1. Přehled spínaného zdroje
Spínaný zdrojje vysokofrekvenční zařízení pro přeměnu elektrické energie, známé také jako spínací napájecí zdroj nebo spínací převodník. Přepíná vstupní napětí na vysokofrekvenční pulzní signál přes vysokorychlostní spínací trubici a poté převádí elektrickou energii z jedné formy na druhou prostřednictvím zpracovánítransformátor, usměrňovací obvod a filtrační obvod a nakonec získá stabilní nízké zvlnění stejnosměrného napětí pro napájení.
Spínaný napájecí zdroj má výhody vysoké účinnosti, dobré stability, malých rozměrů, nízké hmotnosti, vysoké spolehlivosti a lze jej přizpůsobit různým potřebám napájení zařízení.
Spínané napájecí zdroje jsou široce používány v různých oblastech, včetně průmyslové automatizace, komunikací a nové energetiky. V oblasti průmyslové automatizace poskytuje spínaný zdroj stabilní napájení pro různá automatizační zařízení, aby byl zajištěn účinný a stabilní provoz zařízení.
V oblasti komunikace je spínaný zdroj široce používán v bezdrátových základnových stanicích, síťových zařízeních atd., aby byla zajištěna stabilita přenosu signálu komunikačního systému a zlepšila se kvalita komunikace. V oblasti nové energetiky hraje spínané napájení klíčovou roli v solárních a větrných energetických systémech a napomáhá efektivnímu využívání obnovitelné energie.
Spínaný zdroj se skládá zhruba ze čtyř hlavních součástí: vstupní obvod, převodník, řídicí obvod a výstupní obvod. Následuje schematické blokové schéma typického spínaného zdroje, jehož zvládnutí je důležité pro pochopení spínaného zdroje.
2. Klasifikace spínaných zdrojů
Spínané zdroje lze klasifikovat podle různých klasifikačních norem. Následuje několik běžných metod klasifikace:
1. Klasifikace podle typu příkonu:
Spínaný zdroj AC-DC: převádí střídavý proud na stejnosměrný proud.
DC-DC spínaný zdroj: převádí stejnosměrný proud na jiné stejnosměrné napětí.
2. Klasifikace podle pracovního režimu:
Jednostranný spínací zdroj: má pouze jednu spínací trubici, vhodný pro aplikace s nízkým výkonem.
Dvoukoncový spínací zdroj: má dvě spínací trubice, vhodné pro aplikace s vysokým výkonem.
3. Klasifikace podle topologie:
Podle topologie jej lze zhruba rozdělit na Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback, Forward, Two-Transistor Forward, Push-Pull, Half Bridge, Full Bridge atd. Tyto klasifikační metody jsou pouze částí z nich. Spínané zdroje lze také podrobněji klasifikovat podle dalších specifických požadavků a aplikací.
Dále si představíme běžně používané Flyback a Forward. Forward a flyback jsou dvě různé technologie spínaného napájení. Dopředný spínaný zdroj energie se týká spínaného zdroje napájení, který používá dopředný vysokofrekvenční transformátor k izolaci spojené energie, a odpovídající spínaný zdroj napájení flyback je spínaný zdroj napájení flyback.
2.1 Dopředný spínaný napájecí zdroj
Dopředný spínací zdroj ve struktuře je složitější, ale výstupní výkon je velmi vysoký, vhodný pro spínaný zdroj 100W-300W, obecně používaný v nízkonapěťovém vysokoproudém spínaném zdroji, široce používaný.
Jak je znázorněno na obrázku níže, pro dopředné spínané napájení, konkrétně když je spínací trubice zapnutá, výstupní transformátor funguje jako médium přímo spojené s energií magnetického pole, elektrická energie a magnetická energie se vzájemně přeměňují, takže vstup a výstup zároveň.
Existují také nedostatky v každodenní aplikaci: jako je potřeba zvýšit vinutí zpětného potenciálu (aby se zabránilo průrazu primární cívky transformátoru generovaného zpětným potenciálem na spínací trubici), sekundární více než jeden induktor pro filtrování akumulace energie, takže ve srovnání s flyback spínaným zdrojem je jeho cena vyšší a objem dopředného spínaného napájecího transformátoru je větší než objem flyback spínaného napájecího transformátoru.
Dopředný spínaný napájecí zdroj
2.2 Flyback spínaný napájecí zdroj
Jak je znázorněno na obrázku níže, flyback spínaný zdroj se týká spínaného zdroje, který používá flyback vysokofrekvenční transformátor k izolaci vstupních a výstupních obvodů. Jeho transformátor nehraje pouze roli přeměny napětí na přenos energie, ale také hraje roli induktoru akumulace energie. Proto je zpětný transformátor podobný konstrukci induktoru. Všechny obvody jsou poměrně jednoduché a snadno se ovládají. Flyback je široce používán v aplikacích s nízkým výkonem 5W-100W.
Pro flyback spínaný zdroj, když je spínací trubice zapnutá, proud primární tlumivky transformátoru stoupá. Protože výstupní cívka zpětného obvodu má opačné konce, výstupní dioda je vypnuta, transformátor ukládá energii a zátěž je zásobována energií výstupním kondenzátorem. Když je spínací trubice vypnutá, indukční napětí primární tlumivky transformátoru se obrátí. V tomto okamžiku je výstupní dioda zapnuta a energie transformátoru je dodávána do zátěže přes diodu, zatímco se nabíjí kondenzátor.
Flyback spínaný napájecí zdroj
Z porovnání je vidět, že transformátor dopředného buzení má pouze funkci transformátoru a celek lze považovat za obvod s transformátorem. Flyback transformátor může být považován za induktor s funkcí transformátoru, je to obvod buck-boost. Obecně platí, že princip fungování zpětného chodu vpřed je jiný, vpřed je primární práce sekundární práce, sekundární nefunguje s proudovým induktorem pro obnovení proudu, obecně režim CCM.
Účiník obecně není vysoký a vstupní a výstupní a proměnný pracovní cyklus je úměrný. Flyback je primární práce, sekundární nefunguje, obě strany nezávisle, obecně režim DCM, ale indukčnost transformátoru bude relativně malá a je třeba přidat vzduchovou mezeru, takže obvykle vhodné pro malý a střední výkon.
Dopředný transformátor je ideální, žádné úložiště energie, ale protože budicí indukčnost je konečná hodnota, budicí proud způsobí, že jádro bude velké, aby se zabránilo saturaci toku, transformátor potřebuje pomocné vinutí pro reset toku.
Flyback transformátor může být viděn jako forma sdružené indukčnosti, indukčnost nejprve akumuluje energii a poté vybíjí, kvůli vstupnímu a výstupnímu napětí flyback transformátoru opačné polarity, takže když je spínací trubice odpojena, sekundární může poskytovatmagnetické jádros resetovacím napětím, a proto flyback transformátor nemusí přidávat další vinutí pro reset toku.
Čas odeslání: 29. září 2024