1. Pregled stikalnega napajanja
Stikalni napajalnikje visokofrekvenčna naprava za pretvorbo električne energije, znana tudi kot stikalni napajalnik ali stikalni pretvornik. Preklopi vhodno napetost v visokofrekvenčni impulzni signal prek preklopne cevi visoke hitrosti in nato pretvori električno energijo iz ene oblike v drugo z obdelavotransformator, usmerniško vezje in filtrirno vezje ter končno pridobi stabilno enosmerno napetost z nizkim valovanjem za napajanje.
Stikalni napajalnik ima prednosti visoke učinkovitosti, dobre stabilnosti, majhnosti, majhne teže, visoke zanesljivosti in ga je mogoče prilagoditi različnim potrebam po moči opreme.
Preklopno napajanje se pogosto uporablja na različnih področjih, vključno z industrijsko avtomatizacijo, komunikacijami in novo energijo. Na področju industrijske avtomatizacije stikalni napajalnik zagotavlja stabilno napajalno podporo za različne opreme za avtomatizacijo, da se zagotovi učinkovito in stabilno delovanje opreme.
Na področju komunikacij se preklopni napajalnik pogosto uporablja v brezžični bazni postaji, omrežni opremi itd., Da se zagotovi stabilnost prenosa signala komunikacijskega sistema in izboljša kakovost komunikacije. Na področju nove energije ima stikalno napajanje ključno vlogo v sistemih sončne in vetrne energije, saj pomaga pri učinkoviti rabi obnovljive energije.
Stikalni napajalnik je v grobem sestavljen iz štirih glavnih komponent: vhodnega vezja, pretvornika, krmilnega vezja in izhodnega vezja. Sledi tipičen shematski blokovni diagram stikalnega napajalnika, pri čemer je pomembno, da razumemo stikalni napajalnik.
2. Razvrstitev stikalnih napajalnikov
Stikalne napajalnike je mogoče razvrstiti glede na različne klasifikacijske standarde. Sledi nekaj pogostih metod razvrščanja:
1. Razvrstitev po vrsti vhodne moči:
Preklopni napajalnik AC-DC: pretvori izmenični tok v enosmerni tok.
Preklopni napajalnik DC-DC: pretvori enosmerno moč v drugo enosmerno napetost.
2. Razvrstitev po načinu dela:
Enostranski stikalni napajalnik: ima samo eno stikalno cev, primeren za aplikacije z nizko porabo energije.
Dvostranski stikalni napajalnik: ima dve stikalni cevi, primerni za aplikacije z visoko močjo.
3. Razvrstitev po topologiji:
Glede na topologijo ga lahko grobo razdelimo na Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback, Forward, Two-Transistor Forward, Push-Pull, Half Bridge, Full Bridge itd. Te metode razvrščanja so le del njih. Stikalne napajalnike je mogoče tudi podrobneje razvrstiti glede na druge posebne zahteve in aplikacije.
Nato bomo predstavili pogosto uporabljena Flyback in Forward. Forward in flyback sta dve različni tehnologiji preklopnega napajanja. Preklopni napajalnik s preklopom se nanaša na preklopni napajalnik, ki uporablja prednji visokofrekvenčni transformator za izolacijo sklopljene energije, ustrezen povratni preklopni napajalnik pa je preklopni napajalnik.
2.1 Preklopni napajalnik
Naprej preklopni napajalnik v strukturi je bolj zapleten, vendar je izhodna moč zelo visoka, primerna za 100W-300W preklopni napajalnik, ki se običajno uporablja v nizkonapetostnem, visokotokovnem preklopnem napajalniku, bolj razširjen.
Kot je prikazano na spodnji sliki, pri preklopnem napajalniku naprej, zlasti ko je preklopna cev vklopljena, izhodni transformator deluje kot medij, neposredno povezan z energijo magnetnega polja, električna in magnetna energija se pretvarjata druga v drugo, tako da vhod in izhod hkrati.
Obstajajo tudi pomanjkljivosti pri vsakodnevni uporabi: kot je potreba po povečanju povratnega potencialnega navitja (da se prepreči razpad preklopne cevi primarne tuljave transformatorja, ki nastane zaradi povratnega potenciala), sekundarni več kot en induktor za filtriranje shranjevanja energije, tako da v primerjavi s povratno preklopnim napajalnikom je njegov strošek višji, prostornina transformatorja preklopnega napajalnika pa je večja od prostornine preklopnega napajalnega transformatorja.
Preklopni napajalnik
2.2 Povratno stikalno napajanje
Kot je prikazano na spodnji sliki, se povratni preklopni napajalnik nanaša na preklopni napajalnik, ki uporablja povratni visokofrekvenčni transformator za izolacijo vhodnih in izhodnih tokokrogov. Njegov transformator ne igra le vloge pretvorbe napetosti v prenos energije, ampak igra tudi vlogo induktorja za shranjevanje energije. Zato je povratni transformator podoben zasnovi induktorja. Vsa vezja so relativno enostavna in enostavna za nadzor. Flyback se pogosto uporablja v aplikacijah z nizko porabo energije od 5 W do 100 W.
Pri povratno preklopnem napajalniku, ko je stikalna cev vklopljena, tok primarnega induktorja transformatorja naraste. Ker ima izhodna tuljava povratnega tokokroga nasprotne konce, je izhodna dioda izklopljena, transformator shranjuje energijo, obremenitev pa z energijo napaja izhodni kondenzator. Ko je stikalna cev izklopljena, se induktivna napetost primarnega induktorja transformatorja obrne. V tem času je izhodna dioda vklopljena in energija transformatorja se dovaja obremenitvi skozi diodo, medtem ko se kondenzator polni.
Flyback preklopno napajanje
Iz primerjave je razvidno, da ima transformator prednjega vzbujanja samo funkcijo transformatorja, celoto pa je mogoče obravnavati kot vezje za dolarje s transformatorjem. Povratni transformator je mogoče obravnavati kot induktor s funkcijo transformatorja, je vezje za povečanje vrednosti. Na splošno je načelo delovanja povratnega preleta naprej drugačno, naprej je primarno delo sekundarno delo, sekundar ne deluje s tokovnim induktorjem za obnovitev trenutnega, na splošno načina CCM.
Faktor moči na splošno ni visok, vhod in izhod ter spremenljivi delovni cikel pa so sorazmerni. Flyback je primarno delo, sekundarno ne deluje, obe strani neodvisno, na splošno DCM način, vendar bo induktivnost transformatorja relativno majhna in potreba po dodajanju zračne reže, zato je običajno primerna za majhne in srednje moči.
Transformator naprej je idealen, brez shranjevanja energije, toda ker je induktivnost vzbujanja končna vrednost, je jedro veliko zaradi vzbujalnega toka, zato transformator potrebuje pomožno navitje za ponastavitev toka, da bi se izognili nasičenosti s pretokom.
Povratni transformator je mogoče obravnavati kot obliko sklopljene induktivnosti, induktivnost najprej shrani energijo in se nato izprazni, zaradi nasprotne polarnosti vhodne in izhodne napetosti povratnega transformatorja, tako da lahko sekundar, ko je preklopna cev odklopljena, zagotovimagnetno jedros ponastavitveno napetostjo, zato preletnemu transformatorju ni treba dodati dodatnega navitja za ponastavitev toka.
Čas objave: 29. septembra 2024