Principio de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada Tres condiciones de la fuente de alimentación conmutada
El principio de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada El proceso de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada es bastante fácil de entender. En la fuente de alimentación lineal, el transistor de potencia está hecho para funcionar en el modo lineal. A diferencia de la fuente de alimentación lineal, la fuente de alimentación conmutada PWM hace que el transistor de potencia funcione en estado de encendido y apagado. , en estos dos estados, el producto de voltios-amperios agregado al transistor de potencia es muy pequeño (cuando está encendido, el voltaje es bajo y la corriente es grande; cuando está apagado, el voltaje es alto y la corriente es pequeño) / voltios en el dispositivo de potencia El producto Ampere es la pérdida generada en el dispositivo semiconductor de potencia.
Principio de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada
El proceso de trabajo de la fuente de alimentación conmutada es bastante fácil de entender. En la fuente de alimentación lineal, el transistor de potencia está hecho para funcionar en modo lineal. A diferencia de la fuente de alimentación lineal, la fuente de alimentación conmutada pwm hace que el transistor de potencia funcione en los estados de encendido y apagado. En el estado, el producto de voltios-amperios agregado al transistor de potencia es muy pequeño (cuando está encendido, el voltaje es bajo y la corriente es grande; cuando está apagado, el voltaje es alto y la corriente es pequeña) / el producto de voltios-amperios en el dispositivo de potencia son las pérdidas de semiconductores de potencia incurridas en el dispositivo. En comparación con la fuente de alimentación lineal, el proceso de trabajo más eficiente de la fuente de alimentación conmutada pwm se logra "cortando", es decir, cortando el voltaje de CC de entrada en un voltaje de pulso cuya amplitud es igual a la amplitud del voltaje de entrada. El ciclo de trabajo del pulso es ajustado por el controlador de la fuente de alimentación conmutada. Una vez que el voltaje de entrada se corta en una onda cuadrada de CA, su amplitud se puede aumentar o disminuir a través de un transformador. Al aumentar la cantidad de devanados secundarios del transformador, se puede aumentar la cantidad de grupos de voltaje de salida. Finalmente, estas formas de onda de CA se rectifican y filtran para obtener un voltaje de salida de CC. El objetivo principal del controlador es mantener estable el voltaje de salida y su funcionamiento es muy similar a la forma lineal del controlador. Es decir, el bloque funcional, la referencia de voltaje y el amplificador de error del controlador pueden diseñarse para que sean iguales a los del regulador lineal. La diferencia entre ellos es que la salida del amplificador de error (voltaje de error) pasa a través de una unidad de conversión de ancho de pulso/voltaje antes de activar el transistor de potencia. Hay dos modos de trabajo principales para cambiar la fuente de alimentación: conversión directa y conversión de refuerzo. Aunque la disposición de sus diversas partes es muy pequeña, el proceso de trabajo es muy diferente y cada uno tiene sus propias ventajas en aplicaciones específicas.
Tres condiciones de conmutación de la fuente de alimentación.
cambiar
La electrónica de potencia opera en un estado de conmutación en lugar de un estado lineal
alta frecuencia
Los dispositivos electrónicos de potencia operan a altas frecuencias en lugar de bajas frecuencias cercanas a las frecuencias industriales.
corriente continua
La fuente de alimentación conmutada emite CC en lugar de CA y también puede emitir CA de alta frecuencia, como transformadores electrónicos.
Clasificación de la fuente de alimentación conmutada
En el campo de la tecnología de fuente de alimentación conmutada, las personas están desarrollando dispositivos electrónicos de potencia relacionados y tecnología de conversión de frecuencia de conmutación al mismo tiempo. Los dos se promocionan entre sí para promover la fuente de alimentación conmutada a la luz, pequeña, delgada, de bajo ruido, alta confiabilidad, desarrollo en la dirección de antiinterferencias. Las fuentes de alimentación conmutadas se pueden dividir en dos categorías: CA/CC y CC/CC. También hay AC/ACDC/AC como inversores. Los convertidores CC/CC ahora se han modularizado y la tecnología de diseño y los procesos de producción han madurado en el país y en el extranjero. La estandarización ha sido reconocida por los usuarios, pero la modularización de AC/DC, debido a sus propias características, encuentra problemas técnicos y de fabricación de proceso más complicados en el proceso de modularización. La estructura y características de los dos tipos de fuentes de alimentación conmutadas se describen a continuación.
Tendencia de desarrollo de la tecnología de fuente de alimentación conmutada
La dirección de desarrollo de la fuente de alimentación conmutada es alta frecuencia, alta confiabilidad, bajo consumo, bajo nivel de ruido, antiinterferencias y modularización. Debido a que la tecnología clave de la fuente de alimentación conmutada es liviana, pequeña y delgada es de alta frecuencia, por lo que los principales fabricantes extranjeros de fuentes de alimentación conmutadas se comprometen a desarrollar sincrónicamente nuevos componentes de alta inteligencia, especialmente para mejorar la pérdida del dispositivo de rectificación secundario, y en Los materiales de oxígeno de hierro (Mn? Zn) para aumentar la innovación científica y tecnológica para mejorar el alto rendimiento magnético a alta frecuencia y gran densidad de flujo magnético (Bs), y la miniaturización del dispositivo también es una tecnología clave. La aplicación de la tecnología SMT ha hecho un gran progreso en la conmutación de fuentes de alimentación. Los componentes están dispuestos en ambos lados de la placa de circuito para garantizar que la fuente de alimentación conmutada sea liviana, pequeña y delgada. La alta frecuencia de la fuente de alimentación conmutada inevitablemente innovará la tecnología de conmutación PWM tradicional. La tecnología de conmutación suave de ZVS y ZCS se ha convertido en la tecnología principal de la fuente de alimentación conmutada, y la eficiencia de trabajo de la fuente de alimentación conmutada ha mejorado considerablemente. Para indicadores de alta confiabilidad, los fabricantes de fuentes de alimentación conmutadas en los Estados Unidos reducen el estrés en los dispositivos al reducir la corriente de funcionamiento y la temperatura de unión, lo que mejora en gran medida la confiabilidad de los productos. La modularización es la tendencia general en el desarrollo de fuentes de alimentación conmutadas. Las fuentes de alimentación modulares se pueden utilizar para formar sistemas de suministro de energía distribuidos, y los sistemas de suministro de energía redundantes N más 1 se pueden diseñar para lograr la expansión de la capacidad en modo paralelo. Teniendo como objetivo la desventaja del alto ruido de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada, si solo se busca la alta frecuencia, el ruido también aumentará en consecuencia, y el uso de la tecnología de circuito de conversión resonante parcial teóricamente puede lograr una alta frecuencia y reducir el ruido, pero algunos Hay Todavía existen problemas técnicos en la aplicación práctica de la tecnología de conversión resonante, por lo que aún queda mucho trabajo por hacer en este campo para que esta tecnología sea práctica. La innovación continua de la tecnología de electrónica de potencia hace que la industria de la fuente de alimentación conmutada tenga amplias perspectivas de desarrollo. Para acelerar el desarrollo de la industria de fuente de alimentación conmutada de mi país, debemos tomar el camino de la innovación tecnológica, salir del camino del desarrollo conjunto de la industria, la educación y la investigación con características chinas, y contribuir al rápido desarrollo de mi economía nacional del país.
El método para mejorar la eficiencia en espera de la fuente de alimentación conmutada
corte de inicio
Para la fuente de alimentación flyback, el devanado auxiliar alimenta el chip de control después del arranque, y la caída de voltaje en la resistencia de arranque es de aproximadamente 300 V. Suponiendo que la resistencia inicial es de 47kΩ, el consumo de energía es de casi 2W. Para mejorar la eficiencia en espera, este canal de resistencia debe cortarse después de la puesta en marcha. TOPSWITCH, ICE2DS02G tiene un circuito de arranque especial en el interior, que puede apagar la resistencia después del arranque. Si el controlador no tiene un circuito de arranque especial, también se puede conectar un condensador en serie con la resistencia de arranque, y la pérdida después del arranque puede caer gradualmente a cero. La desventaja es que la fuente de alimentación no puede reiniciarse sola y el circuito solo puede reiniciarse después de desconectar el voltaje de entrada para descargar el capacitor.
reducir la frecuencia del reloj
La frecuencia del reloj se puede reducir de forma suave o abrupta. La disminución suave significa que cuando la retroalimentación supera un cierto umbral, la frecuencia del reloj disminuye linealmente a través de un módulo específico.
cambiar el modo de trabajo
1. QR→pWM Para cambiar las fuentes de alimentación que funcionan en modo de alta frecuencia, cambiar al modo de baja frecuencia durante el modo de espera puede reducir la pérdida de espera. Por ejemplo, para una fuente de alimentación de conmutación cuasi-resonante (frecuencia de trabajo de varios cientos de kHz a varios MHz), se puede cambiar a un modo de control de modulación de ancho de pulso de baja frecuencia pWM (decenas de kHz) durante el modo de espera. El chip IRIS40xx mejora la eficiencia en espera al cambiar entre QR y pWM. Cuando la fuente de alimentación está bajo carga ligera y modo de espera, el voltaje del devanado auxiliar es pequeño, Q1 se apaga y la señal de resonancia no se puede transmitir al terminal FB. El voltaje FB es más bajo que un voltaje umbral dentro del chip, y el modo de cuasi-resonancia no se puede activar, y el circuito funciona a una frecuencia más baja. Modo de control PWM.
2. pWM→pFM Para cambiar las fuentes de alimentación que funcionan en modo pWM a potencia nominal, también puede cambiar al modo pFM para mejorar la eficiencia en espera, es decir, para fijar el tiempo de encendido y ajustar el tiempo de apagado. Cuanto menor sea la carga, mayor será el tiempo de inactividad y mayor la frecuencia de funcionamiento. Bajo. Agregue la señal de espera a su pin pW/, en condiciones de carga nominal, el pin es alto, el circuito funciona en modo pWM, cuando la carga está por debajo de cierto umbral, el pin se baja, el circuito funciona en modo pFM. La realización de la conmutación entre pWM y pFM también mejora la eficiencia de la fuente de alimentación durante la carga ligera y el estado de espera. Al reducir la frecuencia del reloj y cambiar el modo de trabajo, se puede reducir la frecuencia de funcionamiento en espera, se puede mejorar la eficiencia en espera, el controlador se puede mantener en funcionamiento y la salida se puede regular adecuadamente en todo el rango de carga. Responde rápidamente incluso cuando la carga pasa de cero a plena carga y viceversa. Los valores de caída de voltaje de salida y sobreimpulso se mantienen dentro del rango permitido.
Modo de pulso controlable
(BurstMode) modo de pulso controlable, también conocido como SkipCycleMode (SkipCycleMode), se refiere a un determinado enlace del circuito controlado por una señal con un período mayor que el período de reloj del controlador pWM cuando está bajo condiciones de carga ligera o de espera, por lo que que el pWM El pulso de salida es válido o no válido periódicamente, de modo que la eficiencia de la carga ligera y el modo de espera se pueden mejorar al reducir la cantidad de interruptores y aumentar el ciclo de trabajo a una frecuencia constante. Esta señal se puede agregar al canal de retroalimentación, al canal de salida de señal pWM, al pin habilitado del chip pWM (como LM2618, L6565) o al módulo interno del chip (como NCp1200, FSD200, L6565 y chips de la serie TinySwitch).
