Discusión sobre la fuente de alimentación estabilizada de CC de conmutación de alto rendimiento
Con el desarrollo continuo de la tecnología de electrónica de potencia, las fuentes de alimentación reguladas por CC de conmutación de alto rendimiento se utilizarán ampliamente en los sistemas de potencia. Las principales ventajas de la conmutación de corriente continua son: estabilidad de trabajo, buena confiabilidad, peso ligero, alta eficiencia y bajo consumo de energía, etc. Su tendencia de desarrollo es más competitiva que otras corrientes de conmutación. La corriente CC de conmutación se utiliza en los campos de la fuente de alimentación del acelerador de partículas, etc. Después de un análisis exhaustivo y una consideración general. Investigadores de tecnología relevantes han diseñado una fuente de alimentación regulada por CC de conmutación de alto rendimiento mediante el uso de un modelo de pequeña señal de conversión CC/CC de puente de control desplazado en fase.
1 Análisis del modelo dinámico de señal pequeña
La selección de modelos dinámicos de pequeña señal es diversa y los resultados de diseño obtenidos al usar diferentes modelos son diferentes. La fuente de alimentación conmutada es esencialmente un objeto de control no lineal. El uso del método analítico para guiar el modelado solo puede aproximar el modelo de perturbación de señal pequeña en el estado estacionario, y la conclusión obtenida al usar este modelo para explicar la perturbación a gran escala no es del todo precisa. Básicamente se beneficia del hecho de que la fuente de alimentación conmutada generalmente funciona en un estado estable. La fuente de alimentación de CC de conmutación de alto rendimiento diseñada de acuerdo con el modelo de perturbación de señal pequeña, combinada con el uso de circuitos auxiliares, puede hacer que el rendimiento de la fuente de alimentación de conmutación cumpla completamente con los requisitos.
2 Determinación del índice de rendimiento de la fuente de alimentación estabilizada de CC
2.1 Requisitos del índice de estabilidad
De acuerdo con los datos relevantes y los resultados prácticos, los diferentes sistemas deberían tener diferentes grados de robustez y sus características transitorias son relativamente buenas. Sin embargo, para una fuente de alimentación estabilizada de CC, se requiere que el margen de ganancia del sistema sea mayor o igual a 40 dB, y que el margen de fase sea mayor o igual a 30 dB.
2.2 Índice de respuesta transitoria
Cuando se interrumpe la fuente de alimentación de conmutación, su salida se verá afectada y causará la fluctuación correspondiente, y finalmente volverá gradualmente a un valor estable. Por lo general, usamos el rango de sobreimpulso y la duración del tiempo de recuperación dinámica para evaluar las características dinámicas. Cuanto mayor sea la frecuencia de cruce, menor será el tiempo necesario para la recuperación dinámica; la amplitud de sobreimpulso y el margen de fase también existen
en estrecha correlación.
2.3 Análisis de la precisión de la fuente de alimentación
La precisión del voltaje tiene requisitos estrictos, y su rango de diseño no es mayor a 1 ‰, y la ondulación no es mayor a 1 ‰. Sin embargo, la ondulación se divide en dos partes, alta frecuencia y baja frecuencia. La frecuencia de conmutación hace que la parte de alta frecuencia sea suprimida por el filtro de salida; la fluctuación de la red introduce la parte de baja frecuencia, y la parte de baja frecuencia depende principalmente de la retroalimentación negativa del sistema para superarla.
3 Análisis y diseño de fuente de alimentación regulada por CC de conmutación de alto rendimiento
3.1 Diseño y aplicación de red de compensación
En el diseño de una fuente de alimentación estable, el método más utilizado es utilizar el algoritmo PI o PID para diseñar la red de compensación. Una vez que se compensa el regulador PI, la capacidad del sistema para resistir interferencias de alta frecuencia mejora considerablemente y el único inconveniente es un rendimiento dinámico deficiente. Cuando se introduce el algoritmo diferencial, la velocidad de respuesta del sistema mejorará considerablemente, pero también hay ciertos defectos: (1) La introducción adicional de demasiados puntos cero aumentará la sensibilidad a las señales de alta frecuencia y causará fácilmente el bloqueo del amplificador. . (2) El aumento correspondiente a la ondulación de conmutación aumenta, lo que fácilmente hace que el amplificador entre en la región no lineal. Por lo tanto, intente elegir el retraso principal para realizar la compensación relacionada con la red de compensación.
3.2 Principio de diseño de la fuente de alimentación regulada por CC de conmutación de alto rendimiento
En el diseño de fuente de alimentación regulada de tipo de conmutación de alto rendimiento, sus indicadores técnicos ideales: (1) Voltaje de CA de entrada 220V (50Hz ~ 60Hz). (2) Voltaje de CC de salida 5V, corriente de salida 3A. (3) Cuando el voltaje de CA de entrada varía entre 180 V y 250 V, la variación relativa del voltaje de salida es inferior al 2 por ciento. (4) La resistencia de salida R0 es inferior a 0,1 V. (5) El voltaje máximo de ondulación de salida es inferior a 10 mv.
Principio de funcionamiento básico: la frecuencia de funcionamiento de la fuente de alimentación regulada de flujo automático lineal es baja, y la condición del tubo de ajuste es grande y la eficiencia es baja. Cuando el tubo de ajuste funciona en el estado del interruptor, el volumen es pequeño y la eficiencia es alta. De acuerdo con la generación de señales de conmutación, existen dos tipos de fuentes de alimentación estabilizadas de CC de tipo de conmutación: autoexcitadas y otras excitadas, y se pueden dividir en dos categorías: almacenamiento de energía inductivo y acoplamiento de transformador en términos de métodos de transferencia de energía. Fuente de alimentación estabilizada de CC de tipo interruptor autoexcitado, circuito simple, rango de regulación de voltaje estrecho y estabilidad de voltaje de salida bajo. Es una emocionante fuente de alimentación estabilizada de CC de tipo de conmutación, que se basa principalmente en el ajuste automático del ciclo de trabajo de la forma de onda de trabajo para estabilizar el voltaje de salida, y el voltaje de salida es bastante estable. El tipo de almacenamiento de energía inductivo es adecuado para su uso en fuentes de alimentación reguladas por CC por debajo de 50 W, mientras que el tipo de acoplamiento de transformador se utiliza a menudo en fuentes de alimentación reguladas por CC de alta potencia. El circuito está equipado con un enlace de amplificación de error de retroalimentación, que ajusta automáticamente la relación de trabajo de la onda rectangular en el lado primario del transformador de acuerdo con el cambio del voltaje de salida, para lograr el propósito de estabilizar el voltaje de salida.
