Fai un esempio per illustrare la differenza tra un alimentatore switching e un alimentatore normale
La tecnologia degli alimentatori switching è in continua evoluzione insieme al progresso e all'innovazione della tecnologia dell'elettronica di potenza. Grazie alle dimensioni compatte, alla leggerezza e alla grande efficienza, gli alimentatori switching sono attualmente utilizzati praticamente in tutte le apparecchiature elettroniche. Dato il rapido sviluppo dell'attuale industria dell'informazione elettronica, è una tecnica di alimentazione essenziale.
La moderna tecnologia elettronica di potenza viene utilizzata commutando gli alimentatori per regolare il rapporto temporale di accensione e spegnimento al fine di mantenere una tensione di uscita costante. I componenti principali di un alimentatore switching sono un MOSFET e un CI di controllo PWM. L'alimentatore switching e l'alimentatore lineare sono correlati. Il tubo di commutazione viene utilizzato per controllare l'accensione e lo spegnimento della corrente per creare una corrente di impulso ad alta frequenza dopo che il suo terminale di ingresso rettifica direttamente la corrente alternata in corrente continua mentre opera sotto l'influenza del circuito oscillante ad alta frequenza. Un induttore viene utilizzato per fornire una corrente continua costante a bassa tensione.
In genere, un MOSFET più un circuito integrato di controllo della modulazione dell'ampiezza dell'impulso costituiscono un alimentatore a commutazione. Gli alimentatori a commutazione sono diventati sempre più comuni con il progresso e l'innovazione della tecnologia dell'elettronica di potenza grazie alle dimensioni ridotte, al peso ridotto e all'elevata efficienza, il che dimostra la loro importanza.
Gli alimentatori a commutazione possono essere ampiamente classificati in tre gruppi in base al modo in cui i dispositivi di commutazione sono collegati nel circuito: alimentatori a commutazione in serie, alimentatori a commutazione in parallelo e alimentatori a commutazione con trasformatore. L'alimentatore switching a trasformatore può essere ulteriormente suddiviso in push-pull, mezzo ponte, ponte intero e altre varianti. Può essere suddiviso in quattro categorie: tipo diretto, tipo flyback, tipo a singola eccitazione e tipo a doppia eccitazione, a seconda di come viene eccitato il trasformatore e della fase della tensione di uscita.
Quindi qual è la differenza tra l'alimentazione a commutazione e l'alimentazione ordinaria?
Un alimentatore lineare, o un alimentatore in cui il tubo di regolazione opera in una condizione lineare, è ciò che si intende tipicamente con il termine "alimentatore regolare". Al contrario, il tubo di commutazione funziona in due stati di accensione e spegnimento in un alimentatore a commutazione: acceso, dove la resistenza è minima, e spento, dove la resistenza è considerevole. Una forma relativamente nuova di alimentazione chiamata alimentatore a commutazione ha i vantaggi di alta efficienza, leggerezza, capacità di aumento e riduzione e un'enorme potenza di uscita. Ma poiché il circuito funziona in modalità di commutazione, il rumore è piuttosto significativo.
A titolo illustrativo, il circuito dell'alimentatore a commutazione step-down è costituito da interruttori, diodi a ruota libera, induttori di accumulo di energia e condensatori di filtro. Quando l'interruttore è chiuso, l'alimentatore invia elettricità attraverso l'interruttore e l'induttore al carico, immagazzinando anche parte dell'elettricità nel condensatore e nell'induttore. L'autoinduttanza dell'induttanza fa sì che la corrente si accumuli lentamente dopo l'attivazione dell'interruttore, impedendo all'uscita di raggiungere rapidamente il valore della tensione di alimentazione. La corrente nel circuito continuerà a fluire da sinistra a destra anche dopo che l'interruttore è stato commutato spento per un periodo di tempo predeterminato a causa dell'autoinduttanza dell'induttore. Questa corrente circola attraverso il carico, fuoriesce dal filo di terra, viaggia verso l'anodo del diodo a ruota libera, scorre attraverso il diodo e quindi ritorna all'estremità sinistra dell'induttore. I tempi di chiusura e apertura dell'interruttore possono essere regolati, il che controlla la tensione di uscita. L'obiettivo della regolazione della tensione viene raggiunto se il tempo di accensione e spegnimento viene gestito monitorando la tensione di uscita per mantenerla costante.
Il tubo di regolazione della tensione utilizzato sia nell'alimentatore switching che nell'alimentatore comune utilizza il principio del feedback per stabilizzare la tensione. L'alimentatore a commutazione si regola utilizzando il tubo di commutazione, mentre l'alimentatore convenzionale si regola tipicamente utilizzando la regione di amplificazione lineare del triodo. Al contrario, l'alimentatore a commutazione utilizza meno energia, ha una gamma di applicazioni più ampia per la tensione CA e produce CC con meno ondulazione. La commutazione dell'interferenza degli impulsi è uno svantaggio.
I tubi di commutazione del ponte superiore e del ponte inferiore vengono accesi uno alla volta come concetto operativo di base di un alimentatore switching a mezzo ponte. Il tubo di commutazione del ponte superiore è il punto in cui la corrente entra per prima. L'energia elettrica viene accumulata nella bobina di induttanza utilizzando la sua capacità di accumulo e l'interruttore del ponte superiore viene infine spento. Quando il tubo di commutazione del ponte inferiore viene attivato, la bobina di induttanza e il condensatore continueranno a fornire elettricità al mondo esterno. È noto come alimentatore a commutazione perché i due tubi di commutazione devono essere accesi e spenti in sequenza. Dopo aver spento il tubo dell'interruttore del ponte inferiore, aprire il ponte superiore per consentire il passaggio dell'elettricità. Diverso è l'alimentatore lineare. Il tubo dell'acqua più alto scarica costantemente acqua perché non è coinvolto un interruttore. L'acqua fuoriuscirà se ce n'è troppa. In alcuni tubi di regolazione dell'alimentazione lineare, osserviamo spesso questo. Tutta l'energia elettrica illimitata viene trasformata in energia termica. Da questo punto di vista, l'efficienza di conversione dell'alimentatore lineare è estremamente bassa e, quando il calore è elevato, la durata dei componenti si ridurrà inevitabilmente e avrà un impatto sull'effetto di utilizzo finale.
Tuttavia, la distinzione fondamentale tra il suo alimentatore switching e l'alimentatore normale è il modo in cui funziona. Il tubo di regolazione della potenza dell'alimentatore lineare funziona continuamente nell'area di amplificazione ed è sempre in funzione. Sono necessari enormi tubi di regolazione della potenza e viene costruito un grande radiatore a causa della significativa perdita di potenza sul tubo di regolazione, che si traduce in una significativa generazione di calore e bassa efficienza, spesso tra il 40% e il 60%. Il principio di funzionamento dell'alimentatore lineare richiede l'uso di un dispositivo di tensione per passare dall'alta tensione alla bassa tensione. Di solito è costituito da un trasformatore, mentre ci sono alternative come l'alimentatore KX che rettifica il segnale ed emette una tensione CC. In questo metodo, il volume è grande, pesante, inefficiente e genera molto calore, ma ha anche vantaggi come piccola ondulazione, buon tasso di regolazione, poca interferenza esterna e funziona con circuiti analogici o altri amplificatori. Il dispositivo di alimentazione dell'alimentatore a commutazione funziona nella condizione di commutazione. È per il trasformatore e l'accumulo di energia che l'energia viene temporaneamente immagazzinata attraverso la bobina di induttanza quando la tensione viene regolata, quindi c'è poca perdita, alta efficienza e minore necessità di dissipazione del calore. Standard più elevati si applicano all'induttanza, che deve essere costruita di materiali a bassa perdita e alta permeabilità. Il suo trasformatore ha una dimensione di una parola. L'efficienza varia complessivamente dall'80% al 98%. Sebbene l'alimentatore a commutazione sia piccolo e abbia un'elevata efficienza, è meno efficiente degli alimentatori lineari in termini di velocità di regolazione dell'ondulazione, della tensione e della corrente.
