1. Šta je prekidačko napajanje?
Prekidačko napajanje je vrsta napajanja koja koristi modernu elektronsku tehnologiju za kontrolu vremenskog omjera uključivanja i isključivanja kako bi se održao stabilan izlazni napon. Prekidački izvori napajanja se generalno sastoje od kontrolnih IC-a sa modulacijom širine impulsa (PWM) i MOSFET-ova.
Prekidačko napajanje je relativno u odnosu na linearno napajanje. Njegov ulazni terminal direktno ispravlja naizmjeničnu struju u jednosmjernu struju, a zatim pod djelovanjem visokofrekventnog oscilacijskog kruga, prekidačka cijev se koristi za kontrolu uključivanja i isključivanja struje kako bi se formirala visokofrekventna impulsna struja. Uz pomoć induktora (visokofrekventnih transformatora) izlazi stabilna jednosmjerna struja niskog napona.
Budući da je veličina magnetnog jezgra transformatora obrnuto proporcionalna kvadratu radne frekvencije prekidačkog napajanja, što je frekvencija veća, to je jezgro manje. Na ovaj način se transformator može značajno smanjiti, a težina i zapremina napajanja. I pošto direktno kontroliše DC, efikasnost ovog izvora napajanja je mnogo veća od one kod linearnog napajanja. Ovo štedi energiju, pa ga ljudi preferiraju. Ali ima i nedostataka, odnosno strujno kolo je komplikovano, održavanje teško, a zagađenje kola je ozbiljno. Napajanje je bučno i nije pogodno za neka kola sa niskim nivoom buke.
2. Karakteristike prekidačkog napajanja
Prekidački izvori napajanja se generalno sastoje od kontrolnih IC-a sa modulacijom širine impulsa (PWM) i MOSFET-ova. S razvojem i inovacijama tehnologije energetske elektronike, trenutno prekidačko napajanje ima široku primjenu u gotovo svim elektroničkim uređajima uglavnom zbog svoje male veličine, male težine i visoke efikasnosti, a njegova važnost je evidentna.
Treće, klasifikacija prekidačkog napajanja
Prema načinu na koji je sklopni uređaj povezan u krug, prekidačko napajanje se može podijeliti u tri kategorije: serijsko prekidačko napajanje, paralelno prekidačko napajanje i transformatorsko prekidačko napajanje.
Među njima se sklopno napajanje transformatorskog tipa dalje može podijeliti na: push-pull, polumostno, punomostno itd. Prema pobudi transformatora i fazi izlaznog napona može se podijeliti na : tip naprijed, povratni tip, tip jednostruke pobude i tip dvostruke pobude.
Četvrto, razlika između prekidačkog napajanja i običnog napajanja
Uobičajeni izvori napajanja su uglavnom linearni izvori napajanja, a linearni izvori napajanja se odnose na napajanje u kojem regulatorna cijev radi u linearnom stanju. Međutim, drugačije je kod prekidačkog napajanja. Preklopna cijev (u prekidačkom napajanju, mi općenito nazivamo cijev za podešavanje kao prekidačka cijev) radi u dva stanja: otpor u uključenju je vrlo mali, a otpor u isključenom stanju je vrlo visok. veliki.
Prekidačko napajanje je relativno nova vrsta napajanja. Ima prednosti visoke efikasnosti, male težine, povećanja i smanjenja napona i velike izlazne snage. Ali budući da kolo radi u stanju prekidača, šum je relativno velik.
5. Primjeri: step-down prekidačko napajanje
Hajde da' ukratko pričamo o principu rada padajućeg prekidačkog napajanja: kolo se sastoji od prekidača (trioda ili cijevi s efektom polja u stvarnom kolu), dioda slobodnog hoda, induktora za pohranu energije, filter kondenzatora , itd.
Kada je sklopka zatvorena, napajanje napaja opterećenje preko prekidača i induktora, te pohranjuje dio električne energije u induktoru i kondenzatoru. Zbog samoinduktivnosti induktora, struja raste relativno sporo nakon uključivanja prekidača, odnosno izlaz ne može odmah dostići vrijednost napona napajanja.
Nakon određenog vremenskog perioda, prekidač se isključuje. Zbog samoinduktivnosti induktora (može se slikovitije smatrati da struja u induktoru ima inercijski učinak), struja u kolu će ostati nepromijenjena, odnosno nastaviti teći s lijeva na desno. Ova struja teče kroz opterećenje, vraća se iz žice za uzemljenje, teče do anode diode slobodnog hoda, prolazi kroz diodu i vraća se na lijevi kraj induktora, formirajući tako petlju.
Izlazni napon se može kontrolisati kontrolisanjem vremena kada je prekidač zatvoren i otvoren (tj. PWM modulacija širine impulsa). Ako se detektuje izlazni napon za kontrolu vremena uključivanja i isključivanja kako bi se izlazni napon održao konstantnim, time se postiže svrha stabilizacije napona.
Obično napajanje i prekidačko napajanje su isti po tome što svi imaju regulatore napona, koji koriste princip povratne sprege za regulaciju napona. Razlika je u tome što prekidački izvori napajanja koriste prekidačke cijevi za podešavanje, dok obični izvori napajanja općenito koriste područje linearnog pojačanja triode za podešavanje. Za usporedbu, potrošnja struje prekidačkog napajanja je niska, raspon primjene naizmjeničnog napona je širok, a koeficijent valovitosti izlazne istosmjerne struje je bolji. Nedostatak je interferencija uklopnih impulsa.
Glavni princip rada običnog polumostnog prekidačkog napajanja je da se prekidačke cijevi gornjeg i donjeg mosta (preklopna cijev je VMOS kada je frekvencija visoka) uključuju naizmenično. Prvo, struja teče kroz gornju cijev za prebacivanje mosta, a funkcija skladištenja induktora se koristi za prikupljanje električne energije. U zavojnici je prekidač gornjeg mosta konačno isključen, a prekidač donjeg mosta uključen. Zavojnica induktora i kondenzator nastavljaju opskrbljivati energijom van. Zatim isključite cijev prekidača donjeg mosta, zatim uključite gornji most da pustite struju da uđe i ponovite na ovaj način. Budući da se dvije prekidačke cijevi naizmjence uključuju i isključuju, to se naziva prekidačko napajanje.
Linearno napajanje je drugačije. Budući da nema intervencije prekidača, vodovodna cijev je odvodila vodu. Ako je previše, iscuriće. To je ono što često vidimo da neke cijevi regulatora linearnog napajanja generiraju mnogo topline. Sva neiscrpna električna energija pretvara se u toplotnu energiju. Sa ove tačke gledišta, efikasnost konverzije linearnog napajanja je veoma niska, a kada je toplota visoka, životni vek komponente će se smanjiti, što će uticati na konačni efekat upotrebe.
Šest. Glavne razlike: metode rada
Cijev za podešavanje snage linearnog napajanja uvijek radi u području pojačanja, a struja koja teče je kontinuirana. Zbog velikog gubitka snage na cijevi za podešavanje potrebna je veća cijev za podešavanje snage i ugrađen je veliki radijator. Toplina je ozbiljna, a efikasnost je vrlo niska, uglavnom 40% do 60% (treba reći da je to vrlo linearno napajanje).
Način rada linearnog napajanja zahtijeva uređaj za smanjenje napona da se promijeni s visokog na niski napon. Generalno, to je transformator, ali postoje i drugi tipovi kao što su KX izvori napajanja, koji se zatim ispravljaju kako bi se proizveo istosmjerni napon. Na ovaj način, zapremina je takođe velika, relativno teška, niske efikasnosti i velika proizvodnja toplote; ali ima i prednosti: mala valovitost, dobra brzina prilagođavanja, male vanjske smetnje, pogodan za korištenje sa analognim kolima/različitim pojačalima, itd.
Uređaj za napajanje prekidačkog napajanja radi u prekidačkom stanju. Kada se napon podesi, energija se privremeno pohranjuje kroz induktivnu zavojnicu, tako da je njen gubitak mali, efikasnost je visoka, a zahtjevi za odvođenjem topline su mali, ali ima transformator i induktivnost za pohranu energije. Postoje i veći zahtjevi za korištenjem materijala s malim gubicima i visokom propusnošću. Njegov transformator je samo mala riječ. Ukupna efikasnost je između 80% i 98%. Prekidačko napajanje ima visoku efikasnost, ali je male veličine, ali u poređenju sa linearnim napajanjem, njegovo talasanje i stopa prilagođavanja napona i struje su u određenoj meri smanjeni.