Principio di funzionamento dell'alimentazione a commutazione Tre condizioni di alimentazione a commutazione
Il principio di funzionamento dell'alimentatore switching Il processo di funzionamento dell'alimentatore switching è abbastanza facile da capire. Nell'alimentatore lineare, il transistor di potenza è fatto funzionare in modalità lineare. A differenza dell'alimentatore lineare, l'alimentatore switching PWM fa funzionare il transistor di potenza nello stato acceso e spento. , in questi due stati, il prodotto volt-ampere aggiunto al transistor di potenza è molto piccolo (quando è acceso, la tensione è bassa e la corrente è grande; quando è spento, la tensione è alta e la corrente è piccolo) / volt sul dispositivo di potenza Il prodotto Ampere è la perdita generata sul dispositivo a semiconduttore di potenza.
Principio di funzionamento dell'alimentatore switching
Il processo di funzionamento dell'alimentatore switching è abbastanza facile da capire. Nell'alimentatore lineare, il transistor di potenza è fatto funzionare in modalità lineare. A differenza dell'alimentatore lineare, l'alimentatore switching pwm fa funzionare il transistor di potenza negli stati acceso e spento. Nello stato, il prodotto volt-ampere aggiunto al transistor di potenza è molto piccolo (quando è acceso, la tensione è bassa e la corrente è grande; quando è spento, la tensione è alta e la corrente è piccola) / il prodotto volt-ampere sul dispositivo di potenza è la perdita di semiconduttore di potenza subita sul dispositivo. Rispetto all'alimentatore lineare, il processo di funzionamento più efficiente dell'alimentatore a commutazione pwm si ottiene "tagliando", ovvero tagliando la tensione CC di ingresso in una tensione di impulso la cui ampiezza è uguale all'ampiezza della tensione di ingresso. Il ciclo di lavoro dell'impulso è regolato dal controller dell'alimentatore a commutazione. Una volta che la tensione di ingresso viene tagliata in un'onda quadra CA, la sua ampiezza può essere aumentata o diminuita attraverso un trasformatore. Aumentando il numero di avvolgimenti secondari del trasformatore, è possibile aumentare il numero di gruppi di tensione di uscita. Infine, queste forme d'onda CA vengono rettificate e filtrate per ottenere una tensione di uscita CC. Lo scopo principale del controller è mantenere stabile la tensione di uscita e il suo funzionamento è molto simile alla forma lineare del controller. Vale a dire, il blocco funzionale, il riferimento di tensione e l'amplificatore di errore del controllore possono essere progettati per essere uguali a quelli del regolatore lineare. La differenza tra loro è che l'uscita dell'amplificatore di errore (tensione di errore) passa attraverso un'unità di conversione della larghezza di impulso/tensione prima di pilotare il transistor di potenza. Esistono due modalità di funzionamento principali dell'alimentatore switching: conversione diretta e conversione boost. Sebbene la disposizione delle loro varie parti sia molto piccola, il processo di lavoro è molto diverso e ognuno ha i suoi vantaggi in applicazioni specifiche.
Tre condizioni di commutazione dell'alimentazione
interruttore
L'elettronica di potenza opera in uno stato di commutazione piuttosto che in uno stato lineare
alta frequenza
I dispositivi elettronici di potenza operano ad alte frequenze piuttosto che a basse frequenze vicine alle frequenze industriali
CC
L'alimentatore a commutazione emette CC anziché CA e può anche emettere CA ad alta frequenza come i trasformatori elettronici
Classificazione dell'alimentatore switching
Nel campo della tecnologia di alimentazione a commutazione, le persone stanno sviluppando contemporaneamente dispositivi elettronici di potenza correlati e tecnologia di conversione della frequenza di commutazione. I due promuovono l'un l'altro per promuovere l'alimentazione elettrica di commutazione alla luce, piccola, sottile, a basso rumore, alta affidabilità, sviluppo nella direzione di anti-jamming. Gli alimentatori switching possono essere suddivisi in due categorie: AC/DC e DC/DC. Esistono anche AC/ACDC/AC come gli inverter. I convertitori DC/DC sono stati ora modularizzati e la tecnologia di progettazione e i processi di produzione sono stati maturati in patria e all'estero. La standardizzazione è stata riconosciuta dagli utenti, ma la modularizzazione di AC/DC, a causa delle sue caratteristiche, incontra problemi tecnici e di produzione di processo più complicati nel processo di modularizzazione. Di seguito vengono descritte la struttura e le caratteristiche delle due tipologie di alimentatori switching.
Trend di sviluppo della tecnologia di alimentazione a commutazione
La direzione di sviluppo dell'alimentatore switching è alta frequenza, alta affidabilità, basso consumo, basso rumore, anti-interferenza e modularizzazione. Poiché la tecnologia chiave dell'alimentatore a commutazione è leggera, piccola e sottile è l'alta frequenza, quindi i principali produttori di alimentatori a commutazione stranieri si impegnano a sviluppare in modo sincrono nuovi componenti ad alta intelligenza, in particolare per migliorare la perdita del dispositivo di rettifica secondario e in i materiali Power Iron Oxygen (Mn? Zn) per aumentare l'innovazione scientifica e tecnologica per migliorare le elevate prestazioni magnetiche ad alta frequenza e la grande densità di flusso magnetico (Bs), e anche la miniaturizzazione del dispositivo è una tecnologia chiave. L'applicazione della tecnologia SMT ha fatto grandi progressi nella commutazione degli alimentatori. I componenti sono disposti su entrambi i lati del circuito per garantire che l'alimentatore switching sia leggero, piccolo e sottile. L'alta frequenza dell'alimentazione a commutazione innoverà inevitabilmente la tradizionale tecnologia di commutazione PWM. La tecnologia di commutazione morbida di ZVS e ZCS è diventata la tecnologia principale dell'alimentazione a commutazione e l'efficienza operativa dell'alimentazione a commutazione è stata notevolmente migliorata. Per gli indicatori ad alta affidabilità, i produttori di alimentatori a commutazione negli Stati Uniti riducono lo stress sui dispositivi riducendo la corrente operativa e la temperatura di giunzione, il che migliora notevolmente l'affidabilità dei prodotti. La modularizzazione è la tendenza generale nello sviluppo di alimentatori a commutazione. Gli alimentatori modulari possono essere utilizzati per formare sistemi di alimentazione distribuiti e i sistemi di alimentazione ridondanti N più 1 possono essere progettati per ottenere l'espansione della capacità in modalità parallela. Mirando allo svantaggio dell'elevato rumore operativo dell'alimentatore a commutazione, se l'alta frequenza viene perseguita da sola, anche il rumore aumenterà di conseguenza e l'uso della tecnologia del circuito di conversione risonante parziale può teoricamente raggiungere l'alta frequenza e ridurre il rumore, ma alcuni lì ci sono ancora problemi tecnici nell'applicazione pratica della tecnologia di conversione risonante, quindi c'è ancora molto lavoro da fare in questo campo per rendere pratica questa tecnologia. La continua innovazione della tecnologia dell'elettronica di potenza fa sì che il settore degli alimentatori a commutazione abbia ampie prospettive di sviluppo. Al fine di accelerare lo sviluppo dell'industria degli alimentatori a commutazione del mio paese, dobbiamo intraprendere la strada dell'innovazione tecnologica, abbandonare la strada dello sviluppo congiunto dell'industria, dell'istruzione e della ricerca con caratteristiche cinesi e contribuire al rapido sviluppo del mio l'economia nazionale del paese.
Il metodo per migliorare l'efficienza in standby dell'alimentazione a commutazione
inizio tagliato
Per l'alimentazione flyback, il chip di controllo è alimentato dall'avvolgimento ausiliario dopo l'avvio e la caduta di tensione sul resistore di avvio è di circa 300 V. Supponendo che la resistenza iniziale sia di 47kΩ, il consumo energetico è di circa 2W. Per migliorare l'efficienza in standby, questo canale del resistore deve essere interrotto dopo l'avvio. TOPSWITCH, ICE2DS02G ha uno speciale circuito di avviamento all'interno, che può spegnere la resistenza dopo l'avvio. Se il controller non dispone di uno speciale circuito di avviamento, è possibile collegare anche un condensatore in serie con il resistore di avviamento e la perdita dopo l'avvio può gradualmente scendere a zero. Lo svantaggio è che l'alimentatore non può riavviarsi da solo e il circuito può essere riavviato solo dopo aver scollegato la tensione di ingresso per scaricare il condensatore.
ridurre la frequenza di clock
La frequenza di clock può essere ridotta gradualmente o bruscamente. Declino regolare significa che quando il feedback supera una certa soglia, la frequenza di clock viene diminuita linearmente attraverso un modulo specifico.
cambiare modalità di lavoro
1. QR→pWM Per la commutazione di alimentatori funzionanti in modalità ad alta frequenza, il passaggio alla modalità a bassa frequenza durante lo standby può ridurre la perdita di standby. Ad esempio, per un alimentatore a commutazione quasi risonante (frequenza di lavoro da diverse centinaia di kHz a diversi MHz), può essere commutato su una modalità di controllo della modulazione dell'ampiezza dell'impulso a bassa frequenza pWM (decine di kHz) durante lo standby. Il chip IRIS40xx migliora l'efficienza in standby passando da QR a pWM. Quando l'alimentatore è sotto carico leggero e in modalità standby, la tensione dell'avvolgimento ausiliario è bassa, Q1 è spento e il segnale di risonanza non può essere trasmesso al terminale FB. La tensione FB è inferiore a una tensione di soglia all'interno del chip e la modalità quasi-risonanza non può essere attivata e il circuito funziona a una frequenza inferiore. Modalità di controllo PWM.
2. pWM→pFM Per commutare gli alimentatori che funzionano in modalità pWM alla potenza nominale, è anche possibile passare alla modalità pFM per migliorare l'efficienza in standby, ovvero per fissare il tempo di attivazione e regolare il tempo di disattivazione. Minore è il carico, maggiore è il tempo di inattività e maggiore è la frequenza operativa. Basso. Aggiungi il segnale di standby al suo pin pW/, in condizioni di carico nominale, il pin è alto, il circuito funziona in modalità pWM, quando il carico è al di sotto di una certa soglia, il pin è abbassato, il circuito funziona in modalità pFM. La realizzazione della commutazione tra pWM e pFM migliora anche l'efficienza dell'alimentatore durante il carico leggero e lo stato di standby. Riducendo la frequenza di clock e cambiando la modalità di lavoro, è possibile ridurre la frequenza operativa in standby, migliorare l'efficienza in standby, mantenere in funzione il controller e regolare correttamente l'uscita nell'intero intervallo di carico. Risponde rapidamente anche quando il carico passa da zero a pieno carico e viceversa. I valori di caduta e superamento della tensione di uscita sono mantenuti entro l'intervallo consentito.
Modalità impulso controllabile
(BurstMode) modalità a impulsi controllabili, nota anche come SkipCycleMode (SkipCycleMode), si riferisce a un determinato collegamento del circuito controllato da un segnale con un periodo maggiore del periodo di clock del controller pWM quando è sotto carico leggero o in condizioni di standby, quindi che il pWM L'impulso di uscita sia valido o non valido periodicamente, in modo che l'efficienza del carico leggero e dello standby possa essere migliorata riducendo il numero di interruttori e aumentando il ciclo di lavoro a una frequenza costante. Questo segnale può essere aggiunto al canale di feedback, al canale di uscita del segnale pWM, al pin di abilitazione del chip pWM (come LM2618, L6565) o al modulo interno del chip (come i chip della serie NCp1200, FSD200, L6565 e TinySwitch).
