Принцип работы импульсного блока питания: Ремонт импульсных блоков питания: схемы, описание, неисправности

Содержание

Принцип работы компьютерного блока питания

Статья написана на основе книги А.В.Головкова и В.Б Любицкого»БЛОКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ СИСТЕМНЫХ МОДУЛЕЙ ТИПА IBM PC-XT/AT» Материал взят с сайта интерлавка. Переменное напряжение сети подается через сетевой выключатель PWR SW через сетевой предохранитель F101 4А, помехоподавляющие фильтры, образованные элементами С101, R101, L101, С104, С103, С102 и дроссели И 02, L103 на:
• выходной трехконтактный разъем, к которому может подстыковываться кабель питания дисплея;
• двухконтактный разъем JP1, ответная часть которого находится на плате.
С разъема JP1 переменное напряжение сети поступает на:
• мостовую схему выпрямления BR1 через терморезистор THR1;
• первичную обмотку пускового трансформатора Т1.

На выходе выпрямителя BR1 включены сглаживающие емкости фильтра С1, С2. Терморезистор THR ограничивает начальный бросок зарядного тока этих конденсаторов. Переключатель 115V/230V SW обеспечивает возможность питания импульсного блока питания как от сети 220-240В, так и от сети 110/127 В.

Высокооомные резисторы R1, R2, шунтирующие конденсаторы С1, С2 являются симметрирующими (выравнивают напряжения на С1 и С2), а также обеспечивают разрядку этих конденсаторов после выключения импульсного блока питания из сети. Результатом работы входных цепей является появление на шине выпрямленного напряжения сети постоянного напряжения Uep, равного +310В, с некоторыми пульсациями. В данном импульсном блоке питания используется схема запуска с принудительным (внешним) возбуждением, которая реализована на специальном пусковом трансформаторе Т1, на вторичной обмотке которого после включения блока питания в сеть появляется переменное напряжение с частотой питающей сети. Это напряжение выпрямляется диодами D25, D26, которые образуют со вторичной обмоткой Т1 двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой. СЗО — сглаживающая емкость фильтра, на которой образуется постоянное напряжение, используемое для питания управляющей микросхемы U4.

В качестве управляющей микросхемы в данном импульсном блоке питания традиционно используется ИМС TL494.

Питающее напряжение с конденсатора СЗО подается на вывод 12 U4. В результате на выводе 14 U4 появляется выходное напряжение внутреннего опорного источника Uref=-5B, запускается внутренний генератор пилообразного напряжения микросхемы, а на выводах 8 и 11 появляются управляющие напряжения, которые представляют собой последовательности прямоугольных импульсов с отрицательными передними фронтами, сдвинутые друг относительно друга на половину периода. Элементы С29, R50, подключенные к выводам 5 и 6 микросхемы U4 определяют частоту пилообразного напряжения, вырабатываемого внутренним генератором микросхемы.

Согласующий каскад в данном импульсном блоке питания выполнен по бестранзисторной схеме с раздельным управлением. Напряжение питания с конденсатора СЗО подается в средние точки первичных обмоток управляющих трансформаторов Т2, ТЗ. Выходные транзисторы ИМС U4 выполняют функции транзисторов согласующего каскада и включены по схеме с ОЭ. Эмиттеры обоих транзисторов (выводы 9 и 10 микросхемы) подключены к «корпусу».

Коллекторными нагрузками этих транзисторов являются первичные полуобмотки управляющих трансформаторов Т2, ТЗ, подключенные к выводам 8, 11 микросхемы U4 (открытые коллекторы выходных транзисторов). Другие половины первичных обмоток Т2, ТЗ с подключенными к ним диодами D22, D23 образуют цепи размагничивания сердечников этих трансформаторов.

Трансформаторы Т2, ТЗ управляют мощными транзисторами полумостового инвертора.

Переключения выходных транзисторов микросхемы вызывают появление импульсных управляющих ЭДС на вторичных обмотках управляющих трансформаторов Т2, ТЗ. Под действием этих ЭДС силовые транзисторы Q1, Q2 попеременно открываются с регулируемыми паузами («мертвыми зонами»). Поэтому через первичную обмотку силового импульсного трансформатора Т5 протекает переменный ток в виде пилообразных токовых импульсов. Это объясняется тем, что первичная обмотка Т5 включена в диагональ электрического моста, одно плечо которого образовано транзисторами Q1, Q2, а другое — конденсаторами С1, С2.

Поэтому при открывании какого-либо из транзисторов Q1, Q2 первичная обмотка Т5 оказывается подключена к одному из конденсаторов С1 или С2, что и обуславливает протекание через нее тока в течение всего времени, пока открыт транзистор.
Демпферные диоды D1, D2 обеспечивают возврат энергии, запасенной в индуктивности рассеяния первичной обмотки Т5 за время закрытого состояния транзисторов Q1, Q2 обратно в источник (рекуперация).

Цепочка С4, R7, шунтирующая первичную обмотку Т5, способствует подавлению высокочастотных паразитных колебательных процессов, которые возникают в контуре, образованном индуктивностью первичной обмотки Т5 и ее меж-витковой емкостью, при закрываниях транзисторов Q1, Q2, когда ток через первичную обмотку резко прекращается.

Конденсатор СЗ, включенный последовательно с первичной обмоткой Т5, ликвидирует постоянную составляющую тока через первичную обмотку Т5, исключая тем самым нежелательное подмагничивание его сердечника.

Резисторы R3, R4 и R5, R6 образуют базовые делители для мощных транзисторов Q1, Q2 соответственно и обеспечивают оптимальный режим их переключения с точки зрения динамических потерь мощности на этих транзисторах.

Протекание переменного тока через первичную обмотку Т5 обуславливает наличие знакопеременных прямоугольных импульсных ЭДС на вторичных обмотках этого трансформатора.
Силовой трансформатор Т5 имеет три вторичные обмотки, каждая из которых имеет вывод от средней точки.
Обмотка IV обеспечивает получение выходного напряжения +5В. Диодная сборка SD2 (полумост) образует с обмоткой IV двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой (средняя точка обмотки IV заземлена).
Элементы L2, СЮ, С11, С12 образуют сглаживающий фильтр в канале +5В.
Для подавления паразитных высокочастотных колебательных процессов, возникающих при коммутациях диодов сборки SD2, эти диоды за-шунтированы успокаивающими RC-цепочками С8, R10nC9, R11.

Диоды сборки SD2 представляют собой диоды с барьером Шоттки, чем достигается необходимое быстродействие и повышается КПД выпрямителя.

Обмотка III совместно с обмоткой IV обеспечивает получение выходного напряжения +12В вместе с диодной сборкой (полумостом) SD1.

Эта сборка образует с обмоткой III двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой. Однако средняя точка обмотки III не заземлена, а подключена к шине выходного напряжения +5В. Это даст возможность использовать диоды Шоттки в канале выработки +12В, т.к. обратное напряжение, прикладываемое к диодам выпрямителя при таком включении, уменьшается до допустимого для диодов Шоттки уровня.

Элементы L1, С6, С7 образуют сглаживающий фильтр в канале +12В.

Резисторы R9, R12 предназначены для ускорения разрядки выходных конденсаторов шин +5В и +12В после выключения ИБП из сети.
RC-цепочка С5, R8 предназначена для подавления колебательных процессов, возникающих в паразитном контуре, образованном индуктивностью обмотки III и ее межвитковой емкостью.
Обмотка И с пятью отводами обеспечивает получение отрицательных выходных напряжений -5В и-12В.
Два дискретных диода D3, D4 образуют полумост двухполупериодного выпрямления в канале выработки -12В, а диоды D5, D6 — в канале -5В.

Элементы L3, С14 и L2, С12 образуют сглаживающие фильтры для этих каналов.
Обмотка II, также как и обмотка III, зашунтиро-вана успокоительной RC-цепочкой R13, С13.

Средняя точка обмотки II заземлена.

Стабилизация выходных напряжений осуществляются разными способами в разных каналах.
Отрицательные выходные напряжения -5В и -12В стабилизируются при помощи линейных интегральных трехвыводных стабилизаторов U4 (типа 7905) и U2 (типа 7912).
Для этого на входы этих стабилизаторов подаются выходные напряжения выпрямителей с конденсаторов С14, С15. На выходных конденсаторах С16, С17 получаются стабилизированные выходные напряжения -12В и -5В.
Диоды D7, D9 обеспечивают разрядку выходных конденсаторов С16, С17 через резисторы R14, R15 после выключения импульсного блока питания из сети. Иначе эти конденсаторы разряжались бы через схему стабилизаторов, что нежелательно.
Через резисторы R14, R15 разряжаются и конденсаторы С14, С15.

Диоды D5, D10 выполняют защитную функцию в случае пробоя выпрямительных диодов.

Если хотя бы один из этих диодов (D3, D4, D5 или D6) окажется «пробитым», то в отсутствие диодов D5, D10 ко входу интегрального стабилизатора U1 (или U2) прикладывалось бы положительное импульсное напряжение, а через электролитические конденсаторы С14 или С15 протекал бы переменный ток, что привело бы к выходу их из строя.
Наличие диодов D5, D10 в этом случае устраняет возможность возникновения такой ситуации, т.к. ток замыкается через них.
Например, в случае, если «пробит» диод D3, положительная часть периода, когда D3 должен быть закрыт, ток замкнется по цепи: к-а D3 — L3 -D7- D5- «корпус».
Стабилизация выходного напряжения +5В осуществляется методом ШИМ. Для этого к шине выходного напряжения +5В подключен измерительный резистивный делитель R51, R52. Сигнал, пропорциональный уровню выходного напряжения в канале +5В, снимается с резистора R51 и подается на инвертирующий вход усилителя ошибки DA3 (вывод 1 управляющей микросхемы). На прямой вход этого усилителя (вывод 2) подается опорный уровень напряжения, снимаемый с резистора R48, входящего в делитель VR1, R49, R48, который подключен к выходу внутреннего опорного источника микросхемы U4 Uref=+5B.

При изменениях уровня напряжения на шине +5В под воздействием различных дестабилизирующих факторов происходит изменение величины рассогласования (ошибки) между опорным и контролируемым уровнями напряжения на входах усилителя ошибки DA3. В результате ширина (длительность) управляющих импульсов на выводах 8 и 11 микросхемы U4 изменяется таким образом, чтобы вернуть отклонившееся выходное напряжение +5В к номинальному значению (при уменьшении напряжения на шине +5В ширина управляющих импульсов увеличивается, а при увеличении этого напряжения -уменьшается).
Устойчивая (без возникновения паразитной генерации) работа всей петли регулирования обеспечивается за счет цепочки частотно-зависимой отрицательной обратной связи, охватывающей усилитель ошибки DA3. Эта цепочка включается
между выводами 3 и 2 управляющей микросхемы U4 (R47, С27).

Выходное напряжение +12В в данном ИБП не стабилизируется.

Регулировка уровня выходных напряжений в данном ИБП производится только для каналов +5В и +12В.

Эта регулировка осуществляется за счет изменения уровня опорного напряжения на прямом входе усилителя ошибки DA3 при помощи подстроечного резистора VR1.
При изменении положения движка VR1 в процессе настройки ИБП будет изменяться в некоторых пределах уровень напряжения на шине +5В, а значит и на шине +12В, т.к. напряжение с шины +5В подается в среднюю точку обмотки III.

Комбинированная зашита данного ИБП включает в себя:

• ограничивающую схему контроля ширины управляющих импульсов;
• полную схему защиты от КЗ в нагрузках;
• неполную схему контроля выходного перенапряжения (только на шине +5В).

Рассмотрим каждую из этих схем.

Ограничивающая схема контроля использует в качестве датчика трансформатор тока Т4, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой силового импульсного трансформатора Т5.
Резистор R42 является нагрузкой вторичной обмотки Т4, а диоды D20, D21 образуют двухпо-лупериодную схему выпрямления знакопеременного импульсного напряжения, снимаемого с нагрузки R42.

Резисторы R59, R51 образуют делитель. Часть напряжения сглаживается конденсатором С25. Уровень напряжения на этом конденсаторе пропорционально зависит от ширины управляющих импульсов на базах силовых транзисторов Q1, Q2. Этот уровень через резистор R44 подается на инвертирующий вход усилителя ошибки DA4 (вывод 15 микросхемы U4). Прямой вход этого усилителя (вывод 16) заземлен. Диоды D20, D21 включены так, что конденсатор С25 при протекании тока через эти диоды заряжается до отрицательного (относительно общего провода) напряжения.

В нормальном режиме работы, когда ширина управляющих импульсов не выходит за допустимые пределы, потенциал вывода 15 положителен, благодаря связи этого вывода через резистор R45 с шиной Uref. При чрезмерном увеличении ширины управляющих импульсов по какой-либо причине, отрицательное напряжение на конденсаторе С25 возрастает, и потенциал вывода 15 становится отрицательным. Это приводит к появлению выходного напряжения усилителя ошибки DA4, которое до этого было равно 0В. Дальнейший рост ширины управляющих импульсов приводит к тому, что управление переключениями ШИМ-ком-паратора DA2 передается к усилителю DA4, и последующего за этим увеличения ширины управляющих импульсов уже не происходит (режим ограничения), т.к. ширина этих импульсов перестает зависеть от уровня сигнала обратной связи на прямом входе усилителя ошибки DA3.

Схема защиты от КЗ в нагрузках условно может быть разделена на защиту каналов выработки положительных напряжений и защиту каналов выработки отрицательных напряжений, которые схемотехнически реализованы примерно одинаково.
Датчиком схемы защиты от КЗ в нагрузках каналов выработки положительных напряжений (+5В и +12В) является диодно-резистивный делитель D11, R17, подключенный между выходными шинами этих каналов. Уровень напряжения на аноде диода D11 является контролируемым сигналом. В нормальном режиме работы, когда напряжения на выходных шинах каналов +5В и +12В имеют номинальные величины, потенциал анода диода D11 составляет около +5,8В, т.

к. через делитель-датчик протекает ток с шины +12В на шину +5В по цепи: шина +12В — R17- D11 — шина +56.

Контролируемый сигнал с анода D11 подается на резистивный делитель R18, R19. Часть этого напряжения снимается с резистора R19 и подается на прямой вход компаратора 1 микросхемы U3 типа LM339N. На инвертирующий вход этого компаратора подается опорный уровень напряжения с резистора R27 делителя R26, R27, подключенного к выходу опорного источника Uref=+5B управляющей микросхемы U4. Опорный уровень выбран таким, чтобы при нормальном режиме работы потенциал прямого входа компаратора 1 превышал бы потенциал инверсного входа. Тогда выходной транзистор компаратора 1 закрыт, и схема ИБП нормально функционирует в режиме ШИМ.

В случае КЗ в нагрузке канала +12В, например, потенциал анода диода D11 становится равным 0В, поэтому потенциал инвертирующего входа компаратора 1 станет выше, чем потенциал прямого входа, и выходной транзистор компаратора откроется. Это вызовет закрывание транзистора Q4, который нормально открыт током базы, протекающим по цепи: шина Upom — R39 — R36 -б-э Q4 — «корпус».

Открывание выходного транзистора компаратора 1 подключает резистор R39 к «корпусу», и поэтому транзистор Q4 пассивно закрывается нулевым смещением. Закрывание транзистора Q4 влечет за собой зарядку конденсатора С22, который выполняет функцию звена задержки срабатывания защиты. Задержка необходима из тех соображений, что в процессе выхода ИБП на режим, выходные напряжения на шинах +5В и +12В появляются не сразу, а по мере зарядки выходных конденсаторов большой емкости. Опорное же напряжение от источника Uref, напротив, появляется практически сразу же после включения ИБП в сеть. Поэтому в пусковом режиме компаратор 1 переключается, его выходной транзистор открывается, и если бы задерживающий конденсатор С22 отсутствовал, то это привело бы к срабатыванию защиты сразу при включении ИБП в сеть. Однако в схему включен С22, и срабатывание защиты происходит лишь после того как напряжение на нем достигнет уровня, определяемого номиналами резисторов R37, R58 делителя, подключенного к шине Upom и являющегося базовым для транзистора Q5. Когда это произойдет, транзистор Q5 открывается, и резистор R30 оказывается подключен через малое внутреннее сопротивление этого транзистора к «корпусу». Поэтому появляется путь для протекания тока базы транзистора Q6 по цепи: Uref — э-6 Q6 — R30 — к-э Q5 -«корпус».

Транзистор Q6 открывается этим током до насыщения, в результате чего напряжение Uref=5B, которым запитан по эмиттеру транзистор Q6, оказывается приложенным через его малое внутреннее сопротивление к выводу 4 управляющей микросхемы U4. Это, как было показано ранее, ведет к останову работы цифрового тракта микросхемы, пропаданию выходных управляющих импульсов и прекращению переключении силовых транзисторов Q1, Q2, т.е. к защитному отключению. КЗ в нагрузке канала +5В приведет к тому, что потенциал анода диода D11 будет составлять всего около +0.8В. Поэтому выходной транзистор компаратора (1) окажется открыт, и произойдет защитное отключение.
Аналогичным образом построена защита от КЗ в нагрузках каналов выработки отрицательных напряжений (-5В и -12В) на компараторе 2 микросхемы U3.

Элементы D12, R20 образуют диодно-резистивный делитель-датчик, подключаемый между выходными шинами каналов выработки отрицательных напряжений. Контролируемым сигналом является потенциал катода диода D12. При КЗ в нагрузке канала -5В или -12В, потенциал катода D12 повышается (от -5,8 до 0В при КЗ в нагрузке канала -12В и до -0,8В при КЗ в нагрузке канала -5В). В любом из этих случаев открывается нормально закрытый выходной транзистор компаратора 2, что и обуславливает срабатывание защиты по приведенному выше механизму. При этом опорный уровень с резистора R27 подается на прямой вход компаратора 2, а потенциал инвертирующего входа определяется номиналами резисторов R22, R21. Эти резисторы образуют двуполярно запитанный делитель (резистор R22 подключен к шине Uref=+5B, а резистор R21 — к катоду диода D12, потенциал которого в нормальном режиме работы ИБП, как уже отмечалось, составляет -5,8В). Поэтому потенциал инвертирующего входа компаратора 2 в нормальном режиме работы поддерживается меньшим, чем потенциал прямого входа, и выходной транзистор компаратора будет закрыт.

Защита от выходного перенапряжения на шине +5В реализована на элементах ZD1, D19, R38, С23. Стабилитрон ZD1 (с пробивным напряжением 5,1В) подключается к шине выходного напряжения +5В. Поэтому, пока напряжение на этой шине не превышает +5,1 В, стабилитрон закрыт, а также закрыт транзистор Q5. В случае увеличения напряжения на шине +5В выше +5,1В стабилитрон «пробивается», и в базу транзистора Q5 течет отпирающий ток, что приводит к открыванию транзистора Q6 и появлению напряжения Uref=+5B на выводе 4 управляющей микросхемы U4, т.е. к защитному отключению. Резистор R38 является балластным для стабилитрона ZD1. Конденсатор С23 предотвращает срабатывание защиты при случайных кратковременных выбросах напряжения на шине +5В (например, в результате установления напряжения после скачкообразного уменьшения тока нагрузки). Диод D19 является развязывающим.

Схема образования сигнала PG в данном импульсном блоке питания является двухфункциональной и собрана на компараторах (3) и (4) микросхемы U3 и транзисторе Q3.

Схема построена на принципе контроля наличия переменного низкочастотного напряжения на вторичной обмотке пускового трансформатора Т1, которое действует на этой обмотке лишь при наличии питающего напряжения на первичной обмотке Т1, т.е. пока импульсный блок питания включен в питающую сеть.
Практически сразу после включения ИБП в питающую сеть появляется вспомогательное напряжение Upom на конденсаторе СЗО, которым запитывается управляющая микросхема U4 и вспомогательная микросхема U3. Кроме того, переменное напряжение со вторичной обмотки пускового трансформатора Т1 через диод D13 и то-коограничивающий резистор R23 заряжает конденсатор С19. Напряжением с С19 запитывается резистивный делитель R24, R25. С резистора R25 часть этого напряжения подается на прямой вход компаратора 3, что приводит к закрыванию его выходного транзистора. Появляющееся сразу вслед за этим выходное напряжение внутреннего опорного источника микросхемы U4 Uref=+5B за-питывает делитель R26, R27. Поэтому на инвертирующий вход компаратора 3 подается опорный уровень с резистора R27.

Однако этот уровень выбран меньшим, чем уровень на прямом входе, и поэтому выходной транзистор компаратора 3 остается в закрытом состоянии. Поэтому начинается процесс зарядки задерживающей емкости С20 по цепи: Upom — R39 — R30 — С20 — «корпус».
Растущее по мере зарядки конденсатора С20 напряжение подается на инверсный вход 4 микросхемы U3. На прямой вход этого компаратора подается напряжение с резистора R32 делителя R31, R32, подключенного к шине Upom. Пока напряжение на заряжающемся конденсаторе С20 не превышает напряжения на резисторе R32, выходной транзистор компаратора 4 закрыт. Поэтому в базу транзистора Q3 протекает открывающий ток по цепи: Upom — R33 — R34 — 6-э Q3 — «корпус».
Транзистор Q3 открыт до насыщения, а сигнал PG, снимаемый с его коллектора, имеет пассивный низкий уровень и запрещает запуск процессора. За это время, в течение которого уровень напряжения на конденсаторе С20 достигает уровня на резисторе R32, импульсный блок питания успевает надежно выйти в номинальный режим работы, т.

е. все его выходные напряжения появляются в полном объеме.
Как только напряжение на С20 превысит напряжение, снимаемое с R32, компаратор 4 переключится, него выход ной транзистор откроется.
Это повлечет за собой закрывание транзистора Q3, и сигнал PG, снимаемый с его коллекторной нагрузки R35, становится активным (Н-уровня) и разрешает запуск процессора.
При выключении импульсного блока питания из сети на вторичной обмотке пускового трансформатора Т1 переменное напряжение исчезает. Поэтому напряжение на конденсаторе С19 быстро уменьшается из-за малой емкости последнего (1 мкф). Как только падение напряжения на резисторе R25 станет меньше, чем на резисторе R27, компаратор 3 переключится, и его выходной транзистор откроется. Это повлечет за собой защитное отключение выходных напряжений управляющей микросхемы U4, т.к. откроется транзистор Q4. Кроме того, через открытый выходной транзистор компаратора 3 начнется процесс ускоренной разрядки конденсатора С20 по цепи: (+)С20 — R61 — D14 — к-э выходного транзистора компаратора 3 — «корпус».

Как только уровень напряжения на С20 станет меньше, чем уровень напряжения на R32, компаратор 4 переключится, и его выходной транзистор закроется. Это повлечет за собой открывание транзистора Q3 и переход сигнала PG в неактивный низкий уровень до того, как начнут недопустимо уменьшаться напряжения на выходных шинах ИБП. Это приведет к инициализации сигнала системного сброса компьютера и к исходному состоянию всей цифровой части компьютера.

Оба компаратора 3 и 4 схемы выработки сигнала PG охвачены положительными обратными связями с помощью резисторов R28 и R60 соответственно, что ускоряет их переключение.
Плавный выход на режим в данном ИБП традиционно обеспечивается при помощи формирующей цепочки С24, R41, подключенной к выводу 4 управляющей микросхемы U4. Остаточное напряжение на выводе 4, определяющее максимально возможную длительность выходных импульсов, задается делителем R49, R41.
Питание двигателя вентилятора осуществляется напряжением с конденсатора С14 в канале выработки напряжения -12В через дополнительный развязывающий Г-образный фильтр R16, С15.

Структура и принцип работы источников питания Мегапром

В настоящее время одними из самых передовых источников питания светодиодов и электронной техники являются импульсные источники питания с широтно-импульсной модуляцией ШИМ или PWM . Источник питания ШИМ (от компании Мегапром и MEAN WELL) состоит из следующих пяти структурных частей:
• цепь подавления электромагнитных помех;
• сетевой выпрямитель со сглаживающим фильтром входящего тока;
• преобразователь напряжения (автогенератор) с импульсным трансформатором;
• устройство управления (ШИМ контроллер) с цепью обратной связи и защитой от перегрузок;
• выходной выпрямитель и фильтр.

Принцип работы источников питания ШИМ :
При изменении входного напряжения и/или внешней нагрузки, в управляющей схеме производится коррекция по разнице сигнала управления и опорного сигнала посредством обратной связи, которая регулирует ширину импульса питающего напряжения, увеличивая или уменьшая его. В результате чего на выходе источника питания получается стабильное напряжение.

Все качественные современные блоки питания, предлагаемые компанией Мегапром, имеют :

Высокоэффективные фильтры от импульсных помех. Фильтр защищает как от помех из сети, так и от распространения собственных при работе импульсного преобразователя
Гальваническая развязка нагрузки от сети, осуществляемую с помощью трансформатора с двумя о обмотками.
Обратная связь между выходной цепью и импульсным преобразователем, для стабильности работы и стабильности выходных характеристик источника питания.
Контроллер и гальваническая развязка (трансформаторная или оптронная) в цепи обратной связи.
Высокоэффективные фильтры выходной цепи для фильтрации и сглаживания помех преобразователя.

1) Пример базовой структуры импульсного блока питания до 150Вт (с оптронной и трансформаторной развязкой в цепи ОС)

2) Пример базовой структуры импульсного блока питания более 200Вт (может быть как с оптронной и трансформаторной развязкой в цепи ОС), с модулем ограничением пусковых токов, с наличеем контроллера температуры и включения вентилятора охлождения .

Высокий уровень схемотехнических решений обеспечивает отличный пуск даже в морозы при температуре -20..-30С и позволяет их эксплуатировать в морозы до -40 градусов!

Почти всё о блоках питания

Hydrogen

Итак, после многочисленных вопросов и непоняток, я решил как-то попытаться объяснить как можно подробнее принцип работы, конструкцию и требования к работе блоков питания (БП). Разумеется, часть статьи будет не понятна многим из-за использования терминов касающихся электроники, но всё же это не тупик, вы можете задать вопросы на нашем форуме, на которые мы вам постараемся как можно более доходчиво ответить…

Начнём с очень простого объяснения.

Принципы работы и назначение блоков питания

Блок питания это преобразователь электрической энергии поступающей из сети переменного тока в энергию, которая предназначена для питания всей аппаратной части персонального компьютера (ПК). Стандартное входное питание (сеть) это 220В 50Гц (или, как, например, в Японии 120В 60Гц). Выходы постоянного тока в +5В, +12В и +3,3В +3,3В и +5В используются для питания всех микросхем и электроники, +12В используются для питания электродвигателей, как моторы в CD/DVD приводах или жёстких дисках, также от +12В питаются вентиляторы. Разумеется все электродвигатели или любой электронный компонент нуждается в стабильном питании, также имеются оптимальные значения напряжений, это +/- 0.5В отклонения от нормальных. Повышая (к примеру) 3.3В на 3.8В компонент, питающийся из данного источника понесёт огромную перегрузку, а также может прийти в негодность.

Итак, разберём каждый канал питания по отдельности.

Питание +12В в основном (как сказано выше) предназначено для питания электродвигателей, данный источник должен обеспечивать большой выходной ток, особенно в компьютерах с большим количеством приводов и жестких дисков. Также вентиляторы потребляют энергию с данного источника.

Потребление вентилятора составляет от 100 до 250мА (миллиампер). На данный момент это значение ниже, от 50 до 100мА. БП работает в прерывистом режиме, т.е. если напряжение выходит за штатные пределы, он «притормаживает» до нормализации. В большинстве блоков питания, перед получением разрешения на запуск системы проходит внутренняя проверка и тестирование выходного напряжения. После завершения самотестирования, на материнскую плату посылается сигнал «Power_Good» (в переводе «Питание в Норме»). Если сигнал не поступает, материнская плата откажет в запуске. Также существует проблема нестабильности внешней сети (линия 220В или 120В), она может оказаться ниже или выше, что приводит к перегреву БП. Если напряжения выходят из нормы, сигнал Power_Good пропадает, и это приводит к принудительному выключению системы. Бывают случаи, когда при запуске ПК вентиляторы реагируют, а сам ПК не подаёт признаков жизни. Это происходит, когда сигнал Power_Good не поступает, но блок питания за неправильно выполненной защитной схемой начинает подачу энергии.

Правильно выполненная схема уже на материнской плате должна отказаться от старта системы, т.к. жёсткие диски и другие приводы не имеют данной схемы и могут очень быстро сгореть.

Данный метод защиты был разработан компанией IBM. Они предусмотрели факт того, что далеко не все имеют UPS и стабилизаторы, а сеть «в розетках» безжалостно скачет если ваш сосед решил включить сварочный аппарат чтобы сварить решетку на балконе :-). Температура очень сильно влияет на стабильность работы. Зная что выходные диоды это полупроводники (полупроводник, как и любой другой материал, меняет своё сопротивление току при изменении температуры) помимо того, что они становятся резисторами, они ещё и перестают успевать «закрываться», что приводит к моментальному сгоранию БП и бывают случаи когда и ПК тоже, но об этом мы поговорим подробнее позже…

Вернёмся к сигналу Power_Good: данный сигнал используется для ручного сброса. Он подаётся на микросхему тактового генератора, эта микросхема управляет формированием тактовых импульсов и вырабатывает сигнал начальной перегрузки.

Если сигнальную цепь Power_Good заземлить, то генерация тактовых сигналов прекратится и процессор остановится, после размыкания вырабатывается кратковременный сигнал начальной установки процессора и разрешается прохождения сигнала Power_Good для выполнения АППАРАТНОЙ ПЕРЕЗАГРУЗКИ ПК.

Системы блоков питания АТХ имеют свойство выключения программными средствами, например современные системы Windows или Linux обладают поддержкой управления питанием (APM — advanced power managment). При выборе команды «выключить» или «halt» или других, данная функция автоматически отключает источник питания. Старые системы АТ не имели данной функции и выводилось сообщение о том, что можно выключить компьютер.

Подробнее о сигнале Power_Good

Сигнал имеет напряжение +5В (может гулять от 4 до 6). Вырабатывается, как уже сказано выше, после самопроверки. Разрыв между ОК всей системы и подачи сигнала где-то 0.1-0.5 секунд. Поступающий сигнал идёт напрямую к тактовому генератору, который формирует сигнал для начальной установки процессора.

Если сигнал Power_Good отсутствует, тактовый генератор постоянно будет подавать сигнал сброса на процессор, чтобы он не смог начать работать на зашкаленных уровнях питания. Как только поступает сигнал, функция сброса отключается и выполняется инициализация программы записанной в BIOS (rom) по адресу ffff:0000

В хороших, правильных БП сигнал Power_Good поступает только после того, как питание во всех каналах нормализуется, обычные, дешевые, могут начать подачу сигнала, даже если тест ещё не пройден. Тут стОит вспомнить материнскую плату Soyo Ultra Dragon Platinum КТ333 которая инициализировалась с задержкой 3-4 секунды, это что ни на есть, идеально выполненная система защиты. Материнская плата имеет чип на входе питания, который не позволит начать работать компонентам до тех пор, пока показатели напряжения не нормализуются. Зачастую на блоках питания данной самопроверки вообще нет, просто ставят один выход +5В на провод, где должен идти Power_Good сигнал. Бывает что после замены материнской платы, компьютер начинает безжалостно «глючить», это объясняется тем, что некоторые мат платы более чувствительны к подаче питания.

Вопрос о питании (мощности) и их параметрах

На самом деле, мощность блока питания в 300 Вт, предостаточно для десктоп компьютера, но есть один небольшой нюанс: качество блоков питания приводит к слишком большим скачкам напряжения, при использовании блока питания хотя бы более чем на 50%! A теперь я углублюсь в дебри, а точнее в элементарные понятия электроники и объясню «как и почему».

Блоки питания для компьютера имеют одну платку, а не огромный трансформатор, который порой приходилось катать на тележке :-). Как это смогли сделать? Решение этому было гениальное: изобретение «импульсного блока питания»…

Теперь, я объясню принцип работы трансформатора с тележкой и импульсного. Трансформатор работает по принципу индукции, т.е. имеется 2 обмотки: одна входная (допустим 220В 50Гц) и вторая на выходное напряжение. Чтобы между обмотками всё же сработал «физический закон индукции», обмотки должны иметь общий стержень, а точнее сердечник, который является сбором множества стальных пластинок формой «Е» и «I», это и есть проводник между обмотками. Мощный трансформатор (с выходом допустим на 12В и 300Вт (300/12=25А)) может перевалить за 10-15 Кг, плюс к этому, понадобится трансформатор на 5 и 3.3 вольт, что будет ещё где-то 5кг…

Всё это было, и старые компьютеры «ВЦ» работали на трансформаторах занимающих огромное пространство… Но компании должны были придумать нечто новое, чтобы пользователи могли носить свой ПК на руках, а не на телеге… Тут и пришло время затронуть импульсные блоки питания, которые раньше просто-напросто не могли быть реализованы за нехваткой технологии…

Чего нам надо от блоков питания?

Да собственно не так уж и много…

1. Давать стабильное напряжение на выходах (в случае компьютера 12, 5 и 3.3 вольт).

2. Иметь хорушую систему деления линии 220В и вашего ПК (именно плохие системы приводят к копоти на платах — естественно уже годных только для подвешивания на стену на память).

Немного на первый взгляд? Всё просто, пока не копаешь глубже. .. Давайте рассмотрим базовую схему работы БП (а точнее, все этапы которые проходит ток для его преобразования).

На выходе не абсолютно постоянное напряжение, а постоянное/прерывистое (т.е. уходит из заданного напряжения в определённом ранге. К примеру, 12В может гулять на 0.5В максимум — идеальный вариант, но, естественно, по ряду причин, которые объясню далее, гуляет напряжение сильнее).

Опять хочется напомнить, что многие блоки питания «вываливают» за штатные значения на 2 Вольта и это при нагрузке всего на 60% номинала! Это может приводить к непонятным перегрузкам «ни с того, ни с сего» или зависаниям посреди ответственной работы… Что могут сказать люди при этом? «ВиндоZе маст дай» или «Билл Гейтс Ка3ел», хотя ни одно, ни другое этому не причина. Хочется дать небольшой совет по поведению: прежде чем судить что-то или просто сказать «атцтой», проверьте, вы действительно правы? Может это проблема hardware? Как говорят «7 раз отмерь, потом отрежь» так же и тут: «семь раз проверь, потом суди» (извините за отклонение от темы :))

Некоторые признаки, по которым можно узнать, настоящий это китаец с завода «Thermaltake» или это фабрика «Нид фо Чайниз андерграунд 2»

Один из самых важных моментов стабилизации в блоке питания — это трансформатор/дроссель который должен быть «в компании» конденсаторов-фильтров.

всё ок, никаких претензий

нет фильтров

«Фулл Чайниз андерграунд» — нет ни фильтров, ни дросселя (вот это хуже Фредди Крюгера, т.к. может убить не только ночью во сне, а когда угодно). Как видно, всё зашунтированно

Вот интересный пример, когда, опять же, не виноват Билл Гейтс: старые холодильники делались с моторами-монстрами, которые спустя много-много лет работы стали создавать помехи, а ко всему прочему, стартовый конденсатор уже почти негоден… При включении «этого существа» в сети происходит перестройка, а блок питания без фильтров и дросселя просто даст «выброс» на выходе, и конечно же люди не станут сваливать вину на холодильних «Сибирь», который по словам бабушки работает лучше всяких там «Whirpool» и «Daewoo». Как всегда крайним будет Билл Гейтс…

Силовой трансформатор. Чем он больше — тем лучше (больше запас по токам насыщения).

Нормальный трансформатор должен быть около 4-5 см высотой, а «чайниз андерграунд» бывают и по 2 см. ..

Как и в ранее объясненном случае (отсутствие дросселя) бывают и более серьёзные ситуации: дроссели выходных фильтров и варисторов на их выходах.

Входные высоковольтные накопительные конденсаторы

По формуле, напряжение на конденсаторах за пол периода входной частоты падает на величину, которая определяется ёмкостью конденсатора и мощностью нагрузки. Падение на конденсаторах 470 микрофарад на блоке питания в 200ватт (реальных) составит около 30В, а на «чайниз андерграунд» с 330 микрофарад падение может составлять порядка 60-70В… Объяснять думаю не надо, понятно какая разница между ними (огромная — одним словом).

О диодах «клапанах»: например, диоды которые стоят на выпрямителях тока мощные, но они медленные (у диодов и транзисторов есть скорость открытия и закрытия при определённом проходящем токе, т.е. диоды работающие на более чем 20А и при этом должны открыватся и закрыватся с большой частотой, очень сложные и дорогие. В первую очередь они стойкие на температуру…). Часто дешeвые блоки питания имеют два диода «жестко спаянных» друг с другом и подвешенных на аллюминевый радиатор. Что это значит? Что тепло они могут отдавать только по лапкам, толщиной в 2мм. Эти бедолаги зашкаливают за максимальную температуру и начинают «пахнуть» и часто не просто сгорают, а ещё и «уносят с собой в могилу абсолютно всё», т.к. могут остаться открытыми и наполнить конденсатор внештатными напряжениями, которое кушает наш компьютер и верно умирает… Это всё печально, но это одна из многих причин «горения БП». В дорогих БП, эти диоды залиты в силиконовый корпус, который сам теплопроводный, а диоды (полупроводниковое соединение) монтированы на металлическую пластину, которая опирается на теплопроводную резинку и всё это прикрепленно к радиатору. Такие блоки практически никогда не горят от перегрева диодов, т.к. помимо этого, эти диоды ИДЕНТИЧНЫ по всем характеристикам, а «спаянные» могут и отличаться, создавая таким образом дополнительную нагрузку на самих себя и на их транзисторы контроллеры. ..

Теперь, имея схему того «как работает эта зверушка» можно понять, почему я говорил про сбои напряжения на выходе. Измерив осциллографом выходной ток, можно увидеть что он почти ровный без нагрузки, а подключив один жесткий диск в 1Гб уже получим скачки в 300мв, подключив пару 20Гб дисков, можно увидеть и +/- 1В, а если ещё и всю сеть компьютера питающуюся с 12В, можно увидеть более чем 2В скачки. При таких режимах работы, компьютер будет глючить, виснуть и приходить в негодность в очень короткие сроки… Мощные блоки питания (< 400Вт) имеют тот самый слитый блок двух диодов, что уже служит знаком надёжности, плюс ко всему диоды быстрее и мощнее, как и все транзисторы, что гарантирует более стабильное напряжение на выходе.

У хороших блоков питания помимо всего прочего, имеется хорошая изоляция и утечка тока не более 500мкА. Это важно если у вас сеть 220В не имеет хорошего заземления.

Немного критериев, которые нужно знать при выборе блока питания

1. MTFB (mean time before failure — примерное время до первой неполадки) или MTTF (mean time to failure — тоже самое что и предыдущее), обычно это минимум 100 тысяч часов.

2. Диапазон изменения входного напряжения при сохранении стабильной работы блока питания. Для 110В хороший блок питания должен выдержать от 90 до 130, для 220В — 180 до 270.

3. Пиковый ток при включении. Это значение тока, проходящего по системе в момент инициализации блока питания. Чем меньше, тем лучше, т.к. блок питания не несёт такой большой тепловой удар.

4. Время (в мс — миллисекундах) удержания выходного напряжения в пределах точно заданных значений после отключения входного (20 мс — хорошее, 10-15 мс — зашибись) 🙂

5. У блока питания есть один недостаток: он подстраивается под поглощаемый ток, например система поглощает практически постоянное кол-во энергии, но есть момент, когда SCSI 10000 rpm диск (поглощающий много) выключает двигатель для перехода в режим «засыпания» и блок питания, должен успеть снизить частоты «наполнения» конденсатора. До того как он это сделает, БП делает выброс выработанной энергии. Время на «раздумье» данного параметра измеряется в микросекундах. Последнее время эта проблема почти не существует, т.к. технология контроля поглощение/генерация довольно продвинулась.

6. В хороших БП есть схема защиты выходных напряжений (в основном вешается на клей к радиаторам, т.к. не является частью платы БП). Просто-напросто наличие данной схемы — это уже хорошо, а если она ещё и точная и рабочая, так это вообще идеально :). Значения её должны быть «отключение при превышении 1/5 напряжения», т.е. для 5В — 6В это критическое напряжение. При зашкаливании, линия 5В принудительно отключается.

7. Мощность на выходах БП на каждом канале. Параметр означает максимальную сумму Ампер которую способен сгенерировать БП без угрозы повреждения.

8. Стабилизация напряжения при изменении нагрузки от «мин» до «мах» — похожее с пунктом 5.

9. Отношение поглощение от сети/вырабатывание на выходе (КПД). Значение, показывающее кол-во энергии которая преобразовывается в тепло во время преобразования тока. Измеряется в %. Чем больше значение эффективности, тем лучше (точнее выработка блока питания и меньше тепла в корпусе).

10. Ripple, или реакция на шум. Практически одно и тоже что и 5, только реакция на скачки на входе блока питания.

Ремонт блоков питания

НЕ ТРОГАЙТЕ ИХ! Они не столь дорогие, чтоб рисковать вашей жизнью или целым компьютером (насчет что дороже — каждому своё 🙂 ). Как вы заметили, импульсные блоки питания имеют кучу контролей, множество точных компонентов, которые требуют наличие осциллографа и хорошего тестера для их проверки. Время, затраченное на ремонт БП очень велико, а сломавшийся блок питания всегда останется сломавшимся, даже если вы его почините, т.к. сломался он потому, что он низкокачественный. А в низкокачественных деталях есть «скрытые» неполадки, проследить которые, очень сложно…

Некоторые проблемы блоков питания

а) не pаботает узел стабиллизации:

— неиспpавна микpосхема IC-1;

— вышли из стpоя диоды D14, D15; тpанзистоpы Q3, Q4;

— обpыв цепи обpатной связи, по котоpой пеpедается сигнал +5В, пpиходящий на pезистоpы R13,R25;

— обpыв в цепи питающей микpосхему IC-1;

— обpыв в пеpвичных обмотках Т2, либо обpыв в цепи R15, D9.

б) сpаботала защита:

— пpобой любого из конденсатоpов выходного фильтpа; потpогать pукой конденсатоpы — тот, котоpый гpеется, тот и пpобился (потек), тогда сpаботала защита по току;

— пpобой одного из диодов выходных выпpямителей;

— наличие или возникновение коpоткозамкнутых витков в обмотках тpансфоpматоpа Т4.

Ну вот и всё. Вроде всё понятно, если есть вопросы/рекомендации, буду рад ответить в разделе нашего форума » Железо
» Блоки питания, источники бесперебойного питания (ИБП), сетевые фильтры»

15.07.05

читать еще по теме Принцип действия и устройство импульсного источника питания

Импульсный источник питания сильно отличается от линейного источника питания. Несмотря на свою сложность, более высокую стоимость материалов и большее количество деталей, импульсный источник питания по-прежнему является предпочтительной топологией источника питания на рынке. Основная причина — более высокий КПД и более высокая удельная мощность. Более высокая эффективность просто означает, что только небольшая часть входной мощности тратится впустую, в то время как более высокая плотность мощности означает, что более высокая мощность возможна при меньшем форм-факторе или размере.

Обзор линейного источника питания AC-DC

Трансформатор 50/60 Гц

Это может быть повышение или понижение в зависимости от использования. Обычно это понижающая версия, поскольку обычное требуемое выходное напряжение ниже входного уровня.

Выпрямитель

Преобразует переменный ток в пульсирующий постоянный ток. Чаще всего используется выпрямитель двухполупериодного мостового типа, как показано на схеме.

Фильтр

Простой фильтр — это электролитический конденсатор.Это увеличит среднеквадратичный или постоянный уровень выпрямленного сигнала.

Регулятор

Это будет поддерживать чистый постоянный ток на выходе, чтобы не создавать проблем для чувствительных нагрузок или системы.

Общие проблемы

Эффективность и размер — общая проблема, связанная с линейным источником питания переменного и постоянного тока. Он также ограничен только для приложений с низким энергопотреблением. Для работы с высокой мощностью трансформатор 50/60 Гц будет очень большим и дорогим. Отфильтрованное вторичное выпрямленное напряжение должно всегда быть выше выходного со значительным запасом, чтобы регулятор мог работать правильно.По этой причине избыточное напряжение будет поглощаться регулятором, что приведет к огромным потерям мощности при умножении на ток нагрузки. Вот почему эффективность очень низкая. Линейный источник питания переменного и постоянного тока также не может обеспечить широкий диапазон входных сигналов. Например, трансформатор рассчитан на 220–20 В переменного тока, вы больше не можете использовать его для 110 В переменного тока, так как вы больше не можете получить 20 В переменного тока на вторичной обмотке.

Обзор линейного источника питания постоянного и постоянного тока

Вышеупомянутая схема представляет собой базовый линейный источник питания постоянного и переменного тока.Это просто и очень просто, поскольку в нем всего несколько компонентов. Однако его основным недостатком по-прежнему остается эффективность, ограниченная только для приложений с низким энергопотреблением. Для правильного регулирования линейного регулятора его входное напряжение должно быть выше выходного напряжения с запасом. Разница во входном и выходном напряжениях называется падением напряжения. В настоящее время на рынке уже есть линейные стабилизаторы с малым падением напряжения. Низкое падение напряжения все равно приведет к огромным потерям мощности при работе с более высоким током.

Блок-схема импульсного источника питания

AC-DC

Ниже представлена блок-схема двухступенчатого импульсного источника питания постоянного и переменного тока. Первый блок — это мостовой выпрямитель, предназначенный для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток. В отличие от линейного источника питания переменного и постоянного тока, этот мостовой выпрямитель требует высокого напряжения, поскольку он напрямую видит входное напряжение. Импульсный преобразователь первой ступени в большинстве случаев представляет собой повышающий преобразователь, который функционирует как схема коррекции коэффициента мощности или PFC.Повышающий преобразователь имеет выходную мощность выше, чем входную. Коррекция коэффициента мощности необходима для переключения силовой цепи, чтобы скорректировать форму тока и минимизировать гармоники. Повышающий преобразователь — лучшая схема активной коррекции коэффициента мощности из-за его способности потреблять ток от входа в обоих состояниях Q1 (включен или выключен). Импульсный преобразователь второй ступени обычно называют секцией DC-DC производителями или разработчиками источников питания. Для DC-DC доступно множество топологий, таких как резонанс (LLC, последовательный, параллельный), прямой (ITTF, TTF, одиночный транзистор), мост и полный мост и многие другие.На приведенной ниже схеме секция DC-DC представляет собой резонансный преобразователь LLC. Последний блок — это выходной выпрямитель и фильтр. В приложениях с высокой мощностью вместо диодов используются NMOS.

Схема ниже обычно используется для автономных адаптеров и зарядных устройств с низким энергопотреблением. Это только использование одного переключающего преобразователя на секции DC-DC, который является обратным преобразователем. Обратный преобразователь эффективен при номинальной мощности до 100 Вт. В некоторых случаях Flyback используется до 200 Вт, если соблюдаются требования, особенно по эффективности.Каскад PFC больше не используется, поскольку типичная или номинальная мощность этой конфигурации составляет около 80–120 Вт, а требования к коэффициенту мощности для этого диапазона мощности не такие строгие. Обратный преобразователь очень популярен для энергосберегающих автономных импульсных источников питания из-за его простоты и меньшего количества деталей.

Импульсный источник питания постоянного и постоянного тока

Существует несколько топологий, которые можно использовать для создания импульсного источника питания DC-DC. Схема ниже представляет собой понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный или обычно известный как понижающий преобразователь.Понижающий преобразователь имеет выходное напряжение ниже входного.

Еще одно решение для импульсного источника питания постоянного и постоянного тока — это повышающий преобразователь, показанный на схеме ниже. Повышающий преобразователь имеет выходную мощность выше, чем входную.

Комбинация понижающего и повышающего преобразователя также возможна в повышенно-понижающей топологии. Ниже приведено инвертирующее решение для повышения и понижения. Его можно настроить для работы, когда его вход ниже, чем выход, или наоборот. Неинвертирующий понижающий-повышающий также вариант, но он имеет несколько компонентов, чем инвертирующий понижающий-повышающий.

Принцип работы импульсных источников питания

Мы показываем в корпусе выше некоторые разновидности импульсного источника питания как в AC-DC, так и в DC-DC формах. Что именно делает SMPS? Чем он отличается от обычного линейного блока питания?

Импульсный источник питания — это источник питания, в котором в качестве силовой части используется импульсный преобразователь. Это может быть несколько переключающих преобразователей, работающих в каскаде или параллельно, или один.Импульсные преобразователи — это сердце импульсных источников питания.

Импульсный преобразователь работает по принципу непрерывного включения и выключения полупроводникового переключателя. Включение означает работу полупроводникового переключателя, такого как MOSFET, в режиме насыщения, в то время как выключение означает работу MOSFET в режиме отсечки. При насыщении на канале MOSFET не будет падения напряжения (в идеале), следовательно, не будет потерь мощности. С другой стороны, при отключении тока не будет, поэтому потери мощности все равно не будет.Благодаря этому принципу достигается очень высокий КПД.

В действительности, есть небольшие потери мощности из-за сопротивления включенного МОП-транзистора и задержки выключения, которая вызывает небольшое пересечение между напряжением и током.

Приведение полупроводникового переключателя в режим насыщения и отсечки возможно с помощью ШИМ-контроллера. Контроллер PWM может быть аналоговой ИС для конкретного приложения (ASIC) или цифровым решением, таким как MCU, DSC и DSP. Контроллер также устанавливает регулирование и другие защиты цепи.

Правила получения результатов

Чтобы хорошо это обсудить, давайте рассмотрим понижающий преобразователь, показанный на схеме ниже. Принцип одинаков для всех переключающих преобразователей.

Может быть, вы уже слышали о системе разомкнутого и замкнутого контура. Система разомкнутого контура не имеет возможности настраиваться в зависимости от поведения выхода, но замкнутая система имеет. Например, в приведенной выше схеме (понижающий переключающий преобразователь) регулирование без обратной связи возможно за счет обеспечения фиксированного входного напряжения, фиксированной нагрузки и фиксированного рабочего цикла.Для понижающего преобразователя идеальное соотношение входного и выходного напряжения определяется рабочим циклом. Для понижающего преобразователя уравнение рабочего цикла составляет

Подробное объяснение того, как вычисляется рабочий цикл понижающего преобразователя, можно найти в статье «Расчет рабочего цикла понижающего преобразователя».

Например, входное напряжение составляет 20 В, а желаемое выходное напряжение — 10 В, рабочий цикл может быть установлен на 50%. Таким образом, сигнал ШИМ в приведенной выше схеме должен иметь 50% времени включения. Это может быть нормально, если вход фиксирован, а нагрузка также постоянна.Однако при небольшом возмущении выход легко станет сумасшедшим, поэтому рекомендуется использовать управление с обратной связью.

Для управления замкнутым контуром необходим хороший контроллер (стандартный контроллер), или, если вы хорошо разбираетесь в системе управления, вы можете разработать собственное аналоговое или цифровое управление.

Замкнутый цикл для получения Положения

Схема ниже представляет собой понижающий преобразователь постоянного тока, который может работать от входных напряжений 30-60 В и выходных напряжений 24 В, 75 Вт.В силовую часть входят NMOS Si7852, диод SS3H9 и катушка индуктивности 47uH. Резисторы делителя 93,1 кОм и 4,99 кОм составляют цепь обратной связи для управления по замкнутому контуру. Напряжение на резисторе 4,99 кОм сравнивается с внутренним опорным напряжением на выводе V _FB контроллера.

Выход не может отклоняться от установленного уровня из-за замкнутого контура. Выше представлено простое решение, благодаря контроллерам, доступным на рынке в настоящее время.Принцип, лежащий в основе управления с обратной связью, очень технический, но о нем забывают, поскольку на рынке доступно множество простых решений.

Чтобы сделать ответ петли быстрым, необходима компенсационная сеть. В приведенной выше схеме компоненты, подключенные к выводу V _C, составляют схему компенсации.

Немного подробнее об эксплуатации SMPS

Цепи, из которых состоят импульсные блоки питания, представляют собой импульсные преобразователи. Понимание работы импульсного преобразователя также проясняет работу импульсного источника питания.Позвольте мне рассмотреть схему повышающего преобразователя ниже. Когда PWM высокий (MOSFET Q1 насыщается), переключатель Q1 включается, и на этот раз индуктор L1 заряжается. Диод D1 будет смещен в обратном направлении, и нагрузка будет зависеть только от заряда конденсатора C1.

Когда сигнал ШИМ низкий, Q1 отключается. Катушка индуктивности будет сопротивляться внезапному изменению тока, поэтому она изменит свою полярность, чтобы поддерживать то же направление тока. В результате D1 будет смещен в прямом направлении, а C1 будет пополнять свой заряд, а нагрузка будет получать свою мощность от входа.Изменение полярности катушки индуктивности создает уровень напряжения выше входного (эффект усиления). На диаграмме ниже показаны формы колебаний тока катушки индуктивности, диода и полевого МОП-транзистора в зависимости от состояния ШИМ.

КПД импульсного источника питания

Основная причина, по которой этот тип источника питания так популярен, — это его способность обеспечивать более высокий КПД. Ниже приведена таблица КПД, достижимого для импульсного источника питания, стандартизованного на 80+.

 Зачислить на 80 Plus

Эффективность вычисляется как

Ploss — общие потери источника питания. Ранее я упоминал о нулевом рассеянии мощности, когда переключатель находится в состоянии насыщения или при отключении. В идеале, но такой идеальной системы нет. Потери импульсного источника питания возникают из-за RDSon полевого МОП-транзистора, потерь переключения, потерь в диодах, потерь смещения и потерь, связанных с индуктором.

Руководство по проектированию ИИП

1.Знать приложение

Определите приложение. Например. в каком приложении используется источник питания, каковы окружающие условия, рабочие температуры и определить, будет ли принудительное воздушное охлаждение или естественная конвекция. Принудительный воздух и естественная конвекция имеют разный дизайнерский подход.

2. Определить мощность

Если вашему приложению требуется 100 Вт, не создавайте блок питания на 100 Вт. Всегда включайте минимум 40% запаса на случай внезапных перегрузок. Если позволяет бюджет, вы можете спроектировать блок питания мощностью 200 Вт так, чтобы ваша нагрузка всегда была вдвое меньше, чем мощность блока питания.По результатам испытаний импульсный источник питания имеет наибольший КПД при нагрузке 50-60%.

3. Выберите топологию

Когда у вас будет целевая мощность, выберите топологию для использования. Для номинальной мощности ниже 150 Вт Flyback является экономичным решением. Однако для более высоких требований к эффективности Flyback — не лучший вариант. Вы можете рассмотреть резонансное решение. Для приложений с высокой мощностью, скажем, в диапазоне киловатт, вы можете рассмотреть полный мост в секции DC-DC. Для приложения DC-DC используйте понижающий режим, если вы стремитесь к более низкому выходному напряжению, повышающий режим для более высокого выходного напряжения или понижающий-повышающий режим, если необходимо объединить два.

4. Решите, нужно ли включать схему коэффициента мощности

Это зависит от технических характеристик и приложений. Для зарядных устройств и адаптера малой мощности нет необходимости в дополнительном каскаде PFC. Для высокой мощности или если вы хотите конкурировать на рынке и иметь сертифицированный источник питания, вам необходимо включить схему PFC, такую как повышающий преобразователь.

5. Хотите, чтобы продукт был сертифицирован органами EMC?

Если да, то включите в проект фильтр электромагнитных помех.

6. Используйте синхронные выпрямители, параллельные полевые МОП-транзисторы

Если вам требуется очень высокий КПД, подумайте об использовании синхронного выпрямителя. Вы также можете подключить полевые МОП-транзисторы параллельно, чтобы дополнительно снизить потери проводимости, связанные с RDSon.

7. Выберите Control

Вы можете использовать аналоговые контроллеры для конкретных приложений или выбрать цифровое решение, такое как MCU, DSC или DSP. Аналоговые контроллеры просты. Что ж, если вы хорошо разбираетесь в системах управления, почему бы не подумать о цифровом решении.Цифровое решение очень гибкое, так как вы можете включать в себя ведение домашнего хозяйства или мониторинг.

8. Прочее

Правильный выбор устройств, обратите внимание на номинальное напряжение, номинальный ток, а также номинальную мощность. Остерегайтесь допусков. Учитывайте срок службы конденсаторов, вентиляторов и оптоизоляторов.

Связанные

Nipron [Энциклопедия источников питания] Статья 1, импульсный источник питания (1.3)

Как уже говорилось выше, режим стабилизации питания Подача примерно подразделяется на режим переключения и последовательный режим.В настоящее время под энергоснабжением понимается система коммутации во многих случаях из-за высокой производительности и компактности. Здесь механизм переключения источник питания объяснен.

<< Принцип действия >>
Показана принципиальная схема и состав импульсного источника питания. на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 Принципиальная схема и компоненты импульсный блок питания

— Выпрямительный мост: для выпрямления переменного тока в одном направлении
— Электролитический конденсатор: для накопления электричества и работы, чтобы сохранить напряжение
— Высокочастотный трансформатор: для передачи энергии от первичной обмотки к вторичный
— Цепь управления: для управления временем включения / выключения переключающего устройства для стабилизации вторичного напряжения

В этой системе вход (переменный ток: AC) преобразуется в выходной (постоянный ток: DC).Сторона входа называется «Первичный выход». сторона называется «вторичной», на которую передается энергия через высокочастотный трансформатор.

Теперь, обращаясь к диаграмме выше, работает механизм переключения источник питания можно объяснить следующим образом:
(1) Подключите переменный ток (AC) к импульсному источнику питания.
(2) Переменный ток выпрямляется выпрямительным мостом и сглаживается первичной обмоткой. электролитический конденсатор после этого.
(3) Операция переключения (повторная электрическая операция ВКЛ / ВЫКЛ) переключения устройство генерирует переменный ток с высокой частотой.
(4) Энергия (переменный ток) передается через высокочастотный трансформатор на вторичная сторона.
(5) Выпрямленный вторичным диодом и сглаженный вторичным электролитом. конденсатор, энергия преобразуется в постоянный ток на выходе.
(6) Для стабилизации выходного напряжения переключение осуществляется через система обратной связи.

Это основной принцип работы импульсного источника питания.

<< Метод схемы >>
Метод схемы в импульсном источнике питания зависит от «DC-DC режим преобразователя, который преобразует постоянный ток в переменный с высокой частотой, и снова преобразовать его обратно в DC ». Кроме того, при определении переключения цикл преобразователя постоянного тока в постоянный, он подразделяется на два режима. Один называется режимом самовозбуждения, блок переключения которого определяет цикл переключения сам по себе.Другой называется раздельным возбуждением. режим (режим ШИМ), в котором есть осциллятор для независимого определения частоты. Особенности режима самовозбуждения: «Низкая стоимость благодаря простоте структура схемы «и» частота изменяется в соответствии с входному напряжению и состоянию нагрузки ». Раздельный режим возбуждения. особенности: «Стоимость обычно высока по сравнению с самовозбуждением. режим, так как в нем используются микросхемы «и» частота постоянна.» Также есть еще два режима, когда энергия передается от от первичного к вторичному. Один называется прямым режимом, когда энергия передается в течение периода ВКЛ, а другой называется обратным ходом режим, при котором энергия передается в период ВЫКЛ.

(1) Одиночный вперед

Рисунок 1.6 Одинарная форвардная

Этот режим используется во многих импульсных источниках питания из-за простой структура и стабильный контроль.(Используется в наших источниках питания Nonstop во многих случаях). Раздельный режим возбуждения чаще всего используется от малых мощность до высокой мощности. Минус — плохая простота использования трансформатора.

(2) Обратный ход (называемый RCC)

Рисунок 1.7 Обратный ход

Этот режим требует нескольких компонентов и является самым простым режимом, но не подходит для большой мощности. В основном это применяется для малой мощности, но диапазон входного напряжения широк.

(3) Двухтактная

Рисунок 1.8 Толкающий-толкатель

В этом режиме используются два переключающих устройства и катушки для попеременного включения. Смещение магнетизма трансформатора имеет решающее значение.

(4) Полумост

Рисунок 1.9 Полумост

Операция такая же, как и в двухтактном, но применительно к преобразование составляет половину Vi, можно использовать низковольтные транзисторы.В удобство использования трансформатора лучше, но повышение температуры каждый конденсатор вызван коммутационным током, протекающим в конденсаторах имеет решающее значение.

(5) Полный мост

Рисунок 1.10 Полный мост

Схема сложная, но коммутационные устройства низкого напряжения может быть использован. Это обеспечивает высокий КПД и высокую мощность. Удобство использования трансформатора самое высокое из всех.Критические точки магнетизм смещения и ток проникновения между верхним и нижним устройства (полевые транзисторы).

(6) MagAmp (Магнитный усилитель)

Рисунок 1.11 Магнитный усилитель

Этот режим предназначен для управления фазой в импульсе с использованием магнитного насыщения. аморфного сердечника, который имеет свойство прямоугольного гистерезиса для стабилизации выходное напряжение.

(7) Понижающий измельчитель

Рисунок 1.12 Шагающий измельчитель

Это режим неизолированного типа для преобразования в низкое напряжение без трансформатор.

(8) Повышающий прерыватель (также называемый обратным ходом)

Рисунок 1.13 Шаговый измельчитель

Это режим неизолированного типа для преобразования в высокое напряжение без трансформатор.

Принцип импульсного источника питания

Введение

Это видео показывает нам, как работает импульсный источник питания, на схемах, объяснениях, примерах и модификациях.

Каталог

Ⅰ Принцип импульсного источника питания

1.1 Базовый Принцип импульсного источника питания

Импульсный источник питания — это источник питания, в котором используются современные технологии силовой электроники для управления коэффициентом включения и время выключения переключающего транзистора для поддержания стабильного выходного напряжения. Простая конструкция показана на рисунке 1.

Рисунок 1 . B asic C ircuit из Переключение P ower S подача

Коммутационный транзистор VT включен последовательно между входным напряжением VI и выходным напряжением Vo. Когда база транзистора VT вводит импульсный сигнал переключения, VT периодически переключается, то есть поочередно включается и выключается.Предполагая, что VT является идеальным переключателем, падение напряжения между базой и эмиттером приблизительно равно нулю, когда VT насыщен, и входное напряжение Vi подается на выход через VT; Напротив, в то время, когда VT отключен, выход равен нулю. После периодического переключения VT импульсное напряжение получается на выходе, а среднее напряжение постоянного тока получается схемой фильтра. Выходное напряжение указано в формуле 1:

(1)

T _на — время включения, T — период переключения, а D — рабочий цикл.Можно видеть, что импульсный регулируемый источник питания может управлять значением выходного постоянного напряжения, изменяя рабочий цикл импульса переключения, то есть время включения.

1.2 Рабочий процесс импульсного источника питания

Импульсный источник питания обычно состоит из шести частей, как показано на рисунке 2.

Первая часть — это входная цепь, которая содержит фильтрацию нижних частот и одноступенчатое выпрямление. Vi получается после того, как переменный ток 220 В проходит низкочастотную фильтрацию и мостовое выпрямление.Это напряжение отправляется во вторую часть для коррекции коэффициента мощности. Цель состоит в том, чтобы улучшить коэффициент мощности. Форма должна поддерживать входной ток в фазе с входным напряжением.

Третья часть — это преобразователь мощности, который завершается электронным переключателем и высокочастотным трансформатором. Он преобразует постоянное напряжение с высоким коэффициентом мощности в высокочастотное импульсное напряжение прямоугольной формы, которое соответствует проектным требованиям. Четвертая часть — это выходная цепь, которая используется для выпрямления и фильтрации высокочастотного прямоугольного импульсного напряжения на выходе постоянного напряжения.Пятая часть — это схема управления. После разделения и выборки выходного напряжения оно сравнивается с опорным напряжением схемы и усиливается.

Шестая часть — это генератор частотных колебаний, который генерирует сигнал высокочастотного диапазона волн, который накладывается на управляющий сигнал для выполнения широтно-импульсной модуляции для достижения регулируемой ширины импульса. При высокочастотном колебании происходит преобразование мощности, поэтому суть импульсного источника питания заключается в преобразовании мощности.

Рисунок 2. Принципиальная блок-схема импульсного источника питания

1.3 Метод модуляции импульсного источника питания

Методы модуляции импульсного источника питания в основном включают три типа: PWM, PFM и PSM. Частота переключения режима широтно-импульсной модуляции (ШИМ) постоянна. Изменяя ширину импульса включения для изменения рабочего цикла, достигается управление выходной энергией, что называется расширением фиксированной частоты; Ширина импульса режима частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) постоянна.Регулируя частоту переключения, коэффициент заполнения изменяется таким образом, чтобы реализовать управление выходной энергией, что называется модуляцией с фиксированной шириной; ширина импульса в режиме модуляции с пропуском импульсов является постоянной, а выходная энергия регулируется выборочно с пропуском определенных рабочих циклов.

1.3.1 Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Режим модуляции PWM — это наиболее часто используемый метод управления в импульсных источниках питания. Сигнал обратной связи на стороне нагрузки сравнивается с пилообразной волной, генерируемой внутри, и выходной сигнал прямоугольной формы с постоянной частотой расширяется для управления переключающей трубкой, а время включения переключающей трубки регулируется в реальном времени в соответствии с состояние нагрузки для стабилизации выходного напряжения.Его рабочая форма сигнала показана на рисунке 3.

Рисунок 3. W orking P принцип D iagram из PWM

В настоящее время режим управления ШИМ является наиболее часто используемым в импульсных источниках питания и имеет следующие преимущества: высокий КПД в случае большой нагрузки, хорошая скорость регулировки напряжения, высокая линейность, небольшая пульсация на выходе и пригодность. для режима управления током или напряжением.Но он также имеет следующие недостатки: слабая модуляция входного напряжения, плохие частотные характеристики и снижение КПД при небольшой нагрузке.

1.3.2 Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ)

PFM — это метод модуляции, часто используемый в импульсных источниках питания. Сравнивая сигнал обратной связи конца нагрузки с опорным сигналом, выходной сигнал ошибки регулирует рабочую частоту, а затем выводит прямоугольный сигнал постоянной ширины и переменной частоты для управления трубкой переключателя и регулирует время включения трубка переключателя в реальном времени в соответствии с условиями нагрузки, тем самым стабилизируя выходное напряжение.Его рабочая форма сигнала показана на рисунке 4.

Рисунок 4 . Принцип работы PFM

1.3.3 Пропуск импульсов Modulatio n (PSM)

PSM — это новый метод управления импульсными источниками питания, который называется импульсной перекрестно-цикличной модуляцией. Сигнал обратной связи конца нагрузки преобразуется в цифровой уровень, а уровень сигнала обратной связи определяется по нарастающему фронту тактового сигнала, чтобы определить, следует ли работать в тактовом цикле, а время включения переключающей трубки регулируется для стабилизации. выходное напряжение.Его рабочая форма сигнала показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Принцип работы PSM

В настоящее время режим управления PSM используется для импульсных источников питания и имеет следующие преимущества: высокая скорость при небольшой нагрузке, высокая рабочая частота, хорошие частотные характеристики и меньшая частота переключения силовой трубки, подходящая для небольших ИС управления питанием. Однако он также имеет следующие недостатки: большая пульсация на выходе и слабая возможность регулировки входного напряжения.

1.4 Метод управления импульсным источником питания

Импульсные источники питания, которые мы обычно используем, основаны на режиме ШИМ, поэтому мы сосредоточимся на технологии управления в режиме ШИМ. Существует два основных типа технологии управления ШИМ: один — это технология управления ШИМ в режиме напряжения, а другой — технология управления ШИМ в текущем режиме.

1.4.1 ШИМ-контроллер в режиме напряжения

Импульсный источник питания изначально был основан на технологии PWM в режиме напряжения.Основной принцип работы показан на рисунке 6. Выходное напряжение Vo сравнивается с опорным напряжением для получения сигнала ошибки VE. Это напряжение ошибки сравнивается с пилообразным сигналом, генерируемым пилообразным генератором. Компаратор PWM выдает управляющий сигнал прямоугольной формы с изменением рабочего цикла. Это принцип работы технологии управления PWM в режиме напряжения.

Поскольку эта система представляет собой одноконтурную систему управления, ее самым большим недостатком является отсутствие сигнала обратной связи по току.Поскольку ток импульсного источника питания протекает через катушку индуктивности, соответствующий сигнал напряжения имеет определенную задержку. Однако для регулируемого источника питания необходимо постоянно регулировать входной ток, чтобы адаптироваться к изменению входного напряжения и требований нагрузки, тем самым достигая цели стабилизации выходного напряжения. Следовательно, недостаточно использовать метод выборки выходного напряжения, потому что реакция регулирования напряжения медленная. Даже при изменении сильного сигнала трубка переключателя мощности повреждается из-за колебаний, что является самым большим недостатком технологии управления ШИМ в режиме напряжения.

Рисунок 6. Принцип работы технологии ШИМ-управления в режиме напряжения

1.4.2 ШИМ-контроллер текущего режима

Технология управления ШИМ в режиме тока была разработана из-за недостатков технологии управления ШИМ в режиме напряжения. Так называемое управление ШИМ в режиме тока заключается в прямом сравнении сигнала обнаружения тока выходной катушки индуктивности с выходным сигналом усилителя ошибки на входе компаратора ШИМ, чтобы реализовать управление рабочим циклом выходного импульса так, чтобы пиковый ток выходной дроссель следует за изменением напряжения ошибки.Этот метод управления может эффективно улучшить скорость регулирования напряжения и скорость регулирования тока импульсного источника питания, а также может улучшить переходную характеристику всей системы. Принцип работы технологии управления PWM в текущем режиме показан на рисунке 7.

Технология управления PWM в токовом режиме в основном делится на технологию управления пиковым током и технологию управления средним током. Две технологии управления обнаруживают и предоставляют обратную связь о пиковом значении и среднем значении изменения тока в течение одного периода проводимости.

Технология управления пиковым током: Управление режимом пикового тока напрямую контролирует ток индуктора на стороне пикового выхода, а затем косвенно регулирует ширину импульса ШИМ. Пиковый ток катушки индуктивности легко обнаружить и логически согласуется с изменением среднего тока катушки индуктивности. Однако пиковый ток индуктора не может быть во взаимно однозначном соответствии со средним током индуктора, потому что один и тот же пиковый ток индуктора может соответствовать разным средним токам индуктора с разными рабочими циклами и единственным фактором, определяющим значение выходного напряжения. — значение среднего тока индуктора.

Когда коэффициент заполнения системы ШИМ D> 50%, режим управления режимом пикового тока с фиксированной частотой имеет присущую нестабильность разомкнутого контура, и необходимо ввести соответствующую компенсацию наклона, чтобы устранить нарушение среднего тока катушки индуктивности из-за различных рабочих циклов и чтобы контролируемый пиковый ток индуктора в конечном итоге сходился к среднему току индуктора. Когда крутизна применяемого сигнала компенсации крутизны увеличивается до определенной степени, управление в режиме пикового тока преобразуется в управление в режиме напряжения.

Поскольку сигнал компенсации наклона полностью заменяется треугольной волной в колебательном контуре, он становится регулятором режима напряжения, но текущий сигнал в это время можно рассматривать как текущий сигнал прямой связи. Управление в режиме пикового тока представляет собой систему управления с двойным замкнутым контуром (внешний контур — это контур напряжения, а внутренний контур — это контур тока), а текущий внутренний контур мгновенно и быстро управляется в соответствии с импульсом за импульсом.При управлении с двойным контуром текущий внутренний контур отвечает только за динамическое изменение выходной катушки индуктивности, поэтому внешний контур напряжения должен только управлять выходным напряжением и не должен управлять схемой накопления энергии. Следовательно, управление в режиме пикового тока имеет гораздо большую полосу пропускания, чем управление в режиме напряжения.

Рисунок 7. Принцип работы технологии ШИМ управления в токовом режиме

Метод контроля среднего тока: Контроль среднего тока требует определения тока катушки индуктивности, сигнала определения тока катушки индуктивности и заданного VE.После сравнения управляющий сигнал VC генерируется регулятором тока и сравнивается с сигналом пилообразной модуляции для генерации импульса ШИМ. Регуляторы тока обычно используют схему компенсации PI-типа и отфильтровывают высокочастотные компоненты в дискретизированном сигнале.

Сравнение двух технологий управления током: Технология управления пиковым током удобна и быстра, но требует компенсации стабильности; Технология управления средним током отличается стабильностью и надежностью, но скорость реакции ниже, а управление более сложным.Поэтому в практических приложениях режим управления пиковым током более распространен, чем режим управления средним током.

1.5 W orking M ode of S witching P ower S upply, используемом в качестве примера преобразователя fly в качестве примерного преобразователя , так называемый обратный ход означает, что первичная полярность трансформатора противоположна вторичной полярности, как показано на рисунке 8.Он состоит из переключающей трубки VT, выпрямительного диода D1, фильтрующего конденсатора C и развязывающего трансформатора. Если верхний конец первичной обмотки трансформатора положительный, верхний конец вторичной обмотки отрицательный, и переключающая трубка VT работает в режиме ШИМ. Обратный преобразователь имеет высокий КПД, простую схему и может обеспечивать несколько выходов, поэтому он получил широкое распространение.

Рисунок 8 . B asic C ircuit из Обратный ход C onverter

Обратный преобразователь PWM имеет два режима: постоянный ток и прерывистый ток.Для тока, протекающего через переключающую трубку первичной обмотки W1, его ток не может быть непрерывным, потому что ток переключающей трубки VT обязательно равен нулю после отключения.

Но в это время во вторичной обмотке W2 неизбежно возникает ток. Для обратного преобразователя постоянный ток означает, что суммарный ток двух обмоток преобразователя не равен нулю в течение одного цикла переключения, а прерывание тока означает, что синтетическая ампула равна нулю в течение периода выключения переключающей лампы VT.Когда ток является непрерывным, обратный преобразователь имеет два режима переключения, как показано на (a) и (b) на рисунке 9; и когда ток прерывается, обратноходовой преобразователь имеет три режима переключения, как показано на (a) (b) (c) рисунка 9.

Рисунок 9. Эквивалентная схема в различных режимах переключения

1.5.1 Принцип работы обратноходового преобразователя при постоянном токе

Как показано на рисунке 9 (а), при t = 0 переключающий транзистор VT включается, и напряжение питания Vi подается на первичную обмотку трансформатора W ₁.В это время индуцированное напряжение во вторичной обмотке W ₂ отключает диод D ₁, и ток нагрузки поступает от конденсатора фильтра C. В этот момент вторичная обмотка трансформатора разомкнута, только первичная обмотка работает, что эквивалентно катушке индуктивности. Индуктивность L ₁, первичный ток L _p линейно увеличивается от минимального значения I _Pmin, а скорость увеличения составляет: （1-2）

Когда t = T _на, ток I _p достигает максимума I _Pmax

(1-3)

Во время этого процесса сердечник трансформатора намагничивается, и его магнитный поток Φ также линейно увеличивается.Приращение потока Φ составляет:

(1-4)

Как показано на рисунке 9 (b), когда t = T _на, переключающая трубка VT выключена, первичная обмотка разомкнута, и индуцированная электродвижущая сила вторичной обмотки меняет направление, чтобы включить диод D _{. 1}. Энергия, запасенная в магнитном поле трансформатора, высвобождается через диод D ₁, заряжая конденсатор C, с одной стороны, и обеспечивая питание нагрузки, с другой стороны.В этот момент работает только вторичная обмотка трансформатора, которая эквивалентна катушке индуктивности, а ее индуктивность составляет L ₂. Напряжение на вторичной обмотке составляет _o В, вторичный ток I _с линейно падает от максимального значения I _Smin и скорость его падения составляет:

(1-5)

При t = T ток I _s достигает минимального значения I _Smin

(1-6)

Во время этого процесса сердечник трансформатора размагничивается, и его магнитный поток Φ также линейно уменьшается.Величина уменьшения магнитного потока Φ составляет:

(1-7)

1.5.2 Basic R elationship of F lyback C onverter W hen C urrent I I I

При работе с регулируемым напряжением величина увеличения магнитного потока переключаемого сердечника обязательно равна величине уменьшения, когда переключатель VT выключен, то есть.Из формул (1-4) и (1-7) получаем:

(1-8)

В формуле — это соотношение витков первичной и вторичной обмоток трансформатора.

Когда K ₁₂ = 1 ，

(1-9)

Напряжение, которому подвергается переключающая трубка VT при выключении, складывается из Vi и индуцированной электродвижущей силы в первичной обмотке W1, то есть

(1-10)

Когда напряжение источника питания V _i является постоянным, напряжение переключающего транзистора VT зависит от продолжительности включения D, поэтому значение максимальной продолжительности включения D _max должно быть ограничено.Напряжение диода D ₁ равно сумме выходного напряжения V и входного напряжения Vi, преобразованного во вторичное напряжение:

(1-11)

Ток нагрузки Io — это среднее значение тока, протекающего через диод D1:

(1–12)

В соответствии с принципом работы трансформатора устанавливаются следующие две формулы.

(1-13)

(1-14)

Из формулы (1-3) и формулы (1-12) в (1-14) мы можем получить:

(1-15)

(1–16)

I _Pmax и I _Smax — соответственно максимальные значения тока, протекающего через переключающую трубку VT и диод D ₁.

1.5.3 Принцип работы и основные отношения обратного преобразователя при прерывании тока

Формула (1-9) все еще работает, если критический ток постоянный. В это время максимальный ток первичной обмотки составляет I _Pmax, тогда, а ток нагрузки составляет

.
(1-17)
Критический постоянный ток нагрузки
(1-18)
Когда D = 0.5, I _oG достигает максимального значения
(1-19)
Тогда формулу (1-18) можно записать как ：
(1-20)
Формула (1-20) — критическая непрерывная граница тока индуктора.
Когда ток индуктора прерывается, это связано не только с рабочим циклом D, но и со значением тока нагрузки I _o.Предположим, что относительное время свободного хода I _с, мы можем получить, потому что величина увеличения и уменьшения магнитного потока сердечника равна одному циклу переключения. Итак,, и, то:
(1-21)
Формула
(1-21) показывает, что когда ток прерывается, выходное напряжение не только связано с рабочим циклом D, но также связано с величиной тока нагрузки I _o.Когда рабочий цикл D является постоянным, уменьшение тока нагрузки I _o может привести к увеличению выходного напряжения V _o.
В случае режима прерывания тока энергия, запасенная в первичной катушке индуктивности, зависит от пикового тока:
(1-22)
Энергия доставляется один раз за цикл,
(1-23)
Эта формула говорит нам, что после фиксированного входного напряжения только T может увеличить выходную мощность за счет уменьшения частоты переключения или уменьшения индуктивности.А если также выбрана частота переключения, то мощность можно увеличить только за счет уменьшения индуктивности. Однако фактическая индуктивность имеет минимальное значение, а обратный преобразователь, работающий в прерывистом режиме, имеет предел максимальной выходной мощности, обычно менее 50 Вт.

1.6 Краткое изложение
В этой главе в основном представлены основные принципы работы и рабочий процесс импульсного источника питания. Он также вводит режим модуляции импульсного источника питания.В настоящее время режим управления ШИМ является наиболее часто используемым в импульсных источниках питания. Он имеет следующие преимущества: высокий КПД при большой нагрузке, хорошее регулирование напряжения, высокая линейность и небольшая пульсация на выходе, а также подходит для режима управления током или напряжением. Следовательно, в этой конструкции будет использоваться модуляция ШИМ.
Существует два основных типа технологии управления ШИМ: один — это технология управления ШИМ в режиме напряжения, а другой — технология управления ШИМ в режиме тока.Поскольку метод управления током быстро реагирует на входное напряжение, в этой конструкции будет использоваться метод управления током.
В этой главе также описывается режим работы импульсного источника питания. Поскольку контур обратной связи в прерывистом режиме является стабильным, а мощность этой конструкции мала, принимается прерывистый режим.

Ⅱ Control D evices U sed in S witching P ower S 0001 высокочастотный T преобразователь
2.1.1 Кривая намагничивания и петля гистерезиса

Рисунок 10 . Намагниченность C urve и H истерезис L oop трансформатора T C
003 ore
Как показано на рисунке 10, как прямые, так и мостовые преобразователи, большинство из них работают в зонах 1 и 2.Характеристики этих двух зон: внешнее магнитное поле небольшое и процесс намагничивания обратимый. В зоне 1,. μ ₁ — начальная проницаемость. И явно линейно. Для силовых трансформаторов с низкой выходной мощностью и низкой частотой значение B при работе может быть рассчитано чрезвычайно точно. В зоне 2,. Здесь B — постоянная Рэлея, и эта область не была линейной.
Но процесс намагничивания по-прежнему обратим. Обычно для этих двух областей мы все еще используем приблизительную формулу для инженерных приложений:.Из-за обратимости прямой преобразователь почти не имеет гистерезиса (на самом деле, из-за технологического процесса и других причин, все еще существует необратимое намагничивание, но это относительно неочевидно). Для источника питания с одинаковым входом и выходом, если используются топологии прямого и обратного возбуждения, соответственно, эффективность прямого трансформатора должна быть выше, чем у обратного трансформатора, если рабочая частота одинакова.
Для обратноходового трансформатора рабочая зона — это зона 1, 2 и 3.Среди них зона 3 относится к зоне необратимого намагничивания. Эта область является основной областью формирования гистерезиса, поэтому обратный трансформатор имеет компонент потерь на гистерезис. Работает в среднем диапазоне магнитного поля. Даже если диапазон изменения магнитного поля невелик, изменение B очень значительно. Магнитная проницаемость быстро увеличивается и достигает максимального значения.
Эта область также является областью с максимальной магнитной проницаемостью. Очевидно, что магнитная проницаемость зоны 1, 2 и 3 не равна, но при расчете параметров трансформатора мы пользуемся формулой.Здесь μ _e — эффективная проницаемость, которая делает кривую B — H зоны 1,2 и 3 равной отношению B и H, полученной по прямой линии. Следует отметить, что эта формула адаптирована для обратноходового преобразователя, работающего в режиме DCM. Обратные преобразователи, работающие в режиме CCM, должны использовать инкрементную проницаемость для точных расчетов. Расчет индуктивности накопления энергии в прямом преобразователе также считается используемым в режиме DCM с использованием μ _e и в режиме CCM с использованием инкрементной магнитной проницаемости.
Для петли максимального гистерезиса, если процесс намагничивания не может вернуться по первоначальному пути, неизбежно происходит потребление энергии. Мощность, потребляемая намагничиванием для одного круга, равна площади, окруженной кривой намагничивания. Чтобы снизить энергопотребление, мы всегда надеемся, что петля гистерезиса будет как можно более тонкой при выборе сердечника, потому что она больше похожа на прямую, пересекающую нулевую координату. При использовании формулы она ближе к реальной ситуации.Поскольку это приблизительная формула, а B _max магнитопровода уменьшается с повышением температуры, значение △ B необходимо оставить с запасом при проектировании трансформатора. (Режим DCM обычно не должен превышать 2/3 своего номинального значения B _max.
Следует отметить, что это значение соответствует максимальной температуре, при которой продукт может работать). Если запас небольшой, необходимо учитывать ограничение по току максимальной токовой защиты источника питания.Обычно, когда правильно спроектированный источник питания работает без обратной связи в пределах полного диапазона входного напряжения при полной нагрузке, сердечник трансформатора не насыщается.
Для трансформатора, если все вторичные обмотки не соединены, первичная обмотка эквивалентна катушке индуктивности, и весь ток, протекающий через первичную обмотку, намагничивается. В состоянии постоянного тока трансформатор эквивалентен короткозамкнутому компоненту и не может передавать энергию. Когда ток намагничивания велик, трансформатор будет насыщен.В это время резко падает эффективность передачи энергии. В реальных технических измерениях все другие обмотки обычно закорачивают для измерения при измерении индуктивности рассеяния определенной обмотки.
Когда вторичная обмотка разомкнута, первичный ток является током возбуждения. Индуктивность первичной обмотки соответствующей вторичной разомкнутой цепи может быть приблизительно выражена как индуктивность намагничивания. Для фиксированного трансформатора ток возбуждения в основном определяется напряжением, приложенным к первичной обмотке, а индуктивность намагничивания является реальной индуктивностью.Идеальный трансформатор — это просто черный ящик, передающий энергию.
Для прямого трансформатора и преобразователя, работающего как прямой трансформатор, необходим магнитный сброс, и индуктивность намагничивания пропускается через схему сброса для достижения баланса вольт-секунда. Обратный источник питания не требует магнитного сброса, потому что процесс обратного преобразователя сам по себе является процессом магнитного сброса. Существует несколько распространенных схем сброса, таких как LC-резонансный сброс, RC- или RCD-сброс, активный фиксатор и сброс с одной обмоткой.
2.1.2 Контроль воздушного зазора
Обратный трансформатор — это, по сути, катушка индуктивности. Весь его ток — это ток возбуждения. Формула накопления энергии индуктора:. Чтобы увеличить запас энергии, кажется, есть два пути: во-первых, увеличить индуктивность (то есть увеличить количество витков). Таким образом, объем трансформатора будет значительно увеличен. Другая проблема заключается в том, что поскольку магнитопровод постоянен, максимальный рабочий ток неизбежно уменьшается, поэтому неразумно увеличивать индуктивность для увеличения накопления энергии.Второй — увеличить рабочий ток. Текущие требования к накоплению энергии магнитного сердечника возрастают, что в конечном итоге приводит к увеличению общего накопления энергии сердечника.
Хотя магнитная проницаемость после открытия воздушного зазора меньше, чем магнитная проницаемость, когда воздушный зазор не открыт, напряженность магнитного поля (которая пропорциональна току), достигающая магнитного насыщения магнитопровода, значительно увеличивается. Это способствует накоплению большего количества энергии.
Увеличение сопротивления после воздушного зазора увеличивает рассеивание магнитного потока, особенно вокруг воздушного зазора. Если необходимо уменьшить индуктивность рассеяния, катушку можно намотать непосредственно на воздушный зазор, но катушка вокруг воздушного зазора будет находиться в сильном изменяющемся магнитном поле, и в проводе будет генерироваться локальный вихревой ток, и эмалированный провод пригорает и обесцвечивается через долгое время. Для сердечника из порошкового железа с дисперсными воздушными зазорами лучший способ уменьшить индуктивность рассеяния — это равномерно и равномерно обернуть весь сердечник.Ниже приводится формула расчета воздушного зазора трансформатора.
Во-первых, по закону Ома магнитопровода:
(2-1)
N — количество витков катушки, R _m, — магнитное сопротивление, NI — магнитный потенциал (аналогичный электродвижущей силе), и — магнитный поток.
Закон петли Ампера: подставляем его в формулу (2-1) и получаем:
(2-2)
(2-3)
(2-4)
(2-5)
Теперь мы можем получить формулу магнитосопротивления:
(2-6)
Из магнитного пути открытого воздушного зазора мы можем узнать, что полное сопротивление равно сумме сопротивления материала и сопротивления воздушного зазора.Поскольку магнитная проницаемость материала намного больше, чем магнитная проницаемость воздушного зазора. Следовательно, магнитное сопротивление материала намного меньше, чем магнитное сопротивление воздушного зазора, поэтому магнитное сопротивление материала не учитывается.
(2-7)
Из формулы накопления энергии индуктора:
(2-8)
Из закона петли Ампера:
(2-9)
Мы экспортируем:
(2-10)
μ ₀ — вакуумная проницаемость
I — первичный пиковый ток
B — значение магнитной индукции при номинальном режиме работы
S _e — эффективная площадь поперечного сечения A _e
2.1.3 Контроль индуктивности утечки

Рисунок 11. Распределение F люкс L чернил в A ctual T преобразователь
На рисунке 11 показан двухобмоточный трансформатор, N _p — первичный, а N _s — вторичный. — это магнитный поток, который первично связан с вторичным, и магнитные потоки, которые не связаны друг с другом, то есть индуктивность рассеяния.Из-за наличия индуктивности рассеяния первичной обмотки энергия будет передана вторичной обмотке через некоторое время. На практике трансформатор имеет два метода намотки: метод последовательной намотки и метод многослойной намотки. Эти два метода намотки по-разному влияют на электромагнитные помехи и индуктивность рассеяния. Метод последовательной намотки обычно имеет индуктивность рассеяния около 5% от индуктивности, но поскольку первичная и вторичная обмотки имеют только одну контактную поверхность, а емкость связи мала, EMI лучше.
Метод сэндвич-обмоток обычно имеет индуктивность рассеяния примерно от 1% до 3% от индуктивности. Последовательность намотки многослойной намотки обычно сначала первичная, затем от одной секунды до одной трети вторичной. И чем меньше соотношение сторон, тем меньше индуктивность рассеяния трансформатора. Однако, поскольку первичная и вторичная обмотки имеют только две контактные поверхности, а емкость связи велика, электромагнитные помехи возникают относительно сложно. Обычно, когда мощность ниже 30 ~ 40 Вт, энергия утечки приемлема, поэтому чаще используется метод последовательной намотки.Когда мощность превышает 40 Вт, энергия индуктивности рассеяния велика, и, как правило, можно использовать только метод сэндвич-намотки.
2.1.4 A анализ C ontrol P процесс F lyback P ower S
В блоке питания с обратным ходом первичный и вторичный ток фактически не изменяются.Теоретически ток первичной обмотки и ток вторичной обмотки плавно изменяются посредством магнитной связи, и ток каждой обмотки может изменяться, но на самом деле никаких изменений нет. Подробный рабочий процесс выглядит следующим образом: после выключения МОП первичный ток заряжает выходной конденсатор МОП и паразитную емкость трансформатора (на самом деле паразитная емкость является разрядом. Для упрощения описания она описывается в совокупности. как зарядка), а затем напряжение на клеммах DS трубки переключателя резонансно возрастает.Поскольку ток очень велик, значение Q в резонансном контуре очень мало, так что в основном это линейный рост.
Когда напряжение на клемме DS повышается до тех пор, пока напряжение на вторичной обмотке не достигнет суммы выходного напряжения и напряжения выпрямителя, вторичная обмотка должна быть включена. Однако из-за влияния индуктивности рассеяния вторичной обмотки напряжение будет расти, чтобы преодолеть влияние индуктивности рассеяния вторичной обмотки, так что напряжение, отраженное в первичную обмотку, также немного выше, чем нормальное отраженное напряжение.В таких условиях вторичный ток начинает расти, а первичный ток начинает уменьшаться. Но не забывайте об индуктивности рассеяния первичной обмотки. Поскольку он не может быть связан, его энергия должна высвобождаться. В это время индуктивность рассеяния, выходная емкость МОП и паразитная емкость трансформатора резонируют, напряжение высокое и формируются несколько колебаний.
Энергия потребляется в цепи зажима. Следует отметить, что ток индуктивности рассеяния всегда идет последовательно с первичным током, поэтому процесс снижения тока утечки является процессом увеличения вторичного тока.А процесс снижения тока утечки определяется разницей между напряжением на конденсаторе цепи зажима и отраженным напряжением. Чем больше разница, тем быстрее падение. Чем быстрее процесс преобразования, тем очевиднее эффективность, и процесс преобразования представляет собой процесс суперпозиции напряжения и тока.
При использовании RC для поглощения, поскольку разница между напряжением на C и отраженным напряжением не слишком велика в установившемся режиме, процесс преобразования медленный, а эффективность низкая.При использовании TVS для поглощения допустимое напряжение и отраженное напряжение сильно различаются, поэтому преобразование происходит быстро, а эффективность высока. Конечно, RC потребляет больше энергии, чем TVS, но он дешевле.
Когда источник питания использует УЗО в качестве контура поглощения, во время процесса установки вторичного тока напряжение постоянного тока, приложенное к конденсатору, отсутствует и превышает это напряжение.
Энергия, поглощаемая контуром поглощения УЗО, состоит из двух частей: одна — это энергия индуктивности рассеяния, а другая — накопитель энергии первичной индуктивности.Если постоянная времени RC составляет от 1/10 до 1/5 периода переключения, потери будут большими, и в процессе обратного хода вторичная энергия будет поглощаться в большом количестве, что приведет к снижению энергоэффективности.
2.1.5 Конструкция A абсорбция C ontrol C Схема
Звон в лампе переключателя и выходном выпрямителе будет в каждом источнике питания. Перенапряжение, вызванное чрезмерным звонком, может вызвать повреждение устройства и вызвать проблемы с высокочастотными электромагнитными помехами или нестабильность контура.Решение обычно состоит в том, чтобы добавить петлю абсорбции RC.
Сначала измерьте частоту вызывного сигнала с помощью осциллографа без добавления поглощающей цепи при небольшой нагрузке. Не забудьте использовать пробник с малой емкостью, потому что емкость пробника приведет к изменению частоты вызывного сигнала, и результат расчета не будет точным. Во-вторых, лучше измерять частоту вызывного сигнала при наивысшем рабочем напряжении, потому что частота вызывного сигнала будет меняться с увеличением напряжения, что в основном связано с изменением выходной емкости МОП или диода с изменением напряжения.
Причина звонка — колебания эквивалентной цепи RLC. Для схемы с малыми потерями это колебание может длиться несколько циклов. Чтобы предотвратить это колебание, мы должны сначала знать параметр этого колебания. Для MOS индуктивность рассеяния — это основная индуктивность, вызывающая колебания, и это значение можно измерить. Для диода емкость является основным фактором, который можно определить по инструкции. Чтобы вычислить его полное сопротивление: если мы знаем L, то; если мы знаем C,.Попробуйте сначала R = Z, обычно этого достаточно для контроля звонка. Однако потери могут быть высокими, и конденсатор необходимо подключить последовательно, чтобы уменьшить потери мощности в демпфирующей цепи в это время. Значение C можно рассчитать следующим образом:. Увеличение значения C приведет к увеличению потерь и усилению демпфирующего эффекта. Уменьшение значения C приведет к уменьшению потерь и ослаблению эффекта демпфирования. Потеря сопротивления составляет:. На практике некоторые корректировки производятся на основе расчетного значения в соответствии с экспериментом.
2.1.6 Контроль электромагнитных помех трансформатора
В силовых трансформаторах малой мощности обычно используются экранирующие слои двух типов: медная фольга и обмотки. Принцип медной фольги заключается в том, чтобы отрезать путь паразитной емкости между первичной и вторичной обмотками, так что все они образуют емкость относительно земли, а экранирующий эффект превосходен. но процесс будет немного сложнее, а стоимость увеличится. Экраны обмоток работают по двум принципам: отсекают путь конденсатора и уравновешивают электрическое поле.Следовательно, витки, направление намотки и положение обмотки имеют большое влияние на результаты EMI.
Вкратце, есть один момент: напряжение, индуцированное экранирующей обмоткой, противоположно направлению напряжения при работе экранированной обмотки. Положение обмотки экрана оказывает большое влияние на энергопотребление источника питания в режиме ожидания. Экранирование электромагнитных помех может быть подключено к исходному заземляющему проводу или к высоковольтному концу исходной стороны.
Почти нет разницы в электромагнитных помехах, потому что есть высоковольтный конденсатор и синфазный сигнал вверх и вниз (как правило, в нем преобладают синфазные помехи после того, как он превышает 1 МОм), является эквипотенциальным. Внешний экран трансформатора можно отсоединить или подключить к первичной массе. Влияние на электромагнитные помехи зависит от внутреннего состояния обмотки. Обратите внимание на проблему безопасности. Подключенный к проводу заземления первичной обмотки, магнитопровод является первичным, то есть магнитопровод находится на первичной стороне, и следует учитывать безопасное расстояние между первичной и вторичной сторонами.
Обмотка экрана влияет на работу трансформатора. Чтобы играть важную роль, экранирующая обмотка обычно располагается близко к первичной обмотке, так что она образует конденсатор с первичной обмоткой. Обмотка экрана обычно соединяется с первичной землей или высоким напряжением. Этот конденсатор эквивалентен стороне D-S, подключенной к MOS, и, очевидно, вызывает большие потери при включении, а также влияет на энергопотребление в режиме ожидания. Конечно, добавление экранирования также увеличит индуктивность рассеяния.
В экранировании Фарадея обычно используются тонкие медные листы, которые не могут образовывать петлю. Экран первичной стороны должен быть подключен к первичной стороне, или прямолинейный конденсатор должен быть подключен к первичной стороне. Экран вторичной стороны должен быть подключен к вторичной стороне. Что касается способа подключения, лучше всего вынуть из меди точку, чтобы исключить индуктивность. В целях безопасности экран следует заземлить. Номинальный ток экрана, подключенного к земле, должен быть как минимум больше, чем значение тока силового предохранителя.
Для магнитопровода с воздушным зазором используется внешний экран. Ширина щита очень привередлива и принцип очевиден. Если номинальный ток предохранителя защитного экрана меньше или равен силовому предохранителю, предохранитель защитного экрана может первым выйти из строя в случае короткого замыкания и не может работать как защитный экран. Что касается внешнего экранирования, мы должны в первую очередь соблюдать требования техники безопасности. При такой посылке, конечно, будет лучше, если она будет шире, но это также увеличит стоимость.Нам просто нужно соединить две половинки сердечника. На практике экранированная медная полоса часто находится в прямом контакте с сердечником.
2. 2 Основная трубка питания
Основная трубка питания, используемая для управления, обычно представляет собой полевой МОП-транзистор, а окружающие его компоненты являются паразитными компонентами, что серьезно влияет на работу МОП как переключателя. В качестве переключающего элемента главное внимание уделяется тому, чтобы время включения и выключения было достаточно коротким, чтобы работать между минимальным сопротивлением и максимальным сопротивлением, чтобы снизить энергопотребление.Фактическое время переключения обычно составляет 10–100 мкс, в то время как период переключения источника питания составляет 20–200 мкс. Время переключения также в основном определяется временем заряда и разряда его паразитной емкости. И CGD, и CDS зависят от напряжения стока и не являются линейными.
Еще одним важным паразитным параметром является сопротивление затвора, которое напрямую влияет на время включения переключателя, и этот параметр не предусмотрен в общей спецификации. Значение управляющего напряжения затвора обычно указывается в спецификации как значение 25 ° C.Фактически, напряжение домена затвора изменяется с отрицательным температурным коэффициентом -7 мВ / ° C.
Также есть два важных паразитных параметра: индуктор истока и индуктор стока. Стоимость паразитного индуктора в основном зависит от формы корпуса МОП-трубки. Типовые значения приведены в спецификации.
2.3 Основная микросхема управления
Основная часть импульсного источника питания состоит в основном из микросхемы прецизионного сравнения напряжения, микросхемы ШИМ, переключающей трубки, приводного трансформатора и главного переключающего трансформатора.Микросхема прецизионного сравнения напряжения сравнивает напряжение обратной связи выходной части постоянного тока с опорным напряжением, а микросхема ШИМ регулирует скважность переключающей трубки через приводной трансформатор в соответствии с результатом сравнения, тем самым управляя энергией, выводимой на часть постоянного тока. главного переключающего трансформатора для реализации регулируемого выхода.
Метод управления с обратной связью PWM можно разделить на тип тока и тип напряжения. Обычно используемый UC3842 является режимом управления текущего типа, и его внутренняя блок-схема показана на рисунке 12.

Рис. 12. Внутренняя блок-схема UC3842
UC3842A — это высокопроизводительный регулятор тока с фиксированной частотой, предназначенный для автономных приложений и преобразователей постоянного тока. Это наиболее часто используемый и наиболее типичный чип управления ШИМ. Эти интегральные схемы оснащены регулируемым генератором для точного контроля рабочего цикла, опорными сигналами с температурной компенсацией и усилителями ошибок с высоким коэффициентом усиления. Компаратор выборки тока и сильноточный выход на тотемный полюс идеально подходят для управления силовыми полевыми МОП-транзисторами.
Другие функции защиты включают в себя блокировку входного и опорного минимального напряжения, каждая из которых имеет гистерезис, ЦИКЛ ЗА ЦИКЛОМ ограничение тока, программируемое мертвое время выхода и защелку измерения одиночного импульса. Эти устройства доступны в 8-контактных пластиковых корпусах с двойным расположением выводов и 14-контактных пластиковых корпусах для поверхностного монтажа (SO-14). Выходной каскад на тотемных полюсах в корпусе SO-14 имеет отдельные выводы питания и заземления. Пороги блокировки низкого напряжения 16 В (вкл.) И 10 В (выкл.) UC3842A идеальны для автономных преобразователей.UCX843A разработан для приложений низкого напряжения с порогом блокировки низкого напряжения 8,5 В (вкл.) И 7,6 В (выкл.) И имеет следующие характеристики:
1. Точно настроенный ток разряда генератора для точного управления рабочим циклом
2. Токовый режим работает до 500 кГц
3. Фиксирующая широтно-импульсная модуляция, которая может ограничивать текущий цикл циклом
4. Внутренне регулируемое опорное напряжение с блокировкой пониженного напряжения
5. Сильноточный выход на тотемный столб
6.Блокировка минимального напряжения с гистерезисом
7. Низкий пусковой и рабочий ток
2.3.1 Функция D Регистрация E ач C контроль M модуль
Осциллятор: частота определяется значениями выбора временных элементов RT и CT. Конденсатор CT заряжается опорным напряжением 0,5 В через резистор RT примерно до 2,8 В, а затем разряжается внутренним стоком тока до 1.2В. Во время разряда трансформатора тока генератор генерирует внутренний импульс гашения, чтобы поддерживать средний вход логического элемента ИЛИ-НЕ на высоком уровне, что приводит к низкому уровню выходного сигнала и обеспечивает контролируемую величину мертвого времени выхода. Следует отметить, что, хотя многие значения R и c могут давать одну и ту же частоту генератора, существует только одна комбинация, которая дает конкретное выходное мертвое время на данной частоте. Во многих приложениях, чувствительных к шуму, частота преобразователя может быть привязана к внешним системным часам.Для конкретного управления тактовым сигналом, пожалуйста, обратитесь к таблице данных.
Усилитель ошибки: он обеспечивает полностью компенсированный усилитель ошибки с доступным инвертирующим входом и выходом. Этот усилитель имеет типичное усиление по постоянному напряжению 90 дБ и коэффициент усиления 10 МГц с запасом по фазе 57 градусов при ширине полосы 1. Неинвертирующий вход имеет внутреннее смещение 2,5 В и не вытягивается штифтом. Обычно выходное напряжение преобразователя делится резисторным делителем и контролируется инвертирующим входом.Максимальный входной ток смещения составляет -2 мкА, что приведет к ошибке выходного напряжения. Последний равен входному току смещения и является произведением эквивалентного сопротивления источника входного делителя.
Выход усилителя ошибки (контакт 1) используется для компенсации внешнего контура. Выходное напряжение смещено примерно на 1,4 В из-за падения напряжения на двух диодах и делится на три части перед подключением к инвертирующему входу компаратора выборки тока.Это гарантирует отсутствие импульсов возбуждения на выходе (вывод 6), когда вывод 1 находится в самом низком состоянии, что происходит, когда источник питания работает и нагрузка отключена, или в начале процесса плавного пуска схемы.
Компаратор выборки тока и защелка широтно-импульсной модуляции: UC3843A работает как контроллер токового режима. Когда выходной переключатель включен генератором и пиковый ток катушки индуктивности достигает порогового уровня, установленного выходной компенсацией усилителя ошибки (вывод 1), сигнал ошибки управляет пиковым током катушки индуктивности на еженедельной основе.Конфигурация защелки с широтно-импульсной модуляцией, используемый компаратор выборки тока гарантирует, что только один одиночный импульс появляется на выходе в течение любого заданного периода генератора, а ток катушки индуктивности преобразуется в напряжение путем включения заземленного резистора выборки RS последовательно с источник выходного переключателя. Это напряжение контролируется входом выборки тока (вывод 3) и сравнивается с уровнем на выходе усилителя ошибки. В нормальных условиях эксплуатации пиковый ток индуктора контролируется напряжением на выводе 1, где:
(2-11)
Ненормальные рабочие условия будут возникать при перегрузке выхода источника питания или при потере выборки выходного напряжения.В этих условиях порог компаратора выборки будет внутренне ограничен 1 В.
При разработке импульсного регулятора большой мощности внутреннее напряжение в баке может быть уменьшено до разумного уровня, чтобы сохранить потребляемую мощность RS. Однако чрезмерное снижение напряжения фиксации приведет к ошибочной работе из-за захвата шума, и обычно можно наблюдать узкий всплеск на переднем фронте формы волны тока. Если выходная нагрузка мала, это может вызвать нестабильность мощности.Этот резкий импульс генерируется из-за межвитковой емкости силового трансформатора и времени восстановления выходного выпрямителя. Добавление RC-фильтра к входу дискретизации тока приводит к тому, что его постоянная времени приближается к длительности всплеска, что обычно устраняет нестабильность.
Выход
: Устройство ШИМ модели 3842 имеет выходной каскад с одним полюсным выводом, специально разработанный для непосредственного управления силовым полевым МОП-транзистором. Он обеспечивает пиковый ток возбуждения до 1 А и типичное время нарастания и спада 50 нс при нагрузке 1 нФ.В корпусе SO-14 для поверхностного монтажа предусмотрены отдельные контакты для VC (напряжения питания) и заземления. Соответствующее приложение может значительно снизить коммутационный переходной шум, воздействующий на схему управления, и источник питания и заземление управления должны быть правильно подключены.
2.3.2 Меры предосторожности для P eripheral C ontrol C ircuit D esign
Штифт
(корпус с 8 выводами)
Функция
Описание
1
Компенсация
Выход усилителя ошибки для компенсации контура
2
Обратная связь по напряжению
Инвертирующий вход усилителя ошибки, выборка выходного напряжения
3
Текущая выборка
Напряжение, пропорциональное току катушки индуктивности, подается на этот вывод, и ШИМ и сигналы внутренней ошибки сравниваются для управления выходом.
4
RT / CT
К этому выводу подключаются колебательный конденсатор и резистор.
5
Земля
Это общая земля всего ШИМ
6
Выход
Тотемный выход для прямого привода внешнего MOS
7
VCC
Положительный источник питания для IC
8
VREF
Опорное напряжение SV внутри микросхемы, точность 1%, может выдавать ток 20 мА
Таблица 1 . Описание функций F из E ach P в UC3842
Для предотвращения дрожания ширины импульса необходимо использовать высокочастотную схему компоновки. Обычно он добавляется к входу выборки тока или обратной связи по напряжению, и возникает чрезмерный шум. Подавление шума может быть усилено за счет уменьшения импеданса цепи в этих точках. Компоновка печатной платы должна включать в себя заземляющую пластину с только слабым токовым сигналом, в то время как сильноточный переключатель и выходное заземление возвращаются к конденсатору входного фильтра по отдельному пути.
В соответствии со схемой, керамический байпасный конденсатор (0,1 мкФ) обычно требуется для прямого подключения к Vcc и Vref. Это обеспечивает тракт с низким импедансом, который отфильтровывает высокочастотный шум. Все сильноточные петли должны быть как можно короче и могут уменьшить излучаемые электромагнитные помехи за счет использования крупнозернистой медной фольги. Схема компенсации усилителя ошибки и выходной делитель преобразователя должны быть ближе к интегральной схеме и как можно дальше от переключателя питания и других компонентов, генерирующих шум.
Преобразователь режима тока работает при условии, что коэффициент заполнения превышает 50%, а постоянный ток индуктора будет генерировать субгармонические колебания. В это время необходимо добавить схему компенсации крутизны, чтобы весь блок питания работал стабильно.

2,4 G и передача T из Control S ignal
2.4.1 Сигнал T Передача в I Solation
С быстрым развитием электронных компонентов линейность оптопар становится все выше и выше, и оптопары являются наиболее широко используемыми устройствами развязки и защиты от помех в импульсных источниках питания. Оптический соединитель (OC) также известен как оптоизолятор или оптрон, называемый оптопарой. Это устройство, которое передает электрические сигналы с помощью света.
Как правило, осветитель (инфракрасный светодиодный светодиод) и светоприемник (светочувствительная полупроводниковая трубка) упаковываются в одну и ту же упаковку. Когда входной терминал запитан, осветитель излучает свет, и после получения света фоторецептор генерирует фототок, который течет с выходного конца, тем самым реализуя «электрическое оптико-электрическое» преобразование. Оптопара, которая связывает входной сигнал с выходным концом со светом в качестве среды, широко используется в схемах из-за своего небольшого размера, длительного срока службы, отсутствия контакта, сильной помехоустойчивости, изоляции между выходом и входом, односторонней передачи сигнала. , так далее.
Из-за своей нелинейности типичная оптопара ограничена изолированной передачей слабых сигналов на более высоких частотах. Обычная оптопара может передавать только цифровые (коммутационные) сигналы и не подходит для передачи аналоговых сигналов. Линейные оптопары, представленные в последние годы, способны передавать непрерывно изменяющиеся аналоговые или аналоговые токовые сигналы, что расширяет область их применения.
Основным преимуществом оптопары является односторонняя передача сигнала, полная гальваническая развязка между входом и выходом, сильная защита от помех, длительный срок службы и высокая эффективность передачи.Оптопара имеет большое сопротивление изоляции (около 10 ¹² Ом) и небольшой изолирующий конденсатор (около нескольких пФ). Оптопара, работающая в линейном режиме, добавляет управляющее напряжение на вход оптопары, которое пропорционально создает напряжение на выходе для дальнейшего управления следующим этапом схемы. Линейная оптопара состоит из светодиода и фототранзистора.
Когда светодиод включен и излучает свет, фототранзистор включен.Оптопара — это токовый тип, и для включения светодиода требуется достаточно большой ток. Если входной сигнал слишком мал, светодиод не включается и его выходной сигнал будет искажен. В импульсном источнике питания цепь обратной связи оптопары может быть построена с использованием линейной оптопары, а коэффициент заполнения изменяется путем регулировки тока управляющего вывода для достижения цели точного регулирования напряжения.
Технические параметры оптопары в основном включают прямое падение напряжения на светодиодах VF, прямой ток IF, коэффициент передачи тока CTR, сопротивление изоляции между входным каскадом и выходным каскадом и напряжение обратного пробоя коллектор-эмиттер V (BR) _CEO, коллектор- падение напряжения насыщения эмиттера V _CE (sat).Кроме того, при передаче цифровых сигналов необходимо учитывать такие параметры, как время нарастания, время спада, время задержки и время хранения.
Коэффициент передачи тока обычно выражается как коэффициент передачи постоянного тока. Когда выходное напряжение остается постоянным, оно равно процентному отношению выходного постоянного тока IC к входному постоянному току IF. Диапазон CTR оптопары, использующей фототранзистор, обычно составляет 20–300% (например, 4N35), в то время как оптопары Дарлингтона (например, 4N30) могут достигать 100–5000%.
Это означает, что последний требует меньшего входного тока, если вы хотите такой же выходной ток. Следовательно, параметры CTR имеют некоторое сходство с HFE транзистора. Характеристическая кривая CTR-IF обычного оптического ответвителя является нелинейной, и нелинейные искажения особенно серьезны, когда IF мала, поэтому она не подходит для передачи аналогового сигнала. Характеристическая кривая CTR-IF линейного оптопары имеет хорошую линейность, особенно при передаче слабых сигналов.Его коэффициент передачи переменного тока очень близок к значению CTR, которое представляет собой коэффициент передачи постоянного тока. Следовательно, он подходит для передачи аналоговых сигналов напряжения или тока, обеспечивая линейную зависимость между выходом и входом.
Оптопары используются в первую очередь для обеспечения изоляции между входными и выходными цепями. При проектировании схемы необходимо соблюдать следующие принципы: Выбранное устройство оптопары должно соответствовать национальным и международным стандартам напряжения пробоя изоляции:
Для правильного выбора типа и параметров линейного оптического ответвителя в изоляции импульсного источника питания и конструкции импульсного источника питания с обратной связью оптопары необходимо соблюдать следующие принципы: допустимый диапазон коэффициента передачи тока ( CTR) оптопары составляет 50% — 200%.
Это связано с тем, что при CTR <50% светодиоду в оптопаре требуется большой рабочий ток (IF> 5 мА) для правильного управления рабочим циклом монолитной ИС импульсного источника питания, что увеличивает энергопотребление оптопары. Если CTR> 200%, при запуске схемы или при изменении нагрузки возможно ложное срабатывание однокристального импульсного источника питания, что влияет на нормальный выход; Если схема усилителя используется для управления оптопарой, она должна быть тщательно спроектирована для компенсации температурной нестабильности и дрейфа ответвителя; Рекомендуется использовать линейный оптрон, поскольку он характеризуется линейной регулировкой значения CTR в определенном диапазоне.
Оптрон, использованный выше, работает в линейном режиме. Управляющее напряжение подается на входной конец оптопары, и напряжение для дальнейшего управления схемой следующего каскада пропорционально генерируется на выходном конце, а управление регулировкой с обратной связью выполняется для стабилизации выхода источника питания.
2.4.2 Создание E rror C ontrol S ignals
TL431 имеет трехконтактный регулируемый шунтирующий источник опорного напряжения с хорошей термостабильностью.Его можно использовать в качестве опорного усилителя с программируемым низкотемпературным коэффициентом. Его выходное напряжение может быть произвольно установлено на любое значение от Vref (2,5 В) до 36 В с двумя резисторами, что позволяет снизить ток от 1 до 100 мА. Типичное динамическое сопротивление устройства составляет 0,2 Ом. Внутри TL431 находится опорное напряжение 2,5 В, поэтому его опорное входное напряжение может быть обеспечено частичным напряжением выходного напряжения постоянного тока, что позволяет ему хорошо работать. Он имеет очень низкий выходной шум и температурный коэффициент всего 50 ppm / C.Он идеально подходит для использования в качестве эталонного источника питания.
Схема выборки сравнивает полученный выходной сигнал с источником опорного напряжения 2,5 В внутри TL431 для генерации сигнала усиления ошибки и в это время преобразует сигнал выходного напряжения в сигнал тока. Согласно характеристикам операционного усилителя, только когда напряжение на выводе REF (синфазный вывод) немного выше 2,5 В, через триод будет проходить стабильный ненасыщенный ток.Более того, при небольшом изменении напряжения на выводе REF ток через последовательно соединенный транзистор будет изменяться от 1 до 100 мА. Так что TL431 — это ни в коем случае не стабилитрон, а настоящая микросхема.
2.4.3 Реализация замкнутого контура управления с отрицательной обратной связью
Для схемы, показанной на рисунке 13, необходимо определить значения R1, R2, R3 и R4. Пусть выходное напряжение составляет 5 В, а выпрямленное выходное напряжение вспомогательной обмотки — 12 В.Схема использует выходное напряжение для сравнения с опорным напряжением, сформированным TL431, и управляет выводом COMP ШИМ посредством изменения тока фотодиода-транзистора PC817, тем самым изменяя ширину ШИМ и достигая цели стабилизации выходного напряжения. . Поскольку управляемый объект — это ШИМ, первое, что нужно выяснить, — это характеристики управления ШИМ. Связь между Vcomp и Icomp известна из спецификации PWM. Это видно из рисунка 14.

Рисунок 14. Линейная рабочая зона ШИМ
Видно, что ток Icomp должен быть между 810 мкА и 822 мкА, а ШИМ будет изменяться линейно. Следовательно, ток Ice транзистора PC817 также должен изменяться в этом диапазоне. Пока Ice управляется током диода If, мы можем правильно определить прямой ток If диода PC817 по соотношению между Ice и If PC817. Из рисунка 15 видно, что когда прямой ток If диода PC817 составляет около 8 мА, ток коллектора Ice триода изменяется примерно на 810 мкА, а напряжение коллектора Vce может линейно изменяться в широком диапазоне, как показано на рисунке 16.

Рисунок 15. Характеристика C urve PC817

Рисунок 16. Взаимосвязь между O напряжение В напряжение и C ток PC817
Отвечает требованиям управления ШИМ. Следовательно, можно определить, что прямой ток диода PC817 IF равен 8 мА. После определения прямого тока оптопары можно определить значение сопротивления токоограничивающего резистора R1:
(2–12)
Назначение параллельного резистора R2 — подавать ток смещения на TL431.TL431 требует, чтобы рабочий ток был не менее 1 мА, то есть, когда ток диода оптопары находится на минимальном значении срабатывания, TL431 также должен быть не менее 1 мА. Поскольку анод TL431 имеет напряжение не менее 2,5 В, по приблизительным оценкам R2 <= 2,5 В / 1 мА = 2,5 К.
Кроме того, это еще и соображение энергопотребления. Здесь мы выбираем 2K, и необходимо учитывать два фактора для значения R3:
1) Ток опорной входной клеммы TL431 обычно составляет около 2 мкА.Чтобы избежать влияния этого тока на клеммах на коэффициент парциального давления и влияние шума, ток, протекающий через резистор R3, обычно в 100 или более раз превышает ток опорного сегмента. Следовательно, сопротивление должно быть меньше 2,5 В / 200 мкА = 12,5.
2) Требования к потребляемой мощности в режиме ожидания. Если требуется попытаться взять большое значение при <12,5 КБ, мы выбираем здесь 2,5 КБ. Поскольку выходное напряжение составляет 5 В, R4 также выбирает 2,5 К.
2.5 Резюме
Основная работа данной главы — познакомить с устройствами управления, используемыми в конструкции, высокочастотными трансформаторами, основными силовыми лампами и основными управляющими микросхемами. Также представлены процесс управления обратным источником питания и конструкция схемы управления абсорбцией. В этой главе подробно рассматривается процесс генерации и передачи управляющего сигнала.

Ⅲ FAQ
1. Как работает импульсный блок питания?
«Переключатель» в импульсном источнике питания на самом деле представляет собой полупроводник — полевой МОП-транзистор, который либо включен, либо выключен, — переведен в диапазон насыщения для передачи энергии через почти нулевое сопротивление.Он делает это много тысяч раз в секунду, создавая высокочастотный посредник переменного тока.
2. В чем разница между импульсным и регулируемым источником питания?
Для этой цели необходимо рассмотреть две топологии: источники питания с линейным регулированием и импульсные источники питания. Линейное регулирование идеально подходит для приложений, требующих низкого уровня шума, тогда как импульсные источники питания лучше подходят для портативных устройств, где важны срок службы батареи и эффективность.
3. Что такое импульсный источник питания постоянного тока?
Импульсный источник питания постоянного тока (также известный как импульсный источник питания) регулирует выходное напряжение посредством процесса, называемого широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Процесс ШИМ генерирует некоторый высокочастотный шум, но позволяет создавать импульсные источники питания с очень высокой энергоэффективностью и малым форм-фактором.
4. Нужен ли импульсный блок питания?
Импульсный источник питания подразумевает более высокий КПД из-за высокой частоты переключения, что позволяет использовать более компактный и менее дорогой высокочастотный трансформатор, а также более легкие и менее дорогие компоненты фильтра.
5. Когда следует использовать импульсный источник питания?
Импульсные источники питания в основном используются в цифровых системах, таких как телекоммуникационные устройства, вычислительное оборудование, звуковое оборудование, зарядные устройства для мобильных телефонов, медицинские испытательные устройства, оборудование для дуговой сварки и автомобильные зарядные устройства.
6. Как снизить напряжение питания?
Чтобы уменьшить напряжение вдвое, мы просто формируем цепь делителя напряжения между 2 резисторами равного номинала (например, 2 резистора 10 кОм).Чтобы разделить напряжение пополам, все, что вам нужно сделать, это подключить последовательно любые 2 резистора равного номинала, а затем установить перемычку между резисторами.
7. В чем преимущества блока питания?
Преимущества линейных источников питания включают простоту, надежность, низкий уровень шума и низкую стоимость. Эти источники питания, также известные как линейные регуляторы (LR), имеют очень простую конструкцию, поскольку для них требуется несколько компонентов, что делает их легким устройством для работы инженеров-проектировщиков.
8. Что такое источник питания с автоматическим переключением?
Что ж, этот тип источника питания необходим для обеспечения регулируемой и регулируемой системы электропитания, которая автоматически прекращает подачу в случае отсутствия нагрузки. … Этот механизм автоматически отключает входное питание в случае отсутствия нагрузки.
9. Могу ли я использовать импульсный источник питания для привода двигателя постоянного тока?
Простой нерегулируемый аналоговый источник питания может быть проще и способен обеспечить большой пусковой ток под нагрузкой, превышающий импульсный.Двигатели постоянного тока не слишком привередливы к питанию и обычно неплохо работают на нефильтрованном постоянном токе.
10. Что такое обычный блок питания?
Наиболее распространенный источник питания представляет собой однофазный источник переменного тока. трансформатор, см. рисунок 10.49. Это преобразует первичное напряжение сети в низкое (2–20 В) вторичное сварочное напряжение. … Максимально допустимый ток на первичной стороне трансформатора при рабочем цикле 50% равен номинальному значению в кВА, разделенному на напряжение сети.
Вам также может понравиться
Схема импульсного источника питания
с пояснениями
Схемотехника линейного источника питания постоянного тока
Конструкция однофазного синусоидального инверторного источника питания SPWM на основе SG3525
Принципиальная электрическая схема источника питания с регулируемым напряжением
Принцип и применение источника питания постоянного тока
Альтернативные модели
Часть Сравнить Производителей Категория Описание
Производитель.Номер детали: TLV1572IDR Сравнить: TLV1572ID против TLV1572IDR Изготовители: TI Категория: Аналогово-цифровой Описание: 10 бит, 1.25MSPS АЦП, один канал, DSP / (Q) SPI IF, S&H, очень низкое энергопотребление, Auto PowerDown 8-SOIC -40 ℃ до 85 ℃
Номер детали: TLV320AIC23BIPWR Сравнить: Текущая часть Изготовители: TI Категория: КОДЕКИ Описание: стерео аудио интерфейс 16B, 20B, 24B, 32B I2C 28-TSSOP
Производитель.Номер детали: TLV320AIC23BIPW Сравнить: TLV320AIC23BIPWR VS TLV320AIC23BIPW Изготовители: TI Категория: КОДЕКИ Описание: Аудиокодек 2ADC / 2DAC 32Bit 28Pin TSSOP Tube
Производитель.Номер детали: TLV320AIC23BIPWRQ1 Сравнить: TLV320AIC23BIPWR VS TLV320AIC23BIPWRQ1 Изготовители: TI Категория: КОДЕКИ Описание: Аудиокодек 2ADC / 2DAC 32Bit 28Pin TSSOP T / R
Что такое SMPS | Принцип работы SMPS | Преимущества SMPS
Цепь источника питания играет важную роль в каждой электрической и электронной схеме, обеспечивая питание от схемы совы к компьютеру и различным машинам.Этот тип нагрузки требует разных форм мощности в разных диапазонах и характеристиках. Поэтому мощность преобразуется в желаемую форму с помощью различных типов преобразователей энергии.
В основном работает с различными нагрузками, такими как SMPS, источник питания переменного тока, источник питания переменного тока в постоянный, программируемый источник питания, источник питания высокого напряжения и источник бесперебойного питания. В сегодняшней статье мы поговорим о том, что такое SMPS и каков его принцип работы, и многое другое.
Также читайте: Преобразование звезды в треугольник и преобразование из треугольника в звезду
Что такое импульсный источник питания?
Полное название SMPS — Switch-Mode Power Supply. SMPS определяется простым языком, когда потребность в электричестве возникает в виде переключателя. В котором электрическая энергия преобразуется из одной формы в другую с основными свойствами, называемыми SMPS. Эта мощность используется для получения регулируемого входного напряжения постоянного тока с выхода постоянного тока или неконтролируемого переменного тока для питания. SMPS так же сложен, как и любая другая система питания. Это источник питания, используемый для загрузки.
SMPS — важное устройство для самых разных электрических и электронных устройств.Что обеспечивает ему источник энергопотребления, специально разработанный для электронных проектов.
Также читайте: Источник бесперебойного питания
Топологии SMPS (импульсный источник питания ) —
Топология SMPS подразделяется на различные типы, а именно:
Старший № Топологии ИИП
№ 1. Преобразователь AC-DC
№ 2. Преобразователь постоянного тока в постоянный
№ 3. Обратный преобразователь
№ 4. Передний преобразователь
Принцип работы SMPS (импульсный источник питания ):
Принцип работы импульсных топологий источников питания следующий:
№1. Преобразователь переменного тока в постоянный SMPS Рабочий:
В этом типе ИИП питание на входе переменное, а на выходе — постоянный ток.Выпрямители и фильтры используются для преобразования этой мощности переменного тока в постоянный. Это неконтролируемое постоянное напряжение подается на затронутые цепи коррекции коэффициента мощности. Это связано с тем, что внутри выпрямителя около пика напряжения имеется слабый импульс тока.
Это включает высокочастотную энергию, которая влияет на снижение коэффициента мощности. Это связано с преобразованием мощности, но мы использовали вход переменного тока вместо источника постоянного тока. Таким образом, комбинация выпрямителя и фильтра, эта блок-схема используется для преобразования переменного тока в постоянный, а операция переключения выполняется с помощью глушителя мощности.
Транзисторы MOSFET
имеют низкое сопротивление и способны выдерживать большие токи. Частота переключения выбрана так, чтобы нормальные люди (выше 20 кГц) оставались на низком уровне, а работа переключателя управлялась с помощью генератора ШИМ.
Опять же, это переменное напряжение подается на выход трансформатора, как показано на рисунке, или уровень напряжения понижается. После этого выход этого трансформатора фиксируется и сглаживается с помощью выходного фильтра и корректора. Выходное напряжение регулируется реакционной схемой по сравнению с опорным напряжением.
Также читайте: Что такое асинхронный двигатель | Типы асинхронных двигателей | Преимущество асинхронного двигателя
№ 2. DC-DC преобразователь SMPS Рабочий:
Входное питание этого источника питания берется от источника постоянного напряжения высокого напряжения непосредственно от источника постоянного тока. Затем этот высоковольтный источник питания постоянного тока снижается до 15-5 кГц. Затем он подается на блок понижающего трансформатора на 50 Гц.
Выход этого трансформатора — вход выпрямителя, а выход выпрямителя — мощность, используемая в качестве источника нагрузки.Генератор управляется по времени и сформирован регулятор с обратной связью.
Выход импульсного источника питания регулируется с помощью широтно-импульсной модуляции, показанной на схеме выше, переключатель управляется с помощью генератора ШИМ. Затем мощность косвенно регулируется с помощью понижающего трансформатора, когда питание подается на трансформатор.
Следовательно, ширина выходного импульса регулируется модуляцией, поскольку эти выходные напряжения и сигнал ШИМ пропорциональны друг другу.
Если рабочий цикл составляет 50%, максимальная мощность передается трансформатором, а если рабочий цикл уменьшается, то мощность трансформатора также уменьшается за счет уменьшения прерывания.
Также читайте: Что такое регулятор напряжения | Типы регуляторов напряжения | Работа регулятора напряжения
№ 3. Тип обратного преобразователя SMPS Рабочий:
Любой ИИП с выходной мощностью менее 100 Вт известен как ИИП с обратным преобразователем.По сравнению с другими SMPS, схема этих SMPS проста и понятна. Этот тип SMPS используется для низкого энергопотребления.
Неконтролируемое входное напряжение постоянной интенсивности переключается на предпочтительное выходное напряжение путем переключения с использованием полевого МОП-транзистора; Частота переключения около 100 кГц. Изоляция по напряжению достигается с помощью трансформатора. Работой переключателя можно управлять с помощью ШИМ при использовании практичного обратного преобразователя.
Обратный трансформатор показывает особые характеристики по сравнению с обычным трансформатором.Обратный трансформатор состоит из двух обмоток, которые действуют как индукторы, соединенные магнитным полем.
Выход этого трансформатора распределен конденсаторами и диодами для улучшения фильтрации. Выходной сигнал SMPS можно принять как напряжение на конденсаторе фильтра, как показано на рисунке.
Также прочтите : Что такое концевой выключатель | Принцип работы концевого выключателя | Применение концевого выключателя
№ 4. Тип прямого преобразователя SMPS Рабочий:
Конструкция этого типа ИИП почти такая же, как и у обратного преобразователя типа SMS.В таких ИИП переключатель подключен к выходу вторичной обмотки трансформатора для управления. По сравнению с обратноходовым преобразователем схема фильтрации и коррекции более сложна. Эти SMPS также известны как понижающие преобразователи постоянного тока в постоянный, а также используются для масштабирования и изоляции трансформаторов.
В дополнение к диоду D1 и конденсатору C на конце выхода подключены катушка индуктивности L и диод D. Если срабатывает переключатель «S», то первичная обмотка входного трансформатора отключается.Таким образом, на вторичной обмотке трансформатора создается фиксированное напряжение. Таким образом, диод D 1 становится смещенным в прямом направлении, и напряжение, масштабируемое с помощью LPF, перемещающего нагрузку, проходит
.
Когда переключатель S включен, ток через обмотку достигает нуля. Ток не может быть изменен в ближайшее время путем обновления фильтров и нагрузок, и этот ток передается диодом D2 вдоль побережья. При использовании катушки индуктивности фильтра необходимое напряжение и электромагнитная сила в отношении диода D2 становятся необходимыми, чтобы влиять на стабильность тока.
Даже если ток падает относительно выходного напряжения, почти постоянное выходное напряжение может поддерживаться за счет наличия большого емкостного фильтра. Он регулярно используется для различных коммутационных приложений с диапазоном мощности от 100 Вт до 200 Вт.
Преимущества Smps:
Преимущества SMPS следующие:
Старший № Преимущества Smps
№ 1. Высокая эффективность
№ 2. Компактный
№ 3. Стоимость
№ 4. Гибкие технологии
№1. Высокая эффективность:
Главное преимущество ИИП в том, что он более эффективен, чем линейные регуляторы. Это связано с тем, что переключающий транзистор рассеивает небольшую мощность, когда действует как переключатель.
№ 2. Компактный:
Forms SMPS можно сделать более компактным в результате более высокого КПД и более низкого уровня рассеивания тепла.
№ 3. Стоимость:
Режим переключения — это значение точки включения источника питания. Эффективность Высокая эффективность и коммутационный характер конструкции означают, что потери мощности в режиме ожидания часто ниже, чем у трансформаторов, и это снижает затраты.
№ 4. Гибкая технология:
Функцию SMPS можно использовать для обеспечения высокоэффективного преобразования напряжения в приложениях с повышением или повышением напряжения или в понижающих приложениях.
Применение SMPS:
Применение ИИП выглядит следующим образом:
Чаще всего это используется в компьютерах.
Smps используется в системах безопасности.
Используется в железнодорожной системе.
Также используется в зарядных устройствах.
Он также широко используется в станкостроительной промышленности.
Часто задаваемые вопросы (FAQ):
1.Какая основная функция SMPS?
SMPS — импульсный источник питания. Тип устройства высокочастотного преобразования энергии и аббревиатура устройства питания. Его функция заключается в преобразовании необходимого уровня напряжения или тока с помощью различных архитектурных форм.
2. Как работает импульсный блок питания?
SMPS работает путем включения и выключения основного питания на высокой скорости для снижения напряжения. В таком случае снижение напряжения зависит от соотношения времени и времени выключения.Переключение происходит очень быстро, 10 000 раз или быстрее в секунду.
3. Что такое короткий ответ SMPS?
SMPS расшифровывается как Switch-Mode-Power-Supply. Он используется во всех типах компьютеров. В современных компьютерах есть ИИП, который получает улучшенную входную мощность переменного тока от платы в доме, выполняя коррекцию коэффициента мощности, а затем преобразуя выходной сигнал в выходной сигнал постоянного или более низкого напряжения.
4. Что такое приложения SMPS?
Применение ИИП выглядит следующим образом:
Чаще всего это используется в компьютерах.
Smps используется в системах безопасности.
Используется в железнодорожной системе.
Также используется в зарядных устройствах.
Он также широко используется в станкостроительной промышленности.
Понравился пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!
Рекомендуемое чтение —
Принципиальная схема приложения
uc3842 Использовать UC3842 в схеме довольно просто. 6В. схемы diy rcc smps апр 28, 2017 · 10 мая, 2017.com Скачать электронную книгу Smps Принципиальная схема с использованием Uc3842 Smps Принципиальная схема с использованием Uc3842 UC3842 / 3/4/5 БЛОКИРОВКА ПОНИЖЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ СЕКЦИЯ ГЕНЕРАТОРА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТОКА Во время блокировки по минимальному напряжению выходной драйвер смещается, чтобы поглотить незначительные величины тока. SMPS В цепи питания 80 витков первичной обмотки будут 40 + 40 двух обмоток в цепи обмотки. 8 февраля 2021 г. · На следующих изображениях показано несколько схем применения с симисторными оптопарами. На Рисунке 3 ниже показана соответствующая схема, Рисунок 3: Схема понижающего преобразователя постоянного тока в постоянный.Результаты экспериментов . ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА. БЛОК-ДИАГРАММА (триггер-тумблер используется только в UC3844, UC3845) приложения-преобразователи с обрезанным эталоном, схема плавного пуска с высоким уровнем UC3842 / 43/44/45 3 августа 2019 г. · Светодиодный привод мощностью 3 Вт, подготовленный для схемы uc3842 и uc3845 PWM ИС управления подготовлены с двумя схемами подключения. В первой цепи uc3842 использовались два светодиода, соединенных последовательно, силовой MOSFET — это irlz24n, другая схема драйвера светодиода мощностью 3 Вт, u3845 управляется 10 светодиодами, включенными последовательно в этой схеме, которые расширяют полевые МОП-транзисторы If irf3205 Mar 31 , 2021 · Принципиальная схема smps с использованием uc3842, которую мы согласовали предложить.# 236 Контроллер PWM SMPS в текущем режиме UC3842 Внутренняя принципиальная блок-схема UC3842. Один из набросков программы создания пневматической принципиальной схемы. Техническая схема зарядного устройства SMPS Примечание по применению усилителя. Схема зарядного устройства smps, pdf схема и. Цепь приложения UC3842. комплекты питания твердотельного вибратора Wireless Set No. 05.10.2021 · схема). Входное напряжение для вывода VCC должно составлять от 12 В до 28 В. Главный функциональный модуль управления включает пусковую цепь, частоту. Эта цепь соединена с мощным аудиоусилителем 1500 Вт.схема SMPS 12 В, таблица данных amp, примечание по применению. Принципиальная схема Smps с использованием схемы Uc3842 Принципиальная схема, работающая 22 июня 2018 г. — Ниже приведена принципиальная схема регулируемой цепи источника питания с использованием последовательного транзисторного регулятора в качестве регулирующего источника питания smps на 36 В, 10 А, что делает sscs 42 » ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ АУДИОУСИЛИТЕЛЯ 1849AN ДИЗАЙН 21 ИЮНЯ 2018 ГОДА — ИСПОЛЬЗОВАНИЕ SMPS ДЛЯ АУДИО ЦЕПЕЙ ПРЕДСТАВЛЯЕТ ОБЪЯСНЕНИЕ НАЗНАЧЕНИЯ 21 апреля 2016 г. · Структуру всей схемы см. В разделе [Примеры схем проектирования].как разработать руководство по проектированию и применению высокоскоростных схем управления затвором на полевых МОП-транзисторах Ласло Балог РЕФЕРАТ Основная цель данной статьи — продемонстрировать систематический подход к разработке высокопроизводительных схем управления затвором для приложений с высокоскоростной коммутацией. Оптимальная конструкция импульсного источника питанияОптимальная конструкция импульсного источника питанияПитание Электронная принципиальная схема испытательной цепи разомкнутого контура uc3842 Схема импульсного источника питания для ПК alfaro bugnot maramara ocampo с использованием smps ic it принципиальная схема инвертора для 12 В постоянного тока до 220 230 В переменного тока 1000 Вт 12 В до 220 В, здесь Вот некоторые из схем smps, которые я сделал с использованием установки для тестирования топологий полумостовой и полной мостовой схемы на верроборде UC3842 Current Mode PWM Controller — Datasheet.Опубликовано: 06.03.2014 20:56:00 Автор: lynne | Ключевое слово: схема импульсного источника питания uc3842, uc3842 | Источник: SeekIC 15 мая 2011 г. · Схема приложения UC3842. Блок-схема внутреннего принципа UC3842. 2 ампера для безопасной работы оптопары. Описание блок-схемы smps pdf pdf pdf скачать. Принципиальная схема Smps с использованием схемы Uc3842 Принципиальная схема, работающая 22 июня 2018 г. — Ниже приведена принципиальная схема регулируемой цепи источника питания с использованием последовательного транзисторного регулятора в качестве регулирующего источника питания smps на 36 В, 10 А, что делает sscs 42 » ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ АУДИОУСИЛИТЕЛЯ 1849AN ДИЗАЙН 21 ИЮНЯ 2018 ГОДА — ИСПОЛЬЗОВАНИЕ SMPS ДЛЯ АУДИОСХЕМ ПРЕДСТАВЛЯЕТ ОБЪЯСНЕНИЕ ЦЕЛИ LTspice® — это мощное, быстрое и бесплатное программное обеспечение для моделирования, захвата схем и просмотра сигналов с усовершенствованиями и моделями для улучшения моделирования аналоговых цепей.ИНЖИР. Ток питания через трансформатор тока (CT) становится измеряемым током после определенного коэффициента трансформации, подключается к выводу 3 после выборочного резистора R3. 6 В ПОДХОДИТ ДЛЯ ПРИЛОЖЕНИЙ DC / DC UC1842 UC1843 от –55 ° C до 125 ° C UC2842 UC2843 от –40 ° C до 85 ° C до 100% UC3842 UC3843 от 0 ° C до 70 ° C UC1844 UC1845 от –55 ° C до 125 ° C UC2844 UC2845 от –40 ° C до 85 ° C до 50% UC3844 UC3845 от 0 ° C до 70 ° C 6-контактная конфигурация и функции Пакеты D, JG и P 10 февраля 2020 г. · Как использовать UC3842 IC. 6 VR (V) VF (V) IR (tnA) IR (µA) 17458 68 Ω Примечание: можно не включать резистор примерно на 15 мА в диод VCC 17459 Примечание: требуется больше деталей, чем более 270 Ω 510 Ω Компьютер AT и ATX поставляет схемы.Модель UC3842. Принципиальная схема, показанная ниже, представляет собой выдержки из части трансформатора T1 примерной схемы. Выходной контакт ИС подключен к цепи проводника затвора переключателя питания, который должен быть переключен. Резонансные эффекты LC-цепей имеют различные применения, которые важны в системах связи и обработке сигналов. Потому что UC3842 — это ШИМ-контроллер текущего режима. Когда входное напряжение составляет 50 В, скважность UC3842 pit 6 показана на рис. 25 июля 2016 г. · PDF, 21 Кб, Файл опубликован: 5 сентября 1999 г.Electronics Projects Vol. Принципиальная схема солнечного инвертора: чтобы хорошо понять, как построить солнечный инвертор, важно изучить, как работает схема, с помощью следующих шагов: Кольцевой осциллятор: компоновка, принципиальная схема и его применение ИБП и инвертор используют при подаче питания. в электрической системе происходят перебои. UC3842. Как спроектировать схему источника питания — простейший для. 6. Импульсный источник питания 12 В и 90 В с переключаемым зарядным устройством uc3842 для автомобильных аккумуляторов. Герметичная свинцово-кислотная гелевая схема smps с vrla. Электронные схемы проектов ei33. 01 октября 2020 г. · ТРАНСФОРМАТОР ATX UC3842 EI33, 12 В, 5 А, СХЕМА СХЕМЫ СХЕМЫ.Перепечатанный URL-адрес этой статьи: БЛОК-ДИАГРАММА (триггерный переключатель используется только в UC3844, UC3845) приложения преобразователя с обрезанным эталоном, схема плавного пуска с высоким уровнем UC3842 / 43/44/45 28 сентября 2012 г. · ШИМ первичной стороны управляется микросхемой UC3842. 19 апреля 2019 г. — режим SMPS IC uc3842 В SMPS использовалась микросхема UC3842, а предохранитель mosfet N Channel перегорел, что указывало на короткое замыкание компонентов. Обнаружен один стабилитрон 100 В 5 Вт PKIN5378B Контроллер SMPS UC3842 5 PDF Я только что скопировал ваш дизайн на LTSpice с традиционной схемой Модель 555 для моего удобства Обозначены все irf840 uc3842 12 v smps 5 принципиальная схема испытательной схемы uc3842 разомкнутого контура alfaro bugnot maramara ocampo pc схема импульсного источника питания с использованием smps ic принципиальная схема инвертора для 12 v dc до 220 230 v ac 1000 w от 12 v до 220 v Вот несколько схем smps, которые я сделал с использованием обратной двухтактной полумостовой и полной мостовой топологии, испытательная установка на Verroboard. Схема цепи с пояснением с использованием объяснения и примера контроллера sg3525 pwm, простая принципиальная схема с объяснением, схема подключения, принципиальная схема smps. с использованием uc3842 wordpress com, импульсный источник питания википедия, блок-схема регулируемого источника питания, схема работы, курс code cw 4 g тема тема 5 Схема сварочного инвертора SMPS.Хорошие электрические характеристики и низкая стоимость. конструкция блока питания усилителя звука 1849 года. Схема питания полумоста ATX (AT) на TL494, KA7500. На первой диаграмме можно увидеть, что photoTriac настроен для включения лампы непосредственно от линии переменного тока. Посмотреть полную принципиальную схему | Комментарии | Чтение (525) принципиальной схемы испытательной схемы разомкнутого контура uc3842 alfaro bugnot maramara ocampo pc схема импульсного источника питания с использованием smps ic it принципиальная схема инвертора для 12 в постоянного тока до 220 230 в переменного тока 1000 Вт от 12 до 220 в, вот несколько схем smps i Изготовлен с использованием установки для тестирования топологий обратного двухтактного полумоста и полного моста на плате Verroboard CD4017.Нажатие кнопки «Пуск» немедленно отправляет питание через импульсную схему источника питания uc3842 от 06 марта 2014 г. Это не обычная схема, а попытка сделать плату, подходящую для TDA2050 и LM1875 и имеющую на плате все необходимые схемы — блок питания, защиту динамика, отложенное включение и быстрое выключение. Принципиальная схема цепи установившегося напряжения. UC3842 — это интегрированный контроллер импульсного источника питания PWM с отличной производительностью, широким применением и простой структурой. Рисунок 6.Скорость вращения главного шпинделя генератора изменяется с изменением выходного напряжения. 5 ампер. Продукция / Услуги для схемы оптопары Uc3842. Электрическая схема Smps и пояснения Скачать PDF. Таблица данных MIC3838, схема расположения выводов, прикладные схемы В этом примечании к применению основное внимание уделяется оптопарам, совместимым с входом переменного тока, и описывается конфигурация, принципы работы и примеры применения. Основные источники питания переменного тока постоянного тока Все о схемах. Схема аудиоусилителя представлена ниже. Практические схемы и методы интерфейса будут предоставлены для встроенных приложений с термопарами, резистивными датчиками температуры 22 июня 2012 г. · Электронная книга Smps Schematic Diagram Pdf.блог некоторые из моих схем smps. РАБОТАЮЩИЙ. Он использует только 40106 шестигранных интегральных схем инвертора Шмитта, конденсатор и поисковую катушку — и, конечно же, батареи. Гистерезис 6 В предотвращает колебания Vcc во время последовательности мощности. В дополнение к входной первичной обмотке Np и выходной вторичной обмотке Ns трансформатор T1 включает в себя обмотку Nd, которая генерирует напряжение VCC для IC1. Опубликовано: 15.05.2011, 2:51:00 Автор: Джон. Принцип работы обратного хода отличается от другой структуры топологии SMPS. Схема автомобильного зарядного устройства Smps WordPress Com AN2495 Примечание по применению STMicroelectronics.Переключатель подключается последовательно с пломбой пилотного устройства. 26 ноября 2020 г. · Принципиальная схема Uc3842 Smps с пояснениями Pdf. Схема зарядного устройства SMPS в формате PDF и High. Поскольку у него только один выходной конец, он в основном используется для импульсного источника питания на звуковом конце. com Загрузить электронную книгу Принципиальная схема Smps с использованием Uc3842 Принципиальная схема Smps с использованием Uc3842 — это принципиальная схема smps с использованием uc3842 pdf ниже. 5 ампер. В его символе больший вывод является положительным, а меньший — отрицательным.| Doc • DN-40 Влияние колебаний разрядного тока генератора на максимальную нагрузку В этом примечании к конструкции подробно описывается программирование частоты и максимального рабочего цикла с использованием микросхем ШИМ-генераторов UC3842 и UC3842-A. LTspice® — это мощное, быстрое и бесплатное программное обеспечение для моделирования, захвата схем и просмотра сигналов с усовершенствованиями и моделями для улучшения моделирования аналоговых схем. Применение или использование цепи LC. 0V 50mA AN1272 UC3842 примечания по применению Автор: Лестер Дж. KA3842 со схемой, изготовленной UTC.Когда напряжение на резисторе отбора проб превышает 1 В, UC3842 останавливает конструкцию управления мощностью переключателя обратного хода. Будут намотаны первые 40 ходов. 6 В ПОДХОДИТ ДЛЯ ПРИЛОЖЕНИЙ DC / DC UC1842 UC1843 от –55 ° C до 125 ° C UC2842 UC2843 от –40 ° C до 85 ° C до 100% UC3842 UC3843 от 0 ° C до 70 ° C UC1844 UC1845 от –55 ° C до 125 ° C UC2844 UC2845 от –40 ° C до 85 ° C До 50% UC3844 UC3845 от 0 ° C до 70 ° C 6-контактная конфигурация и функции Пакеты D, JG и P Внутренняя принципиальная блок-схема UC3842. Обеспечивая необходимые функции для управления импульсными источниками питания в токовом режиме, это устройство было улучшено для более высокочастотных автономных источников питания.Так как схема базовых выходных параметров блока питания может быть. принципиальная электрическая схема испытательной схемы разомкнутого контура uc3842 alfaro bugnot maramara ocampo pc схема импульсного источника питания с использованием smps ic принципиальная схема инвертора для 12v dc до 220 230v ac 1000w от 12v до 220v, вот несколько схем smps, которые я сделал с использованием возвратного толчка Испытательная установка топологий «полумост» и «полный мост» на Verroboard 6 июля 2016 г. · В этой заметке по применению объясняются многочисленные функции ШИМ и способы повышения их полезности.На этой странице представлена общая информация о сервис-мануале ТВ-файла (его размер, тип, язык интерфейса, название операционной системы под вашим ТВ и дата создания руководства по ремонту), содержащего сервис-мануал ТВ. 11 Принципиальная схема маломощной схемы защиты от короткого замыкания Когда выходная цепь закорочена, выходное напряжение исчезает, оптопара OT1 не включается, напряжение на выводе 1 UC3842 повышается примерно до 5 В, а частичные напряжения R1 и R2 превышают эталонный уровень TL431, что делает его проводящим, потенциал VCC контакта 7 на схеме Smps с использованием Uc3842 WordPress com 7 июня 2018 г. — Принципиальная схема Smps с использованием Uc3842 Пояснение и пример принципиальной схемы SMPS IC Схема инвертора It на 12 В постоянного тока до 220 230 В переменного тока 1000 Вт от 12 В до 220 В » Простая схема ИИП ТЕОРИЯ ЦЕПИ Принципиальная схема испытательной схемы с разомкнутым контуром uc3842 Схема импульсного источника питания ПК Alfaro bugnot maramara ocampo с использованием smps ic Схема инвертора для инвертора от 12 В постоянного тока до 220 230 В переменного тока 1000 Вт от 12 В до 220 В , вот несколько схем smps, которые я сделал с использованием обратноходового двухтактного полумоста и полной мостовой топологии, тестовая установка на верроборде объяснение pdf pdf pdf download.Схема приложения uc3842
Что такое импульсный блок питания? Каков принцип работы импульсного источника питания?
Знание импульсных источников питания требует внимательного понимания. Только когда вы знакомы с ним, вы сможете хорошо его понять. Тогда вы можете купить безопасный импульсный блок питания, который подходит вам, когда вы его покупаете. Ниже мы подробно расскажем, что такое импульсный блок питания и принцип его работы.
Какие это импульсный источник питания
Импульсный блок питания — это блок питания, в котором используются современные силовая электронная технология для управления соотношением времени переключения, чтобы сохранить выходное напряжение стабильное.Импульсный источник питания обычно состоит из ИС управления широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и полевой МОП-транзистор. С развитием и инновации в области силовой электроники, технологии импульсных источников питания также постоянно вводит новшества. В настоящее время импульсные источники питания широко распространены. используются практически во всех электронных устройствах из-за их небольшого размера, небольшого веса, и высокая эффективность. Это незаменимый метод питания для быстрого развитие электронной информационной индустрии.
С участием быстрое развитие силовой электронной техники, силовой электроники оборудование все более тесно связано с работой и жизнью людей, и электронное оборудование неотделимо от надежного источника питания. В 1980-х годах компьютерные блоки питания полностью реализованы импульсные блоки питания, и были сначала завершить замену блоков питания компьютера. Мощность переключения расходные материалы широко используются в коммуникациях, электронном испытательном оборудовании. блоки питания и блоки питания оборудования управления, а также продвигали быстрое развитие технологии импульсных источников питания.
В сравнении при линейном блоке питания, стоимость импульсного блока питания и линейного питания предложение увеличивается с увеличением выходной мощности, но скорость роста два разные. При определенной точке выходной мощности стоимость линейной мощности источников питания выше, чем у импульсных источников питания. С развитием и инновации в области силовой электроники, импульсный источник питания технологии также постоянно обновляются.Такая точка разворота затрат переход на низкую выходную мощность, что обеспечивает широкий пространство для разработки импульсных источников питания.
Высокая частота импульсный источник питания — направление его развития. Высокая частота миниатюризирует импульсный источник питания и позволяет использовать импульсный источник питания для выхода в более широкий спектр приложений, особенно в области высоких технологий, который способствует миниатюризации и портативности высокотехнологичных продуктов.В Кроме того, разработка и применение импульсных источников питания большое значение для мониторинга безопасности, энергосбережения, экономии ресурсов и защита окружающей среды.
Работающий принцип импульсного питания:
В Процесс работы импульсного блока питания понятен. В линейном Блок питания силовой транзистор работает в линейном режиме. Отличный от линейные блоки питания, импульсные блоки питания с ШИМ заставляют работать силовые транзисторы включить и выключить.В этих двух состояниях продукт VA добавлен к силовому транзистору. очень маленький (при включении напряжение низкое, а ток большой; при включении питания напряжение низкое, а ток большой; (в выключенном состоянии напряжение высокое, а ток небольшой) / мощность произведение вольт-ампер на устройстве — это потеря мощности полупроводниковый прибор.
По сравнению с линейным источником питания, переключение PWM источник питания обеспечивает более эффективный рабочий процесс за счет измельчения, что , входное постоянное напряжение преобразуется в импульсное напряжение, равное амплитуде входного напряжения.Рабочий цикл импульса регулируется контроллером импульсный источник питания. После того, как входное напряжение преобразуется в прямоугольную волну переменного тока, амплитуда прямоугольной волны может быть увеличена или уменьшена через трансформатор. Выходное напряжение можно увеличить, увеличив количество вторичные обмотки трансформатора. Наконец, исправляя и фильтруя Эти формы сигналов переменного тока позволяют получить выходное напряжение постоянного тока.
Что такое импульсный источник питания?
Чтобы понять, почему эволюция электроники привела к гораздо более сложному способу изготовления регулируемых блоков питания (далее БП), нам нужно вернуться немного назад и взглянуть на линейные блоки питания.Это были простые, надежные, тихие блоки питания с хорошей регулировкой и низким уровнем пульсаций — так зачем менять?
Есть две основные причины, и обе связаны со стоимостью.
Поскольку трансформатор работает при частоте сети 50 или 60 Гц, сердечник должен быть большим, поскольку его поперечное сечение зависит от частоты. Это большой кусок стали и меди, который сегодня довольно дорогой. Во-вторых, регулирующий транзистор с последовательным проходом всегда будет иметь линейное напряжение между его входом и выходом.Умноженная на ток, это мощность, от которой необходимо избавиться в виде тепла, для чего требуется большой и дорогой алюминиевый радиатор.
Например, переменный блок питания на 50 В, установленный на 5 В и дающий 2 А, может иметь (50-5) * 2 = 90 Вт тепла для рассеивания. Импульсный источник питания (далее SMPS) почти устраняет обе эти проблемы за счет сложности схемы, увеличивая частоту трансформатора, чтобы сделать ее меньше, и видеть, что устройство регулятора всегда полностью включено или полностью выключено, таким образом рассеивая гораздо меньше тепла. .
Как работает SMPS
На приведенной выше блок-схеме сеть подается непосредственно в первый блок без использования трансформатора. Конечно, используемые здесь диоды и конденсаторы должны быть подходящими для работы. Обратите внимание, что здесь также может подаваться постоянный ток, например, в преобразователе постоянного тока от 12 до 5 В. Входящая сеть переменного тока теперь представляет собой выпрямленный постоянный ток высокого напряжения.
Следующий блок — это высокочастотный преобразователь, схема прерывателя, включающая и выключающая силовое устройство, такое как полевой МОП-транзистор, с частотой несколько кГц.Это преобразование поступающего постоянного тока в прямоугольную волну, подаваемую на высокочастотный трансформатор подходящей конструкции с вторичной обмоткой с напряжением, подходящим для желаемого выходного напряжения. Этот трансформатор также обеспечивает гальваническую развязку между выходным напряжением и входящей сетью или постоянным током.
Следующий каскад еще раз исправляет это и отфильтровывает пульсации и шум. В последнем блоке, цепи управления, происходит волшебство. Это цепь обратной связи, управляющая полевым МОП-транзистором.
Схема управления имеет делитель / умножитель напряжения, который измеряет выходное напряжение.Поскольку мы будем передавать это обратно в цепь прерывателя, работающего на сотни вольт, его необходимо изолировать, обычно с помощью оптопары. Есть эталон — это может быть фиксированный эталонный диод или подстроечный резистор. Усилитель ошибки сравнивает эти два напряжения и регулирует генератор ШИМ (широтно-импульсной модуляции), который управляет полевым МОП-транзистором.
Собираем все вместе
Функциональная блок-схема, приведенная выше, дает лучшее и более подробное представление о задействованных частях.
Практический пример
Ниже показан простой, но работающий пример по сравнению с монстром, которого вы можете найти внутри блока питания вашего ПК. Он демонстрирует принцип, который мы обсуждали выше.
Все сложные функции генератора ШИМ, переключателя прерывателя MOSFET, а также ошибок и контроля выполняются в одной микросхеме TNY267. Конечный выход составляет 12 В, и он может выдавать 1 А.
Слева направо Vin — это сеть переменного тока 100–300 В или даже источник постоянного тока. MOV — это тип резистора, который замыкается накоротко при скачке высокого напряжения более 275 В и перегорает предохранитель F1, но F1 действует медленно и может выдерживать начальный пусковой ток цепи. D3 — двухполупериодный мостовой выпрямитель, и выход постоянного тока появляется на C2.Для входа 220 В это будет примерно 220 * 1,4 = 308 В, так что имейте в виду!
TNY работает на частоте около 132 кГц. D2 — это диод подавления переходных процессов на 180 В для защиты от всплесков обратной ЭДС.
D1 (Шоттки) на вторичной обмотке выпрямляет переменный ток 132 кГц, а C1 сглаживает и устраняет пульсации. C3 — обязательный колпачок байпаса. R1, R2 и D5 обеспечивают цепь обратной связи с TNY через оптоизолятор, чтобы гарантировать гальваническую развязку от сети во всех точках.
Поскольку многие из этих компонентов усердно работают, при их выборе необходимо соблюдать осторожность, например, напряжение, эквивалентное последовательное сопротивление и т. Д.
Первичная цепь T1 — 157 т, вторичная — 14 т. Сердечник представляет собой ферритовый трансформатор типа E19 с центральным сердечником примерно 4,5 × 4,5 мм.
Теперь мы знаем, насколько более эффективным может быть SMPSU, но он более сложен и требует качественных компонентов для обеспечения надежности.

Принцип работы компьютерного блока питания

Структура и принцип работы источников питания Мегапром

Почти всё о блоках питания

Почти всё о блоках питания

Блок-схема импульсного источника питания

Nipron [Энциклопедия источников питания] Статья 1, импульсный источник питания (1.3)

Принцип импульсного источника питания

003 ore

Ⅲ FAQ

Альтернативные модели

Что такое SMPS | Принцип работы SMPS | Преимущества SMPS

Что такое импульсный блок питания? Каков принцип работы импульсного источника питания?

Что такое импульсный источник питания?

Собираем все вместе

Практический пример

Добавить комментарий Отменить ответ