Byte av strömförsörjning

Switching Power Supply - elektronisk krets, där ingångsspänningen korrigeras, filtreras, skärs i högfrekventa utbrott för överföring via en liten transformator. Blocket styrs, med flexibelt justerbara parametrar. Massan av den tungaste delen av källan, transformatorn, minskar. I engelsk litteratur kallas sådana enheter Switching Mode Power Supply( SMPS).

Utseendet på strömförsörjning

Transformers storlek oroade Tesla. Vetenskapsmannen, som upprepar erfarenhetens erfarenhet, har fastställt: höga frekvenser av strömmen är säkra för människor, provar stora förluster i transformatorernas kärnor. Resultatet av tvisten var antagandet av en frekvens på 60 Hz för byggandet av Niagara vattenkraftstation. Vi började med Nikola Tesla, för det här är den första personen som insåg att du inte kommer att få snabba oscillationer mekaniskt. Därför är det nödvändigt att använda oscillatoriska kretsar. Så här framträdde Tesla-transformatorn( 22 september 1896), med hjälp av vilken forskaren bestämde sig för att överföra meddelanden och energi över ett avstånd.

Kärnan enligt uppfinningen beskrivs i avsnittet om Tesla-spolen, vi ger kort information. Transformatorn består av två delar kopplade i serie. Den primära lindningen av den första var ansluten till en källa till växelspänning med relativt låg frekvens. På grund av det låga transformationsförhållandet laddades kondensatorn ansluten till sekundärlindningen till en hög potential. Spänningen nådde tröskeln, avskäraren trängde in, kopplad parallellt med kondensatorn. Den oscillerande processen för urladdning genom den primära lindningen av den andra transformatorn i den externa kretsen började. Tesla mottog radiospänningar med en amplitud på miljontals volt.

Det första steget i att skapa en pulserad strömförsörjning, där spänningen med relativt låg frekvens omvandlas till pulser. En liknande design skapades 1910 av Charles Kettering och utrustade bilens tändsystem. Pulsströmförsörjningen dök upp på 60-talet. Tanken att minimera transformatornas storlek( efter Nikola Tesla) framlades av General Electric 1959 hos Joseph Murphy och Francis Starcher( US-A-3 040 271).Tanken hittade inte omedelbart ett varmt svar( det fanns ingen lämplig elementbas), 1970 startade Tektroniks en linje med oscilloskop med en ny strömkälla.

Två år senare används inverterare i elektronik( Patent US3697854 A), det viktigaste - de första inhemska modellerna visas! Patenter kopplar till varandra, det är omöjligt att förstå vem som föreslog att använda idén i persondatorer. I Sovjetunionen började utvecklingen 1970, på grund av utseendet i försäljningen av högfrekvent hög-power germanium transistor 2Т809А.Som föreskrivet i litteraturen var Muscovite, kandidat för teknisk vetenskap L. N. Sharov den första att lyckas 1972.Senare uppträdde en 400-watt pulsförsörjningsenhet av A.I. Ginzburg, S.A. Eranosyan. EU-datorer är utrustade med en nyhet 1976 av ett team ledt av J. A. Mkrtchyan.

Den första strömbrytaren, som är känd för den inhemska konsumenten på digitala TV-apparater och videobandspelare, bröt ofta ner, moderna produkter saknar nackdelen - de har arbetat kontinuerligt i många år. I början av 90-talet finns följande information:

1. Specifik effekt: 35 - 120 W per kubikmeter.
2. Inverter Arbetsfrekvens: 30 - 150 kHz.
3. effektivitet: 75 - 85%.
4. Fel tid: 50-200 tusen timmar( 6250 arbetsdagar).

Fördelarna med

-strömförsörjning Linjära nätaggregat är skrymmande, effektiviteten är låg. Effektiviteten överstiger sällan 30%.För pulserande nätaggregat är de genomsnittliga siffrorna i intervallet 70-80%, det finns produkter som är mycket otillräckliga. För det bättre, förstås. Följande information ges: Effekten av en pulserad strömförsörjning når 98%.Samtidigt minskar den önskade filtreringskapaciteten för kondensatorer. Den energi som lagras över en period sjunker dramatiskt med ökande frekvens. Det beror direkt på kondensatorkapacitansen, kvadratiskt på spänningsamplituden.

Att höja till en frekvens av 20 kHz( jämfört med 50/60) minskar de linjära dimensionerna av elementen med 4 gånger. Blommor i jämförelse med förväntningarna i radion. Förklarar anledningen till utrustad mottagare med små kondensatorer.

växelströmförsörjningsenhet

Ingångsspänningen korrigeras. Processen bär en diodbro, sällan en enda diod. Därefter skärs spänningen i pulser, här går litteraturen gärna till beskrivningen av transformatorn. Läsare är troligen plågade av frågan - hur fungerar chopper( en enhet som genererar impulser) arbete? På grundval av mikrokretsen, som drivs direkt av 230 volt nätspänning. Mindre ofta är en stabilitron( stabiliserare av parallell typ) speciellt installerad.

Mikrokretsen genererar pulser( 20-200 kHz) med relativt liten amplitud som styr tyristoren eller annan halvledarströmbrytare. Tyristorn skär högspänningsimpulserna, enligt ett flexibelt program som alstras av oscillatorchipet. Eftersom ingången har en högspänning krävs skydd. Generatorn bevakas av en varistor vars motstånd sjunker kraftigt när tröskeln överskrids och stänger ett skadligt hopp till marken. Från strömbrytaren kommer pulspaketen till en liten storfrekvent transformator. Linjära dimensioner är relativt låga. För en dator strömförsörjning med en kapacitet på 500 W passar barnens handflata.

Den resulterande spänningen korrigeras igen. Schottky-dioder används, tack vare lågspänningsfallet i metall-halvledarövergången. Den rektifierade spänningen filtreras, matas till konsumenterna. På grund av närvaron av multipla sekundära lindningar erhålls helt enkelt de värden som är olika polaritet och amplitud. Historien är ofullständig utan att nämna återkopplingsslingan. Utgångsspänningar jämförs med en standard( till exempel en zener-diod), pulsgeneratorläget justeras: den överförda effekten( amplitud) beror på frekvensen, arbetscykeln. Produkter anses vara relativt opretentiösa, kan fungera inom ett brett utbud av matningsspänningar.

Tekniken kallas inverter, som används av svetsare, mikrovågsugnar, induktionshällar, mobiltelefonadaptrar, iPad. En strömförsörjning på datorn fungerar på ett liknande sätt.

Switching Power Supply Circuit Design. Naturen tillhandahöll 14 grundläggande implementerings topologier för strömförbrukning. Med inneboende fördelar, unika egenskaper. Vissa är lämpliga för att skapa strömförsörjningsaggregat( under 200 W), andra visar de bästa egenskaperna när de drivs med 230 volt( 50/60 Hz).Och för att välja önskad topologi, kunna presentera egenskaperna hos varje. Historiskt kallas de tre första:

• Buck - buck, hjort, dollar.
• Förstärkning - acceleration.
• Polaritetsomriktare - polaritetsomriktare.

Tre topologier avser linjära regulatorer. Typen av enheter anses vara föregångaren till pulsaggregat, inte med fördelar. Spänningen appliceras genom transformatorn, rakt, skärs in i strömbrytaren. Regulatorn hanteras av återkopplingen, vars uppgift är att generera en felsignal. Typen av enheter var en omsättning på flera miljarder dollar på 60-talet, kunde bara sänka spänningen och konsumentens vanliga tråd var ansluten till elnätet.

Buck

topologi Så det fanns "hjort".Ursprungligen avsedd för likspänning, skärs ingångssignalen i pulser, sedan packades rätningarna och filtrerades för att erhålla genomsnittlig effekt. Feedback styrde arbetscykeln, frekvens( pulsbreddsmodulering).Liknande görs idag av datortillbehör. Nästan omedelbart uppnåddes effektdensitetsvärden på 1-4 W per kubikmeter( därefter upp till 50 W per kubikcentimeter).Charmigt har det blivit möjligt att få en mängd utgångsspänningar släppta från ingången.

Nackdelen är förlusten vid omkoppling av transistorn, spänningsändringen polaritet, förblir under noll till nästa puls. Den angivna delen av signalen, som omger dioden, stänger till marken utan att nå filtret. Förekomsten av optimala omkopplingsfrekvenser med vilka kostnader minimeras finns. Intervallet 25 - 50 kHz.

Boost Topology

Topologin kallas en ringspjäll, framåtnyckel. Det går att öka ingångsspänningen till önskat betyg. Kretsen fungerar enligt följande:

1. Vid det inledande ögonblicket är transistorn öppen, choken lagras med spänningskällans energi genom kollektorn, emitter pn-korsningar, jord.
2. Då är nyckeln låst, kondensatorns laddningsprocess startar. Chokan ger energi.
3. Vid något tillfälle arbetar återkopplingsförstärkaren, belastningen aktiveras. Kondensatorn kan inte ge energi i strömbrytarens riktning, förhindrar dioden. Avgiften tar nyttolast.
4. En spänningsfall leder till att återkopplingskretsen reser igen, och choke börjar börja ackumulera energi.

Polaritetsomriktare

topologi Polaromriktarens topologi liknar det tidigare systemet, choke ligger bakom nyckeln. Fungerar enligt följande:

1. Vid det inledande ögonblicket är nyckeln öppen, den positiva halvvågspänningen fyller choken med energi. Vidare är energin maktlös att passera - förhindrar dioden.
2. Transistorn är stängd, en emf genereras i choke, kallad parasitisk. Det riktas motsatt till den första, dioden passerar fritt, laddar kondensatorn.
3. Återkopplingskretsen fungerar, pulsbreddsmodulatorn öppnar transistorn igen. Processen att ladda kondensatorn till lasten börjar, gasen är återigen fylld med energi.

Topologi I detta fall observerar vi parallelliteten i processerna för energilagring / -utgifter. Alla tre övervägda system visar följande nackdelar:

1. Det finns en likströmslänk mellan ingången och utgången. Med andra ord finns det ingen galvanisk isolering.
2. Det är omöjligt att få flera spänningsvärden från en krets.

Minuses elimineras med push-pull push-pull, sen( topp).Båda använder chopper med avancerad teknik( framåt).I det första fallet används ett differentialpar av transistorer. Det blir möjligt att använda en nyckel under halva perioden. För styrning behövs ett speciellt formningsschema, som alternerande svänger dessa svängningar och värmeavlägsnande villkor förbättras. Klippspänningen är bipolär, den matar transformatorns primära lindning, sekundärspänningen överensstämmer mycket med konsumenternas krav.

I den fördröjda topologin ersätts en transistor med en diod. Kretsen drivs ofta med strömförsörjning med låg effekt( upp till 200 W) med en konstant utgångsspänning på 60-200 V.