اصل ترکیب منبع تغذیه سوئیچینگ + تجزیه و تحلیل نمودار مدار (قسمت 2)

(الف) اصل ترکیب منبع تغذیه سوئیچینگ

1.1 مدار ورودی

مدار فیلتر خطی، مدار سرکوب جریان نوسان، مدار یکسو کننده.
عملکرد: منبع تغذیه AC شبکه ورودی را به منبع تغذیه ورودی DC منبع تغذیه سوئیچینگ که الزامات را برآورده می کند، تبدیل کنید.
1.1.1 مدار فیلتر خطی
هارمونیک و نویز را سرکوب کنید
1.1.2 مدار فیلتر سرج
سرکوب جریان افزایش از شبکه
1.1.3 مدار یکسو کننده
AC را به DC تبدیل کنید
دو نوع وجود دارد: نوع ورودی خازن و نوع ورودی سیم پیچ خفه کننده. اکثر منابع تغذیه سوئیچینگ همان اولی هستند

1.2 مدار تبدیل

شامل مدار سوئیچینگ، مدار جداسازی خروجی (مبدل) و غیره. این کانال اصلی برایمنبع تغذیه سوئیچینگتبدیل، و مدولاسیون برش و خروجی شکل موج منبع تغذیه را با توان تکمیل می کند.
لوله برق سوئیچینگ در این سطح دستگاه اصلی آن است.

1.2.1 مدار سوئیچینگ
حالت رانندگی: خود هیجانی، هیجان بیرونی
مدار تبدیل: ایزوله، غیر ایزوله، رزونانس
دستگاه های برق: متداول ترین آنها GTR، MOSFET، IGBT هستند
حالت مدولاسیون: PWM، PFM، و ترکیبی. PWM بیشترین استفاده را دارد.
1.2.2 خروجی مبدل
به بدون شفت و شفت با تقسیم می شود. هیچ شفتی برای یکسوسازی نیم موج و یکسوسازی جریان-دوبرابر مورد نیاز نیست. شفت برای تمام موج مورد نیاز است.

1.3 مدار کنترل

برای تنظیم ولتاژ خروجی، پالس های مستطیلی مدوله شده را به مدار درایو ارائه دهید.

مدار مرجع: مرجع ولتاژ را ارائه دهید. مانند مرجع موازی LM358، AD589، مرجع سری AD581، REF192 و غیره.

مدار نمونه برداری: تمام یا بخشی از ولتاژ خروجی را بگیرید.

تقویت مقایسه: سیگنال نمونه برداری را با سیگنال مرجع مقایسه کنید تا سیگنال خطا برای کنترل مدار PM منبع تغذیه تولید شود.

تبدیل V/F: سیگنال ولتاژ خطا را به سیگنال فرکانس تبدیل کنید.

نوسانگر: موج نوسانی با فرکانس بالا تولید می کند

مدار درایو پایه: سیگنال نوسان مدوله شده را به یک سیگنال کنترلی مناسب برای هدایت پایه لوله سوئیچ تبدیل کنید.

1.4 مدار خروجی

تصحیح و فیلتر
ولتاژ خروجی را به DC ضربانی اصلاح کنید و آن را به یک ولتاژ DC با موج کم صاف کنید. فناوری یکسوسازی خروجی اکنون دارای روش های نیمه موج، تمام موج، توان ثابت، دو برابر شدن جریان، همزمان و سایر روش های یکسوسازی است.

(ب) تجزیه و تحلیل منابع تغذیه توپولوژیکی مختلف

مبدل باک 2.1
مدار باک: چاپر باک، قطب ورودی و خروجی یکسان است.
از آنجایی که حاصلضرب ولت دوم شارژ و دشارژ سلف در حالت پایدار برابر است، ولتاژ ورودی Ui، ولتاژ خروجی Uo. بنابراین:
(Ui-Uo)ton=Uotoff
Uiton-Uoton=Uo*toff
Ui*ton=Uo(ton+toff)
Uo/Ui=ton/(ton+toff)=▲
یعنی رابطه ولتاژ ورودی و خروجی به صورت زیر است:
Uo/Ui=▲ (چرخه کاری)

توپولوژی مدار باک

هنگامی که سوئیچ روشن می شود، برق ورودی توسط سلف L و خازن C فیلتر می شود تا جریان را به انتهای بار برساند. هنگامی که کلید خاموش می شود، سلف L به جریان خود در دیود ادامه می دهد تا جریان بار را مداوم نگه دارد. ولتاژ خروجی به دلیل چرخه وظیفه از ولتاژ برق ورودی تجاوز نخواهد کرد.

2.2 مبدل تقویتی
مدار تقویت: چاپر تقویت کننده، قطبیت ورودی و خروجی یکسان است.
با استفاده از همین روش، با توجه به این اصل که حاصلضرب ولت-ثانیه شارژ و تخلیه سلف L در حالت پایدار برابر است، می توان رابطه ولتاژ را بدست آورد: Uo/Ui=1/(1-▲）)

تقویت توپولوژی مدار

لوله سوئیچ Q1 و بار این مدار به صورت موازی به هم متصل می شوند. هنگامی که لوله سوئیچ روشن می شود، جریان از سلف L1 عبور می کند تا موج را صاف کند و منبع تغذیه سلف L1 را شارژ می کند. هنگامی که لوله سوئیچ خاموش است، سلف L به بار و منبع تغذیه تخلیه می شود و ولتاژ خروجی ولتاژ ورودی Ui+UL خواهد بود، بنابراین اثر تقویتی دارد.

2.3 تبدیل Flyback

مدار Buck-Boost: Boost/Buck Chopper، قطب ورودی و خروجی مخالف هستند و سلف منتقل می شود.
رابطه ولتاژ: Uo/Ui=-▲/(1-▲）

توپولوژی مدار باک-بوست

وقتی S روشن است، منبع تغذیه بار فقط سلف را شارژ می کند. هنگامی که S خاموش است، منبع تغذیه از طریق سلف به بار تخلیه می شود تا انتقال نیرو حاصل شود.
بنابراین سلف L در اینجا وسیله ای برای انتقال انرژی است.

(ج) فیلدهای برنامه

مدار منبع تغذیه سوئیچینگ دارای مزایای راندمان بالا، اندازه کوچک، وزن سبک و ولتاژ خروجی پایدار است، بنابراین به طور گسترده در ارتباطات، کامپیوترها، اتوماسیون صنعتی، لوازم خانگی و سایر زمینه ها استفاده می شود. به عنوان مثال، در زمینه رایانه، منبع تغذیه سوئیچینگ به جریان اصلی منبع تغذیه رایانه تبدیل شده است که می تواند عملکرد پایدار تجهیزات رایانه را تضمین کند. در زمینه انرژی های نو، منبع تغذیه سوئیچینگ نیز به عنوان وسیله ای که می تواند انرژی را به طور پایدار تبدیل کند، نقش مهمی ایفا می کند.

به طور خلاصه، مدار منبع تغذیه سوئیچینگ یک مدار تبدیل توان کارآمد و قابل اعتماد است. اصل کار آن عمدتاً تبدیل انرژی الکتریکی ورودی به یک خروجی توان DC پایدار و قابل اعتماد از طریق تبدیل سوئیچینگ فرکانس بالا و فیلتر اصلاح است.