1. Che cos'è un alimentatore switching?
L'alimentatore a commutazione è un tipo di alimentatore che utilizza la moderna tecnologia elettronica di potenza per controllare il rapporto temporale di accensione e spegnimento per mantenere una tensione di uscita stabile. Gli alimentatori a commutazione sono generalmente composti da circuiti integrati di controllo a modulazione di larghezza di impulso (PWM) e MOSFET.
L'alimentatore switching è relativo all'alimentatore lineare. Il suo terminale di ingresso rettifica direttamente la corrente alternata in corrente continua e quindi, sotto l'azione del circuito di oscillazione ad alta frequenza, il tubo dell'interruttore viene utilizzato per controllare l'accensione e lo spegnimento della corrente per formare una corrente a impulsi ad alta frequenza. Con l'aiuto di induttori (trasformatori ad alta frequenza) viene emessa corrente continua stabile a bassa tensione.
Poiché la dimensione del nucleo magnetico del trasformatore è inversamente proporzionale al quadrato della frequenza operativa dell'alimentatore switching, maggiore è la frequenza, minore è il nucleo. In questo modo, il trasformatore può essere notevolmente ridotto e il peso e il volume dell'alimentatore possono essere ridotti. E poiché controlla direttamente la CC, l'efficienza di questo alimentatore è molto superiore a quella di un alimentatore lineare. Ciò consente di risparmiare energia, quindi è favorito dalle persone. Ma ha anche dei difetti, ovvero il circuito è complicato, la manutenzione è difficile e l'inquinamento del circuito è grave. L'alimentatore è rumoroso e non è adatto per alcuni circuiti a basso rumore.
2. Caratteristiche dell'alimentatore switching
Gli alimentatori a commutazione sono generalmente composti da circuiti integrati di controllo a modulazione di larghezza di impulso (PWM) e MOSFET. Con lo sviluppo e l'innovazione della tecnologia dell'elettronica di potenza, l'attuale alimentatore switching è ampiamente utilizzato in quasi tutti i dispositivi elettronici principalmente per le sue dimensioni ridotte, il peso ridotto e l'elevata efficienza, e la sua importanza è evidente.
Tre, la classificazione dell'alimentatore switching
A seconda del modo in cui il dispositivo di commutazione è collegato nel circuito, l'alimentatore di commutazione può essere suddiviso in tre categorie: alimentatore di commutazione in serie, alimentatore di commutazione in parallelo e alimentatore di commutazione del trasformatore.
Tra questi, l'alimentatore switching a trasformatore può essere ulteriormente suddiviso in: push-pull, semiponte, ponte intero, ecc. In base all'eccitazione del trasformatore e alla fase della tensione di uscita, può essere suddiviso in : tipo in avanti, tipo flyback, tipo a eccitazione singola e tipo a doppia eccitazione.
In quarto luogo, la differenza tra l'alimentatore switching e l'alimentatore ordinario
Gli alimentatori ordinari sono generalmente alimentatori lineari e gli alimentatori lineari si riferiscono all'alimentatore in cui il tubo regolatore funziona in uno stato lineare. Tuttavia, è diverso nella commutazione dell'alimentazione. Il tubo di commutazione (nell'alimentatore switching, generalmente chiamiamo il tubo di regolazione come il tubo di commutazione) funziona in due stati: on-la resistenza è molto piccola e off-la resistenza è molto alta. grande.
L'alimentatore switching è un tipo di alimentazione relativamente nuovo. Presenta i vantaggi di alta efficienza, leggerezza, aumento e diminuzione della tensione e potenza di uscita elevata. Ma poiché il circuito funziona nello stato di commutazione, il rumore è relativamente grande.
5. Esempi: alimentatore switching step-down
Parliamo brevemente's del principio di funzionamento dell'alimentatore switching step-down: il circuito è composto da interruttori (triodi o tubi ad effetto di campo nel circuito vero e proprio), diodi a ruota libera, induttori di accumulo di energia, condensatori di filtro , eccetera.
Quando l'interruttore è chiuso, l'alimentatore fornisce energia al carico attraverso l'interruttore e l'induttore e immagazzina parte dell'energia elettrica nell'induttore e nel condensatore. A causa dell'autoinduttanza dell'induttore, la corrente aumenta in modo relativamente lento dopo l'accensione dell'interruttore, ovvero l'uscita non può raggiungere immediatamente il valore della tensione di alimentazione.
Dopo un certo periodo di tempo, l'interruttore è spento. A causa dell'autoinduttanza dell'induttore (si può considerare più vividamente che la corrente nell'induttore ha un effetto inerziale), la corrente nel circuito rimarrà invariata, cioè continuerà a fluire da sinistra a destra. Questa corrente scorre attraverso il carico, ritorna dal filo di terra, scorre all'anodo del diodo a ruota libera, passa attraverso il diodo e ritorna all'estremità sinistra dell'induttore, formando così un anello.
La tensione di uscita può essere controllata controllando il tempo in cui l'interruttore è chiuso e aperto (ad es. PWM-modulazione dell'ampiezza dell'impulso). Se viene rilevata la tensione di uscita per controllare il tempo di accensione e spegnimento per mantenere costante la tensione di uscita, ciò raggiunge lo scopo della stabilizzazione della tensione.
L'alimentatore ordinario e l'alimentatore switching sono gli stessi in quanto sono tutti dotati di regolatori di tensione, che utilizzano il principio di feedback per la regolazione della tensione. La differenza è che gli alimentatori a commutazione utilizzano tubi di commutazione per la regolazione, mentre gli alimentatori ordinari generalmente utilizzano l'area di amplificazione lineare di un triodo per la regolazione. In confronto, il consumo energetico dell'alimentatore switching è basso, il campo di applicazione della tensione CA è ampio e il coefficiente di ondulazione dell'uscita CC è migliore. Lo svantaggio è l'interferenza dell'impulso di commutazione.
Il principio di funzionamento principale del normale alimentatore switching a mezzo ponte è che i tubi di commutazione del ponte superiore e del ponte inferiore (il tubo di commutazione è VMOS quando la frequenza è alta) vengono accesi a turno. Innanzitutto, la corrente fluisce attraverso il tubo di commutazione del ponte superiore e la funzione di accumulo dell'induttore viene utilizzata per raccogliere l'energia elettrica. Nella bobina, il tubo dell'interruttore del ponte superiore viene finalmente spento e il tubo dell'interruttore del ponte inferiore viene acceso. La bobina dell'induttore e il condensatore continuano a fornire energia all'esterno. Quindi spegni il tubo dell'interruttore del ponte inferiore, quindi accendi il ponte superiore per far entrare la corrente e ripeti in questo modo. Poiché i due tubi dell'interruttore vengono accesi e spenti a turno, viene chiamato alimentatore switching.
L'alimentazione lineare è diversa. Poiché non vi è alcun intervento dell'interruttore, il tubo di alimentazione dell'acqua ha scaricato l'acqua. Se c'è troppo, fuoriuscirà. Questo è ciò che vediamo spesso che alcuni tubi regolatori di alimentazione lineare generano molto calore. L'inesauribile energia elettrica viene tutta convertita in energia termica. Da questo punto di vista, l'efficienza di conversione dell'alimentatore lineare è molto bassa e, quando il calore è elevato, la vita del componente è destinata a diminuire, il che influirà sull'effetto finale di utilizzo.
Sei. Principali differenze: metodi di lavoro
Il tubo di regolazione della potenza dell'alimentatore lineare lavora sempre nella zona di amplificazione e la corrente che scorre è continua. A causa della grande perdita di potenza sul tubo di regolazione, è necessario un tubo di regolazione della potenza più grande e viene installato un grande radiatore. Il caldo è grave e l'efficienza è molto bassa, generalmente dal 40% al 60% (c'è da dire che è un'alimentazione molto lineare).
Il metodo di lavoro dell'alimentazione lineare richiede un dispositivo di riduzione della tensione per passare dall'alta tensione alla bassa tensione. Generalmente si tratta di un trasformatore, ma esistono anche altri tipi come gli alimentatori KX, che vengono poi rettificati per emettere una tensione CC. In questo modo, il volume è anche grande, relativamente pesante, a bassa efficienza e grande generazione di calore; ma ha anche vantaggi: piccola ondulazione, buona velocità di regolazione, piccola interferenza esterna, adatto per l'uso con circuiti analogici/amplificatori vari, ecc.
Il dispositivo di alimentazione dell'alimentatore switching funziona nello stato di commutazione. Quando la tensione viene regolata, l'energia viene temporaneamente immagazzinata attraverso la bobina di induttanza, in modo che la sua perdita sia piccola, l'efficienza sia elevata e il requisito per la dissipazione del calore sia basso, ma ha un trasformatore e un'induttanza di accumulo di energia. Ci sono anche requisiti più elevati per utilizzare materiali con basse perdite e alta permeabilità. Il suo trasformatore è solo una piccola parola. L'efficienza totale è compresa tra l'80% e il 98%. L'alimentatore switching ha un'elevata efficienza ma dimensioni ridotte, ma rispetto all'alimentatore lineare, il suo ripple e il tasso di regolazione della tensione e della corrente sono scontati in una certa misura.