se sestavuje podle standardní schéma se snížením napětí (obr. 3.4-1a).

Při prvním zapnutí, kdy je vybit kondenzátor C4 a na výstup je připojena dostatečně výkonná zátěž, proud protéká lineárním regulátorem IC DA1. Pokles napětí na R1 způsobený tímto proudem odemkne klíčový tranzistor VT1, který okamžitě přejde do saturačního režimu, protože indukční odpor L1 je velký a tranzistorem protéká dostatečně. vysoký proud. Pokles napětí na R5 otevírá hlavní klíčový prvek - tranzistor VT2. Aktuální. roste v L1, nabíjí C4, zatímco zapisuje zpětnou vazbu na R8

před stabilizátor a klíčový tranzistor. Energie uložená v cívce pohání zátěž. Když napětí na C4 klesne pod stabilizační napětí, DA1 a klíčový tranzistor se otevřou. Cyklus se opakuje při frekvenci 20-30 kHz.

Řetěz R3. R4, C2 nastaví úroveň výstupního napětí. Lze jej plynule nastavit v malém rozsahu, od Uct DA1 po Uin. Pokud je však Vout zvednut blízko k Vin, dochází k určité nestabilitě při maximální zátěži a zvýšené úrovni zvlnění. Pro potlačení vysokofrekvenčního zvlnění je na výstupu stabilizátoru zařazen filtr L2, C5.

Schéma je poměrně jednoduché a nejúčinnější pro tuto úroveň složitosti. Všechny výkonové prvky VT1, VT2, VD1, DA1 jsou dodávány s malými radiátory. Vstupní napětí nesmí překročit 30 V, což je maximum pro stabilizátory KR142EN8. Usměrňovací diody použijte proud alespoň 3 A.

Rýže. 3.4-2 Schéma efektivního spínacího regulátoru na bázi jednoduchého prvku

Obraz:

3. Zařízení nepřerušitelný zdroj energie na bázi vysokofrekvenčního pulzního měniče.

Zařízení pro nepřerušitelné napájení na bázi spínacího stabilizátoru

Na Obr. 3.4-3 je ke zvážení navrženo zařízení pro nepřerušitelné napájení bezpečnostních a kamerových systémů na bázi spínacího stabilizátoru kombinovaného s nabíječkou. Stabilizátor obsahuje ochranné systémy proti přetížení, přehřátí, výstupním rázům, zkratům.

Stabilizátor má následující parametry:

Vstupní napětí, Vvx - 20-30 V:

Výstupní stabilizované napětí, Uvyx-12V:

Jmenovitý zatěžovací proud, Jmenovité zatížení -5A;

Provozní proud systému ochrany proti přetížení Izasch - 7A;.

Provozní napětí systému přepěťové ochrany, ochrana Uout - 13 V;

Maximální nabíjecí proud baterie, baterie Izar max - 0,7 A;

Úroveň zvlnění. Uppulse - 100 mV

Provozní teplota systému ochrany proti přehřátí, Тzasch - 120 With;

Rychlost přepínání na bateriové napájení, tswitch - 10ms (relé RES-b RFO.452.112).

Princip činnosti spínacího stabilizátoru v popsaném zařízení je stejný jako u výše uvedeného stabilizátoru.

Zařízení je doplněno nabíječkou vyrobenou na prvcích DA2, R7, R8, R9, R10, VD2, C7. Regulátor napětí IC DA2 s děličem proudu na R7. R8 omezuje maximální počáteční nabíjecí proud, dělič R9, R10 nastavuje výstupní napětí nabíjení, dioda VD2 chrání baterii před samovybíjením při absenci napájecího napětí.

Ochrana proti přehřátí využívá termistor R16 jako teplotní senzor. Při spuštění ochrany se zapne zvukové signalizační zařízení namontované na IC DD 1 a současně se zátěž odpojí od stabilizátoru a přepne se na bateriové napájení. Termistor je namontován na radiátoru tranzistoru VT1. Přesné nastavení úrovně působení teplotní ochrany se provádí odporem R18.

Snímač napětí je namontován na děliči R13, R15. odpor R15 nastavuje přesnou úroveň činnosti přepěťové ochrany (13 V). Při překročení napětí na výstupu stabilizátoru (při poruše posledního) relé S1 odpojí zátěž od stabilizátoru a připojí ji k baterii. Při výpadku napájení přejde relé S1 do "výchozího" stavu - tzn. připojuje zátěž k baterii.

Zde zobrazený obvod nemá elektronickou ochranu baterie proti zkratu. tuto roli plní pojistka v napájecím obvodu zátěže, dimenzovaná na maximální odběr proudu.

Rýže. 3.4-3 Schéma nepřerušitelného zdroje 12V 5A s multifunkčním ochranným systémem

Obraz:

4. Napájecí zdroje založené na vysokofrekvenčním pulzním měniči.

Zdroje založené na vysokofrekvenčním pulzním měniči

Poměrně často jsou při navrhování zařízení přísné požadavky na velikost zdroje energie. V tomto případě je jediným východiskem použití napájecího zdroje založeného na vysokonapěťových vysokofrekvenčních pulzních měničích. které jsou připojeny k síti ~220 V bez použití celkového nízkofrekvenčního snižovacího transformátoru a dokážou poskytnout vysoký výkon s malými rozměry a odvodem tepla.

Strukturální schéma typický pulzní měnič napájený z průmyslová síť zobrazeno na obrázku 34-4.

Vstupní filtr je navržen tak, aby zabránil pronikání impulsního šumu do sítě. Výkonové spínače zajišťují přívod vysokonapěťových impulsů do primárního vinutí vysokofrekvenčního transformátoru (jednotlivý a

duplexní obvody). Frekvence a trvání impulsů jsou nastaveny řízeným generátorem (obvykle se používá řízení šířky impulsů, méně často - frekvence). Na rozdíl od nízkofrekvenčních sinusových signálových transformátorů využívají pulzní napájecí zdroje širokopásmová zařízení, která poskytují efektivní přenos zapněte signály s rychlými hranami. To klade značné požadavky na typ použitého magnetického obvodu a konstrukci transformátoru. Na druhou stranu s rostoucí frekvencí se požadované rozměry transformátoru (při zachování přenášeného výkonu) zmenšují (moderní materiály umožňují postavit výkonné transformátory s přijatelnou účinností na frekvencích do 100-400 kHz). Charakteristickým rysem výstupního usměrňovače je použití nikoli běžných výkonových diod, ale vysokorychlostních Schottkyho diod, což je způsobeno vysokou frekvencí usměrněného napětí. Výstupní filtr vyhlazuje zvlnění výstupního napětí. Zpětnovazební napětí se porovnává s referenčním napětím a poté řídí generátor. Pozor na přítomnost galvanického oddělení v obvodu zpětné vazby, které je nutné, pokud chceme zajistit oddělení výstupního napětí od sítě.

Při výrobě takového IP jsou kladeny vážné požadavky na použité komponenty (což zvyšuje jejich cenu ve srovnání s tradičními). Jednak se jedná o provozní napětí usměrňovacích diod, filtračních kondenzátorů a klíčových tranzistorů, které by nemělo být menší než 350 V, aby nedocházelo k poruchám. Za druhé by měly být použity vysokofrekvenční klíčové tranzistory (pracovní frekvence 20-100 kHz) a speciální keramické kondenzátory (běžné oxidové elektrolyty se při vysokých frekvencích přehřívají kvůli své vysoké indukčnosti).

aktivita). A za třetí, saturační frekvence vysokofrekvenčního transformátoru, určená typem použitého magnetického obvodu (zpravidla se používají toroidní jádra), musí být výrazně vyšší než pracovní frekvence měniče.

Na Obr. 3.4-5 je schematický diagram klasické IP založené na vysokofrekvenčním měniči. Filtr složený z kondenzátorů C1, C2, C3 a tlumivek L1, L2 slouží k ochraně napájecího zdroje před vysokofrekvenčním rušením z měniče. Generátor je postaven na samooscilačním obvodu a je kombinován s klíčovým stupněm. Klíčové tranzistory VT1 a VT2 pracují v protifázi, postupně se otevírají a zavírají. Spouštění generátoru a spolehlivý provoz zajišťuje tranzistor VT3, který pracuje v režimu lavinového průrazu. Když napětí na C6 vzroste přes R3, tranzistor se otevře a kondenzátor se vybije na bázi VT2, čímž se spustí generátor. Zpětnovazební napětí je odstraněno z přídavného (III) vinutí výkonového transformátoru Tpl.

Tranzistory VT1. VT2 se instaluje na deskové radiátory minimálně 100 cm ^ 2. Diody VD2-VD5 se Schottkyho bariérou jsou umístěny na malém radiátoru 5 cm ^ 2. Údaje o tlumivce a transformátoru: L1-1. L2 je navinut na kroužcích z feritu 2000NM K12x8x3 ve dvou drátech s drátem PELSHO 0,25: 20 závitů. TP1 - na dvou složených kroužcích, ferit 2000NN KZ 1x18,5x7;

vinutí 1 - 82 závitů drátem PEV-2 0,5: vinutí II - 25 + 25 závitů drátem PEV-2 1,0: vinutí III - 2 závity drátem PEV-2 0,3. TP2 je navinutý na feritovém kroužku 2000NN K10x6x5. všechna vinutí jsou vyrobena z drátu PEV-2 0,3: vinutí 1 - 10 závitů:

vinutí II a III - po 6 závitech, obě vinutí (II a III) jsou navinuty tak, aby zabíraly 50% plochy na prstenci, aniž by se dotýkaly nebo překrývaly, vinutí I je navinuto rovnoměrně kolem celého prstence a izolován vrstvou lakovaného hadříku. Cívky usměrňovacích filtrů L3, L4 jsou navinuty na feritu 2000NM K 12x8x3 s drátem PEV-2 1.0, počet závitů je 30. KT809A lze použít jako klíčové tranzistory VT1, VT2. KT812, KT841.

Jmenovité hodnoty prvků a údaje vinutí transformátorů jsou uvedeny pro výstupní napětí 35 V. V případě, že jsou požadovány jiné provozní parametry, je třeba odpovídajícím způsobem změnit počet závitů ve vinutí 2 Tr1.

Popsaný obvod má značné nevýhody kvůli snaze minimalizovat počet použitých součástek. Jedná se o nízkou úroveň stabilizace výstupního napětí a nestabilní nespolehlivý provoz a nízký výstupní proud. Je však docela vhodný pro napájení jednoduchých konstrukcí jiná síla(při použití vhodných komponent), jako jsou: kalkulačky. ID volajících. svítidla atd.

Další IP obvod založený na vysokofrekvenčním pulsním měniči je znázorněn na Obr. 3,4-6. Hlavní rozdíl mezi tímto obvodem a standardní strukturou znázorněnou na Obr. 3.4-4 je absence zpětné vazby. V tomto ohledu je stabilita napětí na výstupních vinutích vf transformátoru Tr2 dosti nízká a je nutné použití sekundárních stabilizátorů (obvod využívá univerzální integrované stabilizátory na IO řady KR142).

Rýže. 3.4-4 Strukturní schéma typického vysokofrekvenčního spínacího měniče napájeného průmyslovou sítí

Obraz:

Miniaturizaci a zvýšení efektivity při vývoji a návrhu spínaných zdrojů usnadňuje použití nové třídy polovodičových měničů - MIS tranzistorů, dále: výkonné diody s rychlou reverzní obnovou, Schottkyho diody, ultrarychlé diody, pole - efektové tranzistory s izolovaným hradlem, integrované obvodyřízení klíčové prvky. Všechny tyto položky jsou dostupné na domácí trh a lze je použít při konstrukci vysoce účinných napájecích zdrojů, měničů, zapalovacích systémů pro spalovací motory (ICE), startovacích systémů zářivek (LDS). Velkou zajímavostí pro vývojáře může být také třída výkonových zařízení s názvem HEXSense - MIS tranzistory se snímáním proudu. Jsou ideálními spínacími prvky pro spínání napájecích zdrojů připravené řízení. Schopnost číst proud spínacího tranzistoru lze využít v pulzních zdrojích pro proudovou zpětnou vazbu požadovanou PWM regulátorem. Tím je dosaženo zjednodušení konstrukce zdroje - vyloučení proudových rezistorů a transformátorů z něj.

Na Obr. 3.4-7 schéma 230W spínaného zdroje. Jeho hlavní výkonnostní charakteristiky jsou následující:

Vstupní napětí: -110V 60Hz:

Výstupní napětí: 48 VDC:

Zatěžovací proud: 4,8 A:

Spínací frekvence: 110 kHz:

Účinnost při plném zatížení : 78%;

Účinnost při 1/3 zatížení: 83 %.

Obvod je založen na pulzně šířkovém modulátoru (PWM) s vysokofrekvenčním měničem na výstupu. Princip fungování je následující.

Klíčový řídicí signál tranzistoru přichází z výstupu 6 PWM regulátoru DA1, pracovní cyklus je omezen na 50 % rezistorem R4, R4 a SZ jsou časovací prvky generátoru. Napájení DA1 je zajištěno řetězem VD5, C5, C6, R6. Rezistor R6 je určen k napájení napětí při startu generátoru, následně je aktivována napěťová zpětná vazba přes LI, VD5. Tato zpětná vazba je získávána z přídavného vinutí ve výstupní tlumivce, která pracuje v režimu flyback. Kromě napájení generátoru je zpětnovazební napětí přes řetězec VD4, Cl, Rl, R2 přiváděno na vstup napěťové zpětné vazby DA1 (vývod 2). Prostřednictvím R3 a C2 je zajištěna kompenzace, která zaručuje stabilitu zpětné vazby.

Na základě tohoto schématu je možné postavit spínací stabilizátory s jinými výstupními parametry.

SPÍNANÝ NAPÁJENÍ

Je známo, že napájecí zdroje jsou nedílnou součástí radiotechnických zařízení, která podléhají řadě požadavků; jsou komplexem prvků, přístrojů a přístrojů, které generují elektrickou energii a převádějí ji do podoby potřebné k zajištění požadovaných provozních podmínek pro rádiová zařízení.

Zdroje energie se dělí na dvě skupiny: primární a sekundární zdroje energie: Primární zdroje jsou zařízení, která přeměňují různé druhy energie na elektrickou energii (elektrické generátory, elektrochemické zdroje proudu, fotoelektrické a termionické měniče atd.).

Sekundární napájecí zařízení jsou měniče jednoho typu elektrické energie na jiný. Mezi ně patří: měniče napětí AC na DC (usměrňovač); Měniče hodnoty střídavého napětí (transformátory); Měniče stejnosměrného napětí na střídavý (střídač).

Podíl zdrojů napájení v současnosti tvoří 30 až 70 % z celkové hmotnosti a objemu zařízení REA. Proto je problém vytvoření miniaturního, lehkého a spolehlivého napájecího zařízení s dobrým technickým a ekonomickým výkonem důležitý a relevantní. Tato práce je věnována vývoji sekundárního zdroje energie (SSE) s minimální hmotností a velikostí a vysokými technickými vlastnostmi.

Předpokladem pro návrh sekundárních energetických zdrojů je jasná znalost požadavků na ně. Tyto požadavky jsou velmi různorodé a jsou určeny charakteristikami provozu těch komplexů REA, které jsou napájeny daným PSE. Hlavní požadavky jsou: na konstrukci - spolehlivost, udržovatelnost, omezení velikosti a hmotnosti, tepelné podmínky; k technickým a ekonomickým vlastnostem - ceně a vyrobitelnosti.

Hlavní směry pro zlepšení hmotnosti a velikosti a technických a ekonomických ukazatelů IP: použití nejnovějších elektrických materiálů; aplikace elementové báze pomocí integrálně-hybridní technologie; zvýšení frekvence přeměny elektrické energie; hledat nová efektivní obvodová řešení. Pro výběr schématu ISE byla provedena analýza účinnosti použití spínaných zdrojů (SMPS) ve srovnání s napájecími zdroji vyrobenými tradiční technologií.

Hlavními nevýhodami napájecího IP jsou vysoké hmotnostní a rozměrové charakteristiky, stejně jako významný vliv na ostatní REE zařízení silných magnetické pole výkonové transformátory. Problémem SMPS je jejich vytváření vysokofrekvenčního rušení a v důsledku toho elektromagnetická nekompatibilita s některými typy elektronických zařízení. Analýza ukázala, že IIP splňují požadavky v plné míře, což potvrzuje jejich široké využití v REA.

V příspěvku je uvažován SMPS o výkonu 800 W, který se od ostatních SMPS liší použitím tranzistorů s efektem pole a transformátoru s primárním vinutím s průměrným výkonem v převodníku. FET poskytují více vysoká účinnost a snížený vysokofrekvenční šum a střední terminálový transformátor dodává polovinu proudu přes klíčové tranzistory a eliminuje potřebu izolačního transformátoru v jejich hradlových obvodech.

Na základě zvoleného principu elektrický obvod byl vyvinut design a vyroben prototyp SMPS. Celá konstrukce je prezentována jako modul instalovaný v hliníkovém pouzdře. Po úvodních testech byla odhalena řada nedostatků: znatelné zahřívání radiátorů klíčových tranzistorů, obtížnost odvodu tepla z výkonných domácích rezistorů a velké rozměry.

Design byl vylepšen: design řídicí desky byl změněn pomocí přisazených komponentů na oboustranné desce, její kolmá instalace na základní desku; použití radiátoru s vestavěným ventilátorem z počítače; všechny tepelně namáhané prvky okruhu byly speciálně umístěny na jedné straně skříně podél směru foukání hlavního ventilátoru pro co nejefektivnější chlazení. V důsledku zpřesnění se rozměry IPP třikrát zmenšily a nedostatky zjištěné při počátečních testech byly odstraněny. Upravený vzorek má následující charakteristiky: napájecí napětí Upit=~180-240 V, frekvence fwork=90 kHz, výstupní výkon Pp=800 W, účinnost=85 %, hmotnost=2,1 kg, celkové rozměry 145X145X80 mm.

Tato práce je věnována návrhu spínaného zdroje určeného pro napájení audiofrekvenčního koncového zesilovače, který je součástí domácího systému reprodukce zvuku. vysoký výkon. Vytvoření domácího systému reprodukce zvuku začalo výběrem návrhu obvodu UMZCH. Za tímto účelem byla provedena analýza obvodového návrhu zařízení pro reprodukci zvuku. Volba byla zastavena na schématu vysoké věrnosti UMZCH.

Tento zesilovač má velmi vysoký výkon, obsahuje zařízení na ochranu proti přetížení a zkraty, zařízení pro udržení nulového potenciálu konstantního napětí na výstupu a zařízení pro kompenzaci odporu vodičů spojujících zesilovač s akustikou. Ačkoli Schéma UMZCH již dávno publikovaný, radioamatéři dodnes opakují jeho design, zmínky o něm jsou téměř v každé literatuře týkající se montáže zařízení pro kvalitní přehrávání hudby. Na základě tohoto článku bylo rozhodnuto sestavit čtyřkanálový UMZCH, jehož celková spotřeba energie byla 800 wattů. Proto další krok Montáž UMZCH byl vývoj a montáž konstrukce zdroje, která poskytuje výstupní výkon minimálně 800 W, malé rozměry a hmotnost, provozní spolehlivost a ochranu proti přetížení a zkratu.

Zdroje jsou stavěny převážně podle dvou schémat: tradičních klasických a podle schématu spínacích měničů napětí. Proto bylo rozhodnuto sestavit a zdokonalit konstrukci spínaného zdroje.

Výzkum zdrojů sekundárního napájení. Zdroje jsou rozděleny do dvou skupin: primární a sekundární zdroje.

Primární zdroje jsou zařízení, která přeměňují různé druhy energie na elektrickou energii (generátory elektrických strojů, elektrochemické zdroje proudu, fotoelektrické a termionické měniče atd.).

Sekundární napájecí zařízení jsou měniče jednoho typu elektrické energie na jiný. Tyto zahrnují:

• * AC na DC měniče napětí (usměrňovače);
• * Převodníky střídavého napětí (transformátory);
• * DC-to-AC měniče (invertory).

Sekundární napájecí zdroje jsou stavěny převážně podle dvou schémat: tradičních klasických a podle schématu pulzních měničů napětí. Hlavní nevýhodou výkonových MT, vyrobených podle tradičního klasického schématu, jsou jejich velké hmotnostní a rozměrové charakteristiky, jakož i významný vliv silného magnetického pole výkonových transformátorů na ostatní REE zařízení. Problémem SMPS je jejich vytváření vysokofrekvenčního rušení a v důsledku toho elektromagnetická nekompatibilita s některými typy REA. Analýza ukázala, že IIP splňují požadavky v plné míře, což potvrzuje jejich široké využití v REA.

Transformátory spínaných zdrojů se od tradičních liší následovně: - napájení s obdélníkovým napětím; komplikovaný tvar vinutí (střední vývody) a provoz na vyšších frekvencích (až několik desítek kHz). Parametry transformátoru mají navíc významný vliv na provoz polovodičových součástek a vlastnosti měniče. Magnetizační indukčnost transformátoru tedy zvyšuje spínací dobu tranzistorů; svodová indukčnost (s rychle se měnícím proudem) je příčinou přepětí na tranzistorech, která může vést k jejich rozpadu; proud naprázdno snižuje účinnost měniče a zhoršuje tepelný režim tranzistorů. Uvedené vlastnosti jsou brány v úvahu při výpočtu a návrhu transformátorů SMPS.

V tomto příspěvku je uvažován spínaný zdroj o výkonu 800 W. Od dříve popsaných se liší použitím tranzistorů s efektem pole a transformátoru s primárním vinutím s průměrným výkonem v měniči. První poskytuje vyšší účinnost a snížené vysokofrekvenční rušení a druhý - poloviční proud přes klíčové tranzistory a eliminuje potřebu izolačního transformátoru v jejich hradlových obvodech.

Nevýhodou takového návrhu obvodu je vysoké napětí na polovinách primárního vinutí, které vyžaduje použití tranzistorů s příslušným povoleným napětím. Pravda, na rozdíl od můstkového měniče v tomto případě stačí dva tranzistory místo čtyř, což zjednodušuje konstrukci a zvyšuje účinnost zařízení.

Spínané zdroje (UPS) používají jedno- a dvoudobé vysokofrekvenční měniče. Účinnost prvního je nižší než druhého, takže není vhodné navrhovat jednocyklové UPS s výkonem vyšším než 40 ... 60 W. Push-pull převodníky umožňují získat mnohem více výstupní výkon s vysokou účinností. Dělí se do několika skupin charakterizovaných způsobem buzení výstupních klíčových tranzistorů a obvodem pro jejich zařazení do obvodu primárního vinutí transformátoru měniče. Pokud mluvíme o způsobu buzení, pak lze rozlišit dvě skupiny: se samobuzením a externím buzením.

První jmenované jsou méně oblíbené kvůli potížím při zakládání. Při návrhu výkonných (více než 200W) UPS se nesmyslně zvyšuje složitost jejich výroby, takže jsou pro takové zdroje málo použitelné. Externě buzené měniče jsou vhodné pro vysoce výkonné aplikace UPS a někdy vyžadují malou nebo žádnou údržbu. Pokud jde o připojení klíčových tranzistorů k transformátoru, jsou zde tři schémata: tzv. poloviční můstek (obr. 1, a), můstek (obr. 1, b). Dosud nejpoužívanější polomůstkový měnič.

Vyžaduje dva tranzistory s rel vysoká cena napětí Ukemax. Jak je patrné z obr. 1a, kondenzátory C1 a C2 tvoří dělič napětí, ke kterému je připojeno primární (I) vinutí transformátoru T2. Při otevření klíčového tranzistoru dosáhne amplituda napěťového impulsu na vinutí hodnoty Upit / 2 - Uke nac. Můstkový měnič je podobný polomůstkovému, ale v něm jsou kondenzátory nahrazeny tranzistory VT3 a VT4 (obr. 1b), které se diagonálně otevírají ve dvojicích. Tento převodník má mírně vyšší účinnost v důsledku zvýšení napětí přiváděného do primárního vinutí transformátoru, a tedy snížení proudu protékajícího tranzistory VT1-VT4. Amplituda napětí na primárním vinutí transformátoru v tomto případě dosahuje hodnoty Upit - 2Uke us.

Za zmínku stojí zejména převodník podle schématu na obr. 1c, který se vyznačuje nejvyšší účinností. Toho je dosaženo snížením proudu primárního vinutí a v důsledku toho snížením ztrátového výkonu v klíčových tranzistorech, což je mimořádně důležité pro výkonný UPS. Amplituda napěťových impulzů v polovině primárního vinutí se zvyšuje na hodnotu Upit - Uke us.

Je třeba také poznamenat, že na rozdíl od jiných měničů nevyžaduje vstupní oddělovací transformátor. V zařízení podle schématu na obr. 1c je nutné použít tranzistory s vysokou hodnotou Uke max. Vzhledem k tomu, že konec horní (podle schématu) poloviny primárního vinutí je spojen se začátkem spodního vinutí, když v prvním z nich teče proud (VT1 je otevřený), ve druhém se vytvoří napětí, které je rovná (v absolutní hodnotě) amplitudě napětí na prvním, ale opačném znaménku vzhledem k Upit. Jinými slovy, napětí na kolektoru uzavřeného tranzistoru VT2 dosahuje 2 Upit. proto jeho Uke max musí být větší než 2Upit. V navrhované UPS je použit push-pull měnič s transformátorem, jehož primární vinutí má průměrný výkon. Má vysokou účinnost nízká úroveň vlní a slabě vyzařuje rušení do okolního prostoru.

STABILIZACE VÝSTUPNÍCH NAPĚTÍ
IMPULZNÍ NAPÁJENÍ

ČLÁNEK PŘIPRAVUJE NA ZÁKLADĚ KNIHY NAKLADATELSTVÍ A. V. GOLOVKOV a V. B LYUBITSKY "NAPÁJECÍ ZDROJE PRO SYSTÉMOVÉ MODULY TYPU IBM PC-XT/AT" "LAD i N"

Obvod stabilizace výstupního napětí v uvažované třídě UPS je uzavřená automatická regulační smyčka (obr. 31). Tato smyčka zahrnuje:
kontrolní schéma 8;
odpovídající stupeň předzesilovače 9;
řídicí transformátor DT;
výkonový stupeň 2;
výkonový pulzní transformátor RT;
usměrňovací blok 3;
tlumivka mezikanálová komunikace 4;
filtrační jednotka 5;
zpětnovazební dělič napětí 6;
dělič referenčního napětí 7.
Řídicí obvod 8 obsahuje následující funkční jednotky:
zesilovač chybového signálu 8.1 s korekčním obvodem Zk;
PWM komparátor (modulátor) 8,2;
generátor pilového napětí (oscilátor) 8,3;
zdroj referenčního stabilizovaného napětí Uref 8.4.
Během provozu porovnává zesilovač 8.1 chybového signálu výstupní signál děliče napětí b s referenčním napětím děliče 7. Vylepšený signál nesoulad jde do pulsně šířkového modulátoru 8.2, který řídí koncový stupeň výkonového zesilovače 9, který naopak dodává modulovaný řídicí signál do výkonového stupně měniče 2 přes řídicí transformátor DT. Výkonový stupeň je napájen beztransformátorovým obvodem. Střídavé napětí napájecí sítě je usměrňováno síťovým usměrňovačem 1 a přiváděno do výkonového stupně, kde je vyhlazováno kondenzátory kapacitního stojanu. Část výstupního napětí stabilizátoru je porovnána s konstantním referenčním napětím a následně je výsledný rozdíl (signál nesouladu) zesílen se zavedením příslušné kompenzace. Pulse Width Modulator 8.2 převádí analogový signálřízení do signálu modulovaného šířkou pulzu s proměnným pracovním cyklem pulzu. V uvažované třídě UPS porovnává obvod modulátoru signál přicházející z výstupu zesilovače chybového signálu s pilovým napětím, které je získáváno ze speciálního generátoru 8.3.

Obrázek 31. Řídicí obvod typického spínaného zdroje založeného na řídicím čipu TL494.

Obrázek 32. Nastavení úrovně výstupního napětí UPS PS-200B.

Obrázek 33. Nastavení úrovně výstupního napětí UPS LPS-02-150XT.

Obrázek 34. Nastavení úrovně výstupního napětí UPS Appis.

Obrázek 35. Nastavení úrovně výstupního napětí UPS GT-200W.

Nejčastějším případem však je, že neexistuje žádná úprava, která by umožnila ovlivnit výstupní napětí jednotky. V tomto případě se napětí na kterémkoli ze vstupů 1 nebo 2 volí libovolně v rozsahu od +2,5 do +5 V a napětí na zbývajícím vstupu se volí pomocí vysokoohmového bočníkového rezistoru tak, aby jednotka produkovala výstupní napětí uvedená v pasu v režimu jmenovité zátěže. Rýže. 35 znázorňuje případ výběru úrovně referenčního napětí, Obr. 34 - ukazuje případ volby úrovně signálu zpětné vazby. Již dříve bylo poznamenáno, že hodnotu nestability výstupního napětí pod vlivem jakýchkoli destabilizačních faktorů (změny zatěžovacího proudu, napájecího napětí a okolní teploty) lze snížit zvýšením zesílení zpětnovazebního obvodu (zesílení zesilovače DA3 ).
nicméně maximální hodnota zesílení DA3 je omezeno podmínkou stability. Protože UPS i zátěž obsahují reaktivní prvky (indukční nebo kapacitní), které akumulují energii, dochází v přechodných podmínkách k přerozdělování energie mezi tyto prvky. Tato okolnost může vést k tomu, že při určitých parametrech prvků nabude přechodový proces ustavování výstupních napětí UPS charakter netlumených kmitů nebo velikost překmitů v přechodovém režimu dosáhne nepřijatelných hodnot.

Obrázek 36. Přechodové jevy (oscilační a aperiodické) výstupního napětí UPS během náhlé změny zatěžovacího proudu (a) a vstupního napětí (b).

Na Obr. 36 ukazuje přechodové jevy výstupního napětí během náhlé změny zatěžovacího proudu a vstupního napětí. UPS pracuje stabilně, pokud se výstupní napětí vrátí na ustálenou hodnotu po přerušení rušení, které jej vyvedlo z výchozí stav(obr. 37, a).

Obrázek 37. Přechodové jevy výstupního napětí UPS ve stabilních (a) a nestabilních (b) systémech.

Pokud tato podmínka není splněna, pak je systém nestabilní (obr. 37.6). Zajištění stability spínaného zdroje je jeho nezbytnou podmínkou normální fungování. proces přechodu v závislosti na parametrech UPS je oscilační nebo aperiodický, přičemž výstupní napětí UPS má určitou hodnotu překmitu a přechodovou dobu. Odchylka výstupního napětí od jmenovité hodnoty je detekována v měřicím prvku zpětnovazebního obvodu (v uvažovaném UPS je jako měřicí prvek použit odporový dělič připojený na sběrnici výstupního napětí +5V). Vlivem setrvačnosti regulační smyčky se jmenovitá hodnota výstupního napětí nastavuje s určitým zpožděním. V tomto případě bude schéma řízení setrvačnosti nějakou dobu pokračovat ve svém vlivu stejným směrem. V důsledku toho dochází k přestřelení, tzn. odchylka výstupního napětí od jeho jmenovité hodnoty ve směru opačném k původní odchylce. Řídicí obvod opět obrátí výstupní napětí a tak dále. Aby byla zajištěna stabilita řídicí smyčky výstupního napětí UPS s minimální dobou trvání přechodového procesu, je korigována amplitudově-frekvenční charakteristika chybového zesilovače DA3. To se provádí pomocí RC obvodů, zahrnutých jako obvod se zápornou zpětnou vazbou, pokrývající zesilovač DA3. Příklady takových nápravných řetězců jsou uvedeny na Obr. 38.

Obrázek 38. Příklady konfigurace korekčních RC obvodů pro zesilovač chyby napětí DA3.

Pro snížení úrovně rušení jsou na sekundární straně spínaného zdroje instalovány aperiodické RC obvody. Podívejme se podrobněji na princip jejich působení.
Přechodový proces proudu přes usměrňovací diody v okamžicích spínání nastává ve formě rázového buzení (obr. 39, a).

Obrázek 39. Schémata časování napětí diody pro zpětné obnovení:
a) - bez RC řetězu; b) - v přítomnosti RC řetězu.

Spínaný zdroj - elektronický obvod, kde je vstupní napětí usměrněno, filtrováno, rozřezáno na shluky vysokofrekvenčních impulsů pro přenos přes transformátor malých rozměrů. Blok se stává ovladatelným, s flexibilně nastavitelnými parametry. Sníží se hmotnost nejtěžší části zdroje - transformátoru. V anglické literatuře se taková zařízení nazývají Switching-Mode zdroj napájení(SMPS).

SMPS nástroj (spínaný zdroj napájení)

Nástup spínaných zdrojů

Tesla se také obávala velikosti transformátorů. Vědec, opakující zkušenost za zkušeností, zjistil: vysoké frekvence proudy jsou pro člověka bezpečné, vyvolávají velké ztráty v jádrech transformátorů. Výsledkem sporu bylo přijetí frekvence 60 Hz pro stavbu vodní elektrárny Niagara. Začali jsme s Nikolou Teslou, protože to byl první člověk, který pochopil ty rychlé oscilace mechanicky nedostaneš. Proto je třeba použít oscilační obvody. Tak se objevil Teslov transformátor (22. září 1896), s jehož pomocí se vědec rozhodl přenášet zprávy a energii na dálku.

Podstata vynálezu je popsána v části o, kterou uvádíme stručné informace. Transformátor je tvořen dvěma částmi zapojenými do série. Primární vinutí prvního bylo připojeno ke zdroji střídavého napětí o relativně nízké frekvenci. Díky nízkému transformačnímu poměru byl kondenzátor připojený k sekundárnímu vinutí nabit na vysoký potenciál. Napětí dosáhlo prahové hodnoty, prorazilo jiskřiště, zapojené paralelně s kondenzátorem. Proces oscilačního výboje začal přes primární vinutí druhého transformátoru do vnějšího obvodu. Tesla přijímal rádiové napětí s amplitudou milionů voltů.

První krok při vytváření spínaných zdrojů, kde se relativně nízkofrekvenční napětí převádí na impulsy. Podobný design vytvořil v roce 1910 Charles Kettering a vybavil zapalovací systémy automobilů. Spínané zdroje se objevily v 60. letech. Myšlenka minimalizace velikosti transformátorů (po Nikola Tesla) byla předložena General Electric Company v roce 1959 v osobě Josepha Murphyho a Francise Starchetze (US patent 3 040 271). Nápad nenašel okamžitě vřelou odezvu (nebyl žádný vhodný elementová základna), v roce 1970 společnost Tectronics vydala řadu osciloskopů s novým napájecím zdrojem.

O dva roky později se měniče používají v elektronice (Patent US3697854 A), hlavní je, že se objevují první domácí modely! Patenty na sebe odkazují, není možné pochopit, kdo jako první navrhl použít myšlenku osobní počítače. V SSSR byl vývoj zahájen v roce 1970 kvůli tomu, že se v prodeji objevil vysokofrekvenční výkonný germaniový tranzistor 2T809A. Jak je uvedeno v literatuře, prvním, kdo uspěl v roce 1972, byl Moskovčan, kandidát technických věd L. N. Sharov. Později se objevil 400W spínaný zdroj A. I. Ginzburg, S. A. Eranosyan. V roce 1976 vybavil počítače EC novinkou tým vedený Zh. A. Mkrtchyanem.

První spínané zdroje známé domácímu spotřebiteli digitální televizory a videorekordéry, často se porouchají, moderní produkty jsou bez nevýhod - fungují nepřetržitě roky. Okamžik začátku 90. let poskytuje následující informace:

1. Měrný výkon: 35 - 120 W na decimetr krychlový.
2. Pracovní frekvence měniče: 30 - 150 kHz.
3. Účinnost: 75 - 85 %.
4. MTBF: 50 - 200 tisíc hodin (6250 pracovních dnů).

Výhody spínaných zdrojů

Lineární zdroje jsou objemné, účinnost pokulhává. Účinnost zřídka přesahuje 30 %. U spínaných zdrojů se průměrné hodnoty pohybují v rozmezí 70 - 80 %, existují produkty, které se velmi vymykají. K lepšímu, samozřejmě. Uvádí se informace: Účinnost spínaného zdroje dosahuje 98 %. Zároveň se sníží potřebné filtrační kapacity kondenzátorů. Energie uložená za určitou dobu silně klesá s rostoucí frekvencí. Závisí přímo na kapacitě kondenzátoru, kvadraticky na amplitudě napětí.

Zvýšení na frekvenci 20 kHz (oproti 50/60) snižuje lineární rozměry prvků 4krát. Květiny ve srovnání s očekáváním v rádiovém dosahu. Vysvětluje důvod vybavování přijímačů malými kondenzátory.

Spínané napájecí zařízení

Vstupní napětí je usměrněno. Proces se provádí diodovým můstkem, méně často jedinou diodou. Poté se napětí rozseká na impulsy, zde literatura vesele přechází k popisu transformátoru. Čtenáře asi trápí otázka – jak funguje chopper (zařízení generující pulsy). Založeno na mikroobvodu napájeném přímo síťovým napětím 230 voltů. Méně často je speciálně instalována zenerova dioda (stabilizátor paralelního typu).

Mikroobvod generuje pulsy (20 - 200 kHz) s relativně malou amplitudou, které řídí tyristor nebo jiný polovodičový výkonový spínač. Tyristor ořezává vysokonapěťové impulsy, podle flexibilní program generované čipem generátoru. Vzhledem k tomu, že vstup je vysokého napětí potřebují ochranu. Generátor je hlídán varistorem, jehož odpor při překročení prahové hodnoty prudce klesá, čímž se škodlivé přepětí uzavírá do země. Z vypínače jsou impulzy přiváděny do malého vysokofrekvenčního transformátoru. Lineární rozměry jsou relativně nízké. Pro 500W počítačový zdroj se vejde do dlaně dítěte.

Výsledné napětí je opět usměrněno. Používají se Schottkyho diody díky nízkému poklesu napětí na přechodu kov-polovodič. Usměrněné napětí je filtrováno a dodáváno spotřebitelům. Vzhledem k přítomnosti mnoha sekundárních vinutí je docela snadné získat nominální hodnoty různých polarit a amplitud. Příběh je neúplný bez zmínky o zpětné vazbě. Výstupní napětí jsou porovnána se standardem (například zenerova dioda), je upraven režim pulzního generátoru: přenášený výkon (amplituda) závisí na frekvenci, pracovním cyklu. Výrobky jsou považovány za relativně nenáročné, mohou pracovat v širokém rozsahu napájecích napětí.

Napájecí zdroj pouzdra

Technologie se nazývá invertor, používají ji svářeči, mikrovlnné trouby, indukční varné desky, adaptéry mobily, iPad. Počítačový zdroj funguje podobně.

Napájecí zdroje spínané obvody

Poskytuje příroda 14 základní topologie implementace spínaných zdrojů. S inherentními výhodami, jedinečnými vlastnostmi. Některé jsou vhodné pro tvorbu nízkopříkonových zdrojů (pod 200 W), jiné vykazují nejlepší kvality při napájení síťovým napětím 230 voltů (50/60 Hz). A chcete-li vybrat požadovanou topologii, umět si představit vlastnosti každé z nich. Historicky jsou tři pojmenovány jako první:

• Buck - Buck, jelen, dolar.
• Boost – zrychlení.
• Měnič polarity - měnič polarity.

S lineárními regulátory souvisí tři topologie. Typ zařízení je považován za předchůdce spínaných zdrojů, nezahrnuje výhody. Napětí je dodáváno přes transformátor, narovnáno, odříznuto na napájecím klíči. Práce regulátoru je řízena zpětnou vazbou, jejíž úkoly zahrnují vytvoření chybového signálu. Tento typ zařízení měl v 60. letech obrat mnoha miliard dolarů, dokázal pouze snížit napětí a společný vodič spotřebitele byl uzavřen s napájecí sítí.

Buck topologie

Takže tam byli "jeleni". Vstupní signál, původně zamýšlený pro konstantní napětí, byl rozřezán na pulzy, poté byly shluky narovnány, filtrovány, aby se získal střední výkon. Zpětná vazba řídila pracovní cyklus, frekvenci (pulzně-šířková modulace). Podobně se to dělá i dnes počítačové bloky výživa. Téměř okamžitě bylo dosaženo hustoty výkonu 1 až 4 watty na palec krychlový (následně až 50 wattů na palec krychlový). Je hezké, že můžete získat spoustu výstupních napětí oddělených od vstupu.

Za nevýhodu považujeme ztráty v okamžiku sepnutí tranzistoru, napětí mění polaritu, zůstává pod nulou až do dalšího impulsu. Specifikovaná část signálu, která obchází diodu, se připojí k zemi a nedosáhne filtru. Je zjištěna existence optimálních spínacích frekvencí, při kterých jsou náklady minimalizovány. Rozsah 25 - 50 kHz.

Boost topologie

Topologie se nazývá prstencová tlumivka, umístěná před klíčem. Je možné zvýšit vstupní napětí na požadovanou hodnotu. Obvod funguje takto:

1. V počátečním okamžiku je tranzistor otevřený, induktor je uložen s energií zdroje napětí přes kolektor, emitor p-n přechody, zem.
2. Poté je klíč uzamčen, spustí se proces nabíjení kondenzátoru. Plyn dodává energii.
3. V určitém okamžiku funguje zesilovač zpětné vazby, začíná výkon zátěže. Kondenzátor není schopen dodávat energii směrem k vypínači, dioda ruší. Poplatek přebírá užitečné zatížení.
4. Pokles napětí způsobí opětovné zapojení zpětné vazby a škrticí klapka začne akumulovat energii.

Topologie střídače polarity

Topologie polárního invertoru je podobná jako u předchozího zapojení, tlumivka je umístěna za klíčem. Funguje takto:

V tomto případě sledujeme paralelnost procesů ukládání/výdeje energie. Všechna tři zvažovaná schémata vykazují následující nevýhody:

1. Existuje spojení pro stejnosměrný proud mezi vstupem a výstupem. Jinými slovy, neexistuje žádná galvanická izolace.
2. Není možné získat více jmenovitých napětí z jednoho obvodu.

Nevýhody jsou eliminovány push-pull push-pull, zpožděnými (posledními) topologiemi. Oba používají chopper s dopřednou technologií. V prvním případě je použit diferenciální pár tranzistorů. Je možné používat jeden klíč po polovinu doby. Pro ovládání je potřeba speciální tvářecí okruh, který tyto výkyvy střídavě rozkývá, zlepší se podmínky pro odvod tepla. Řezné napětí je bipolární, napájí primární vinutí transformátoru, existuje mnoho sekundárních - v souladu s požadavky spotřebitelů.

V opožděné topologii je jeden tranzistor nahrazen diodou. Obvod je často provozován nízkopříkonovými zdroji (do 200 W) s konstantním výstupním napětím 60 - 200 V.