Paljud elektriseadmed on juba pikka aega kasutanud sekundaarvõimsuse realiseerimise põhimõtet lisaseadmete abil, millele on usaldatud elektrivarustuse ülesanded ahelatele, mis vajavad toidet teatud tüüpi pingest, sagedusest, voolust...

Sel eesmärgil luuakse täiendavad elemendid: üht tüüpi pinge teisendamine teiseks. Nad võivad olla:

ehitatud tarbija korpusesse, nagu paljudel mikroprotsessorseadmetel;

või valmistatud eraldi moodulitena, mille ühendusjuhtmed on sarnased tavalise mobiiltelefoni laadijaga.

Kaasaegses elektrotehnikas on elektritarbijate jaoks kaks energia muundamise põhimõtet, mis põhinevad:

1. analoogtrafo seadmete kasutamine toite ülekandmiseks sekundaarahelasse;

2. lülitustoiteallikad.

Nende konstruktsioonis on põhimõttelisi erinevusi ja need töötavad erinevate tehnoloogiate abil.

Trafo toiteallikad

Esialgu loodi ainult sellised kujundused. Need muudavad pingestruktuuri 220-voldist majapidamisvõrgust toidetava jõutrafo töö tõttu, mille puhul siinuse harmoonilise amplituud väheneb, mis seejärel suunatakse võimsusdioodidest koosnevasse alaldiseadmesse, mis on tavaliselt ühendatud elektrivõrguga. silla ahel.

Pärast seda tasandatakse pulseeriv pinge paralleelselt ühendatud mahtuvusega, mis valitakse vastavalt lubatud võimsusele ja stabiliseeritakse jõutransistoridega pooljuhtahelaga.

Muutes stabiliseerimisahelas trimmitakistite asendit, on võimalik reguleerida pinget väljundklemmidel.

Lülitavad toiteallikad (UPS)

Sarnased disainiarendused ilmusid massiliselt mitu aastakümmet tagasi ja muutusid elektriseadmetes üha populaarsemaks tänu:

ühiste komponentide kättesaadavus;

täitmise usaldusväärsus;

võimalused laiendada väljundpingete töövahemikku.

Peaaegu kõik lülitustoiteallikad erinevad veidi disaini poolest ja töötavad sama skeemi järgi, mis on tüüpiline teistele seadmetele.

Toiteallikate peamised osad hõlmavad järgmist:

võrgualaldi, mis on kokku pandud: sisenddrosselist, elektromehaanilisest filtrist, mis tagab müra summutamise ja kondensaatoritest staatilise isolatsiooni, võrgukaitsmest ja dioodsillast;

säilitusfiltri paak;

võtme toitetransistor;

põhiostsillaator;

transistoride abil valmistatud tagasisideahel;

optronid;

lülitustoiteallikas, mille sekundaarmähisest väljub pinge, mis muundatakse toiteahelaks;

väljundahela alaldi dioodid;

väljundpinge juhtimisahelad, näiteks 12 volti optroni ja transistoride abil tehtud reguleerimisega;

filtrikondensaatorid;

toitedrosselid, mis täidavad võrgus pinge korrigeerimise ja diagnostika rolli;

väljundpistikud.

Sellise lülitustoiteallika elektroonilise plaadi näide koos elemendi aluse lühikese tähistusega on näidatud pildil.

Kuidas lülitustoiteallikas töötab?

Lülitustoiteallikas toodab stabiliseeritud toitepinget, kasutades inverterahela elementide interaktsiooni põhimõtteid.

220-voldine võrgupinge antakse ühendatud juhtmete kaudu alaldi. Selle amplituudi tasandab mahtuvuslik filter, kasutades kondensaatoreid, mis taluvad umbes 300 volti tippe ja mis on eraldatud mürafiltriga.

12 V lülitustoiteallikaid kasutatakse tänapäeval igapäevaelus üha enam. Nende abiga laaditakse erinevat tüüpi akusid, rakendatakse teatud tüüpi valgustusi, isegi arvuti- ja muude võrkude katkematut toiteallikat. Loomulikult on kõige lihtsam viis vajaliku lülitustoite hankimiseks poest osta. Näiteks lülitustoiteallikas, mis põhineb tl494-l.

Kuid meid huvitab võimalus seda seadet oma kätega kokku panna. Niisiis, lülitustoiteallikas - skeem, üksikasjad ja soovitused selle kokkupanekuks.

Kui arvestada plokkskeemi, koosneb see neljast elemendist:

• Võrgu alaldi.
• Pingealaldi.
• Kontrollsüsteem.

Toiteallika struktuur on näidatud alumisel joonisel.

Niisiis, milliseid funktsioone igaüks neist elementidest täidab? Võrgualaldi muudab vahelduvvoolu alalisvooluks. See tähendab, et pinge pulsatsioon on tasandatud. Kõrgsagedusmuundur, vastupidi, muudab alalispinge vahelduvpingeks. Sel juhul muutub impulsside kuju esiteks ristkülikukujuliseks ja teiseks vajaliku amplituudiga.

Pingealaldi tasandab osaliselt pinget. Muide, mõnes toiteallikas see element puudub, elektrivool voolab otse tasandusfiltrisse, mis on selle väljundiga ühendatud koormusega. Diagramm näitab, et juhtimissüsteem on ühendatud nii kõrgsagedusmuunduri kui ka pingealaldiga. Asi on selles, et VChP juhtimine toimub alaldi tagasiside tõttu.

Sellel lihtsa 12 V lülitustoiteploki plokkskeemil, muide, on suur hulk kriitikuid, kes väidavad, et selle kasutegur on üsna väike. Põhimõtteliselt on see nii, kuid kui valite kõik elemendid õigesti, kui teete arvutused õigesti, on seda tüüpi toiteallikate lülitamise efektiivsus vähemalt 90%. Ja see juba tähendab midagi.

Skemaatilised diagrammid

Niisiis, lülitustoiteallika kokkupanemise aluseks pole mitte ainult vooluringi skeem või pigem selle mõistlik valik, vaid ka selle põhielementide valik. Põhimõtteliselt on sel juhul vaja täpselt valida kaks elementi:

• Pingealaldi.

Me räägime neist.

Tegelikult saab selle pika nime asendada lühikesega - inverter. See võib olla ühe- või kahetaktiline, mis kasutab impulsstrafot. Siin on mõned selle elemendi diagrammid:

Lihtsaim ahel, kuhu on paigaldatud ainult trafo, on ühe otsaga (esimene asend). Lihtsus tekitab mõningaid puudusi:

• On vaja paigaldada suur trafo, kuna see seade töötab privaatse hüstereesi ahelaga.
• Selleks, et väljundvoolu võimsus oleks suur, on vaja suurendada selle impulsi amplituudi.

Seetõttu kasutatakse seda vooluahelat kõige sagedamini väikese võimsusega seadmete toiteallikates, kus nende puuduste mõju ei mõjuta seadme enda tööd.

Teine positsioon on push-pull ahel, mida nimetatakse push-pull. Ühetsüklilisel ei ole puudusi, kuid sellel on ka oma puudused: suurenenud nõuded lülitite maksimaalsele pingeväärtusele ja trafo enda keerukam disain.

Kolmas positsioon on push-pull poolsild. Tegelikult on see eelmine mudel ainult lihtsustatud trafoga. Just see kriteerium on saanud lülitustoiteallikate aluseks, mida kasutatakse elektriseadmete jaoks, mille võimsus ei ületa 3 kW.

Neljas positsioon on sildlülitustoiteallikas. See kahekordistab toitelülitite arvu, mis võimaldab võimsust suurendada. Ja see on kasulik nii tehnilisest kui ka majanduslikust seisukohast.

Trafo valik

Lülitustoiteallikas või täpsemalt selle võimsus sõltub valitud trafo südamiku tüübist. Kuni 1 kW toiteallikate jaoks on paigaldatud ferriitsüdamikuga trafo.

Tähelepanu! Tuleb meeles pidada, et ferriitsüdamikuga trafodes tekivad suured pingekadud, kui selle sagedus läheneb 100 Hz.

Pingealaldi

Seal on kolm peamist pinge alalduse skeemi, mille nimiväärtus on 220 volti.

• Poollaine.
• Täislaine.
• Null või, nagu eelmine, ainult keskpunktiga.

Esimene ahel on kõige lihtsam, mis kasutab minimaalset arvu pooljuhtelemente. Selle ainsaks puuduseks on kõrge pinge pulsatsioon väljundis. Kuigi oleks võimalik lisada väike alalduskoefitsient (0,45), peate selle vooluahela abil installima võimsa filtri.

Nullil on kõrge alalduskoefitsient 0,9. Tõsi, sel juhul on vaja alaldi dioodide arvu peaaegu kahekordistada. Puuduseks on võrgutrafo olemasolu. See tähendab, et selle üldmõõtmetel on väikese suurusega seadmete kontseptsiooniga vähe pistmist, eriti kui tegemist on lülitustoiteallikaga.

Kolmas asend on sama, mis teine, ainult ilma trafota. See asendatakse mahtuvusliku filtriga, millel on oma puudus - kõrge väljundvoolu impulss. Tõsi, see puudus pole kriitiline.

Järeldus teema kohta

Nagu näete, on toiteallikate lülitamise skeemil mitu varianti. Kuid selleks, et igaüks neist õigesti töötaks, on vaja selle komponendid õigesti valida. Muidugi pole see kõik nii lihtne, kui esmapilgul võib tunduda, kuid kui võtate arvesse meie soovitusi, saate iseseisvalt kokku panna väikese toiteploki, näiteks ruumide valgustamiseks LED-lampidega.

Lülitustoide 180W

Toiteallika võimsus on umbes 180 W, väljundpinge on 2x25 V koormusvoolul 3,5 A. Pulsatsioonivahemik koormusvoolul 3,5 A ei ületa 10% konversioonisagedusel 100 Hz ja 2%. sagedusel 27 kHz. Väljundtakistus ei ületa 0,6 oomi. Ploki mõõtmed - 170x80x35 mm; kaal - 450 g.

Pärast alaldamist dioodsillaga VD1 filtreeritakse võrgupinge kondensaatorite C1-C4 abil (vt diagrammi). Takisti R1 piirab alaldi dioodide kaudu voolavate filtrikondensaatorite laadimisvoolu, kui seade on sisse lülitatud. Filtreeritud pinge antakse poolsild-inverteri ahela järgi ehitatud pingemuundurisse, kasutades transistore VT1, VT2. Muundur on koormatud trafo T1 primaarmähisega, mis muundab pinget ja isoleerib galvaaniliselt seadme väljundi vahelduvvooluvõrgust. Kondensaatorid C3 ja C4 takistavad toiteallika raadiosageduslike häirete võrku sisenemist. Poolsilla inverter muudab alalispinge ristkülikukujuliseks vahelduvpingeks sagedusega 27 kHz. Trafo T1 on konstrueeritud nii, et selle magnetahel pole küllastunud. Isevõnkuv töörežiim on tagatud tagasisideahelaga, mille pinge eemaldatakse trafo T1 mähisest III ja antakse abitrafo T2 mähisele I. Takisti R4 piirab trafo T2 mähise I pinget. Konversioonisagedus sõltub teatud piirides selle takisti takistusest (vt märkust lehe lõpus). Üksikasjalikult saate lugeda mitteküllastuva trafoga muundurite töö kohta.

Konverteri usaldusväärse käivitamise ja selle stabiilse töö tagamiseks kasutatakse käivitusseadet, milleks on laviinirežiimis töötaval VT3 transistoril põhinev relaksatsioonigeneraator. Toite sisselülitamisel hakkab kondensaator C5 laadima läbi takisti R5 ja kui pinge sellel jõuab 50...70 V, avaneb transistor VTZ laviinina ja kondensaator tühjeneb. Vooluimpulss avab transistori VT2 ja käivitab muunduri.

Transistorid VT1 ja VT2 paigaldatakse jahutusradiaatoritele, mille pindala on 50 cm2. Dioodid VD2-VD5 on varustatud ka plaatjahutusradiaatoritega. Dioodid asetsevad viie 40x30 mm mõõtmetega duralumiiniumplaadi vahele (kolm keskmist plaati on 2 mm paksused, kaks välimist 3 mm paksused). Kogu pakend pingutatakse kahe M3x30 kruviga, mis on läbi plaatide aukude. Plaatide kruvidega sulgemise vältimiseks asetatakse neile polüvinüülkloriidtoru tükid.

Trafode mähiste omadused on kokku võetud tabelis.

Mähise traat - PEV-2. Mähis I asetatakse ühtlaselt piki rõnga pikkust. Konverteri käivitamise hõlbustamiseks peaks trafo T1 mähis III asuma kohas, kus mähis II ei ole hõivatud (vt joonist). Trafode mähistevaheline isolatsioon on tehtud lakitud kangasteibiga. Trafo T1 I ja II mähiste vahel on kolmekihiline isolatsioon, trafode ülejäänud mähiste vahel ühekihiline.
Kondensaatorid C3, C4 plokis - K73P-3; C1, C2 - K50-12; C5 - K73-11; S8,S9 - KM-5; C6, C7 -- K52-2. Transistorid KT812A saab asendada KT812B, KT809A, KT704A-KT704V, dioodid KD213A vastu KD213B.

Õigesti kokkupandud toiteplokk tavaliselt reguleerimist ei vaja, kuid mõnel juhul võib osutuda vajalikuks valida VT3 transistor. Selle funktsionaalsuse kontrollimiseks ühendage emitteri väljund ajutiselt lahti ja ühendage see võrgualaldi miinusklemmiga. Ostsilloskoobi ekraanil vaadeldakse kondensaatori C5 pinget - saehamba signaal, mille õõts on 20...50 V ja sagedus mitu hertsi. Kui rambipinget pole, tuleb transistor välja vahetada.

Selle toiteallika kasutamine ei välista vajadust blokeerida võimendi väljundvooluahelaid suurte kondensaatoritega. Selliste kondensaatorite ühendamine vähendab pulsatsiooni taset veelgi.

Kirjandus

1. V. TsibulskiÖkonoomne toiteallikas. Raadio, 1981, nr 10, lk. 56.
2. Romash E.M. Raadioelektroonikaseadmete sekundaarse toiteallika allikad - M.: Raadio ja side, 1981.
3. Birjukov S. Digitaalne sagedusmõõturi toiteallikas, - Raadio. 1981. nr 12, lk. 54, 55.

D. BARABOŠKIN
Raadio, 6/85

MÄRGE

Toiteallika sisselülitamisel mõõtke teisendussagedust (II mähise klemmidel) - see võib olla oluliselt madalam kui 27 kHz (näiteks 9 - 12 kHz). Ja kuigi seade töötab, ebaõnnestuvad jõutransistorid ülekuumenemise tõttu. Sageduse reguleerimine toimub takisti R4 abil. Lisaks võib reiting erineda diagrammil näidatust kümnete oomide võrra.
Õigesti konfigureeritud toiteallikas töötab suurepäraselt, 50–70% koormuse korral jäävad jõutransistorid külmaks.

Helikvaliteet sõltub peaaegu sama palju toiteallika parameetritest kui võimendist endast ja selle valmistamisel ei tohiks olla hoolimatu. Standardtrafode arvutusmeetodite kirjeldusi on rohkem kui piisavalt. Seetõttu on siin lülitustoiteallika kirjeldus, mida saab kasutada mitte ainult TDA7293 (TDA7294) baasil põhinevate võimenditega, vaid ka mis tahes muu 3H võimsusvõimendiga.

Selle toiteploki (PSU) aluseks on sisemise ostsillaatoriga IR2153 (IR2155) poolsilddraiver, mis on ette nähtud MOSFET- ja IGBT-tehnoloogia transistoride juhtimiseks lülitustoiteallikates. Mikroskeemide funktsionaalne diagramm on näidatud joonisel 1, väljundsageduse sõltuvus RC-ajami keti nimiväärtustest joonisel 2. Mikroskeem annab pausi "ülemise" ja "alumise" lülitite impulsside vahele. 10% impulsi kestusest, mis võimaldab teil mitte muretseda muunduri toiteosas olevate "läbivoolude" pärast.

Riis. 1

Riis. 2

Toiteallika praktiline teostus on näidatud joonisel 3. Seda skeemi kasutades saate teha toiteallika võimsusega 100 kuni 500 W, peate ainult proportsionaalselt suurendama primaartoitefiltri kondensaatori C2 mahtuvust ja kasutama vastav jõutrafo TV2.

Riis. 1

Kondensaatori C2 mahtuvus valitakse kiirusega 1...1,5 µF 1 W väljundvõimsuse kohta, näiteks 150 W toiteallika valmistamisel tuleks kasutada 150...220 µF kondensaatorit. VD primaartoite dioodsilda saab kasutada vastavalt paigaldatud primaartoitefiltri kondensaatorile, mahtuvustega kuni 330 µF saab kasutada 4...6 A dioodsildu, näiteks RS407 või RS607. Kondensaatori võimsusega 470... 680 μF on vaja võimsamaid dioodsildasid, näiteks RS807, RS1007.
Me võime rääkida trafo valmistamisest pikka aega, kuid kõik ei pea liiga kaua süvenema arvutusteooria sügavusse. Seetõttu on Eranosyani raamatu järgi tehtud arvutused ferriitrõngaste M2000NM1 kõige populaarsemate standardsuuruste kohta lihtsalt kokku võetud tabelis 1.
Nagu tabelist näha, ei sõltu trafo üldine võimsus mitte ainult südamiku mõõtmetest, vaid ka konversioonisagedusest. Alla 40 kHz sagedustele pole väga loogiline teha trafot – harmoonilised võivad tekitada helivahemikus ületamatuid häireid. Üle 100 kHz sagedustele mõeldud trafode valmistamine ei ole enam lubatud ferriidi M2000NM1 isekuumenemise tõttu pöörisvoolude toimel. Tabelis on andmed primaarmähiste kohta, millest saab hõlpsasti arvutada pöörete/voldi suhted ja siis pole keeruline arvutada, mitu pööret konkreetse väljundpinge jaoks on vaja. Tuleb märkida, et primaarmähisele toidetav pinge on 155 V - võrgupinge 220 V pärast alaldit ja silumisfiltrit on 310 V alalisvoolu, vooluahel on poolsillaga, seetõttu rakendatakse pool sellest väärtusest primaarmähis. Samuti tuleb meeles pidada, et väljundpinge kuju on ristkülikukujuline, seetõttu ei erine pinge väärtus pärast alaldit ja silumisfiltrit oluliselt arvutatud väärtusest.
Vajalike juhtmete läbimõõdud arvutatakse suhtega 5 A traadi ristlõike 1 ruutmeetri kohta. Veelgi enam, parem on kasutada mitut väiksema läbimõõduga traati kui ühte paksemat traati. See nõue kehtib kõikidele pingemuunduritele, mille muundamise sagedus on üle 10 kHz, kuna nahaefekt – kaod juhi sees – hakkab juba mõjutama, kuna kõrgetel sagedustel ei liigu vool enam kogu ristlõike ulatuses, vaid piki juhi pinnale ja mida kõrgem on sagedus, seda tugevamad on efektikaod jämedates juhtmetes. Seetõttu ei ole üle 30 kHz muundussagedusega muundurites soovitatav kasutada üle 1 mm paksemaid juhte. Tähelepanu tuleks pöörata ka mähiste faasistamisele – valesti faasitud mähised võivad kas kahjustada toitelüliteid või vähendada muunduri efektiivsust. Kuid pöördume tagasi joonisel 3 näidatud toiteallika juurde. Selle toiteallika minimaalne võimsus on praktiliselt piiramatu, nii et saate teha 50 W või väiksema toiteallika. Ülemine võimsuse piir on piiratud elemendi aluse teatud omadustega.
Suuremate võimsuste saamiseks on vaja võimsamaid MOSFET-transistore ja mida võimsam on transistor, seda suurem on selle värava mahtuvus. Kui jõutransistori paisu mahtuvus on üsna kõrge, on selle laadimiseks ja tühjendamiseks vaja märkimisväärset voolu. Juhttransistoride IR2153 vool on üsna väike (200 mA), seetõttu ei saa see mikroskeem juhtida liiga võimsaid võimsustransistore kõrgetel konversioonisagedustel.
Eeltoodu põhjal selgub, et IR2153-l põhineva muunduri maksimaalne väljundvõimsus ei saa olla suurem kui 500...600 W konversioonisagedusel 50...70 kHz, kuna võimsamate võimsustransistoride kasutamine kl. need sagedused vähendavad üsna tõsiselt seadme töökindlust. Toitelülitite VT1, VT2 soovitatavate transistoride loetelu koos lühikeste omadustega on kokku võetud tabelis 2.
Sekundaarsete toiteahelate alaldi dioodid peavad olema lühima taastumisajaga ja vähemalt kahekordse pingereservi ja kolmekordse voolutugevusega. Viimased nõuded on põhjendatud sellega, et jõutrafo iseinduktsiooni pinge tõusud moodustavad 20...50% väljundpinge amplituudist. Näiteks 100 V sekundaarse toiteallika korral võib iseinduktsiooniimpulsside amplituud olla 120... 150 V ja hoolimata asjaolust, et impulsside kestus on äärmiselt lühike, piisab sellest, et tekitada rikkeid dioodid, kui kasutatakse 150 V pöördpingega dioode. Kolmekordne reservvool on vajalik, et dioodid sisselülitamise hetkel rikki ei läheks, kuna sekundaarse võimsusfiltri kondensaatorite mahtuvus on üsna suur ja vool üsna väike tuleb neilt tasu võtta. Kõige sobivamad dioodid VD4-VD11 on kokku võetud tabelis 3.

Sekundaarsete võimsusfiltrite (C11, C12) võimsust ei tohiks liiga palju suurendada, kuna muundamine toimub üsna kõrgetel sagedustel. Pulsatsiooni vähendamiseks on palju olulisem kasutada primaarvooluahelates suurt mahtuvust ja õigesti arvutada jõutrafo võimsus. Sekundaarsetes ahelates piisab kuni 100 W võimendi jaoks 1000 μF kondensaatoritest (UMZCH plaatidele paigaldatud toiteallika kondensaatorid peavad olema vähemalt 470 μF) ja 4700 μF 500 W võimendi jaoks. Skeemil on kujutatud Schottky dioodidel valmistatud sekundaarsete toitealaldite versioon ja nende alla on paigaldatud trükkplaat (joonis 4). Dioode VD12, VD13 kasutatakse jahutusradiaatorite sundjahutusventilaatori alaldina, dioode VD14-VD17 kasutatakse madalpinge toiteallika alaldina (eelvõimendid, aktiivtooni juhtseadmed jne). Samal joonisel on osade asukoha joonis ja ühendusskeem. Konverteril on ülekoormuskaitse tehtud voolutrafole TV1, mis koosneb M2000 ferriidist K20x12x6 rõngast ja sisaldab 3 pööret primaarmähist (ristlõige on sama kui jõutrafo primaarmähisel ja 3 pööret sekundaarmähisel mähis, keritud topeltjuhtmega läbimõõduga 0,2... .0,3 mm.Ülekoormuse korral muutub trafo TV1 sekundaarmähise pinge piisavaks türistori VS1 avamiseks ja see avaneb, sulgedes toiteallika IR2153 mikroskeemile, peatades sellega selle töö.Kaitselävi reguleeritakse takistiga R8.Reguleerimine toimub ilma koormuseta alustades maksimaalsest tundlikkusest ja saavutades muunduri stabiilse käivitamise.Reguleerimise põhimõte lähtub sellest, et hetkel muunduri käivitamisel koormatakse see maksimaalselt, kuna on vaja laadida sekundaarsete võimsusfiltrite mahtuvust ja muunduri võimsusosa koormus on maksimaalne.

Ülejäänud üksikasjadest: kondensaator C5 - kilekondensaator 0,33... 1 µF 400V; kondensaatorid C9, C10 - kilekondensaatorid 0,47...2,2 µF vähemalt 250V; induktiivsused L1...L3 tehakse K20x12x6 M2000 ferriitrõngastel ja keritakse 0,8...1,0 mm traadiga kuni nende täitumiseni keeratakse ühes kihis; C14, C15 - kile 0,33...2,2 µF pingele vähemalt 100 V väljundpingega kuni 80 V; kondensaatorid C1, C4, C6, C8 võivad olla keraamilised, tüüp K10-73 või K10-17; C7 võib olla ka keraamiline, kuid parem on kile, näiteks K73-17.

Põhimõte realiseerida sekundaarset võimsust täiendavate seadmete abil, mis annavad vooluahelatele energiat, on enamikus elektriseadmetes kasutusel olnud juba pikka aega. Need seadmed on toiteallikad. Nende eesmärk on teisendada pinge vajalikule tasemele. Toiteallikad võivad olla kas sisseehitatud või eraldi elemendid. Elektrienergia muundamiseks on kaks põhimõtet. Esimene põhineb analoogtrafode kasutamisel ja teine ​​lülitustoiteallikate kasutamisel. Nende põhimõtete erinevus on üsna suur, kuid kahjuks ei mõista kõik seda. Selles artiklis selgitame välja, kuidas lülitustoiteallikas töötab ja kuidas see nii palju erineb analoogsest. Alustame. Mine!

Esimestena ilmusid trafo toiteallikad. Nende tööpõhimõte seisneb selles, et nad muudavad pingestruktuuri kasutades jõutrafot, mis on ühendatud võrku 220 V. Seal vähendatakse siinusharmooniku amplituudi, mis saadetakse edasi alaldi seadmesse. Seejärel tasandatakse pinge paralleelselt ühendatud kondensaatoriga, mis valitakse vastavalt lubatud võimsusele. Pinge reguleerimine väljundklemmidel tagatakse trimmitakistite asendi muutmisega.

Liigume nüüd edasi impulss-toiteallikate juurde. Need ilmusid veidi hiljem, kuid saavutasid kohe märkimisväärse populaarsuse mitmete positiivsete omaduste tõttu, nimelt:

• Pakendi saadavus;
• Töökindlus;
• Võimalus laiendada väljundpinge töövahemikku.

Kõik seadmed, mis sisaldavad impulsstoite põhimõtet, praktiliselt ei erine üksteisest.

Impulsstoiteallika elemendid on järgmised:

• Lineaarne toiteallikas;
• Ooterežiimi toiteallikas;
• Generaator (ZPI, juhtimine);
• Võtmetransistor;
• optronid;
• Juhtahelad.

Teatud parameetrite komplektiga toiteallika valimiseks kasutage ChipHunti veebisaiti.

Mõelgem lõpuks välja, kuidas lülitustoiteallikas töötab. See kasutab inverteri ahela elementide interaktsiooni põhimõtteid ja tänu sellele saavutatakse stabiliseeritud pinge.

Esiteks saab alaldi tavalist pinget 220 V, seejärel tasandatakse amplituud mahtuvuslike filtrikondensaatorite abil. Pärast seda alaldatakse läbivad sinusoidid väljunddioodi silla abil. Seejärel muudetakse sinusoidid kõrgsageduslikeks impulssideks. Konversiooni saab teostada kas toitevõrgu galvaanilise eraldamisega väljundahelatest või ilma sellise isolatsioonita.

Kui toiteallikas on galvaaniliselt isoleeritud, saadetakse kõrgsageduslikud signaalid trafosse, mis teostab galvaanilist isolatsiooni. Trafo efektiivsuse suurendamiseks suurendatakse sagedust.

Impulsstoiteallika töö põhineb kolme ahela koostoimel:

• PWM-kontroller (juhib impulsi laiuse modulatsiooni teisendamist);
• Toitelülitite kaskaad (koosneb transistoridest, mis on sisse lülitatud vastavalt ühele kolmest ahelast: sild, poolsild, keskpunktiga);
• Impulsstrafo (sellel on primaar- ja sekundaarmähised, mis on paigaldatud ümber magnetsüdamiku).

Kui toiteallikas on ilma lahtisidumiseta, siis kõrgsageduslikku isolatsioonitrafot ei kasutata ja signaal suunatakse otse madalpääsfiltrisse.

Võrreldes lülitustoiteallikaid analoogidega, näete esimeste ilmseid eeliseid. UPS-idel on väiksem kaal, samas kui nende efektiivsus on oluliselt suurem. Neil on laiem toitepinge vahemik ja sisseehitatud kaitse. Selliste toiteallikate maksumus on tavaliselt madalam.

Puudused hõlmavad kõrgsageduslike häirete olemasolu ja võimsuse piiranguid (nii suurel kui ka väikesel koormusel).

UPS-i saate kontrollida tavalise hõõglambi abil. Pange tähele, et lampi ei tohiks ühendada kaugtransistori pilusse, kuna primaarmähis ei ole ette nähtud alalisvoolu läbilaskmiseks, seega ei tohi seda mingil juhul läbi lasta.

Kui tuli põleb, töötab toiteallikas normaalselt, kuid kui see ei sütti, siis toiteallikas ei tööta. Lühike vilkumine näitab, et UPS on kohe pärast käivitamist lukus. Väga ere sära näitab väljundpinge stabiliseerumise puudumist.

Nüüd saate teada, millel põhineb lülitus- ja tavapäraste analoogtoiteallikate tööpõhimõte. Igal neist on oma struktuuri- ja tööomadused, mida tuleks mõista. UPSi jõudlust saate kontrollida ka tavalise hõõglambi abil. Kirjutage kommentaaridesse, kas see artikkel oli teile kasulik, ja esitage arutatava teema kohta küsimusi.

Lülitustoiteallikate rakendusala igapäevaelus laieneb pidevalt. Selliseid allikaid kasutatakse kõigi kaasaegsete majapidamis- ja arvutiseadmete toiteks, katkematute toiteallikate, erinevatel eesmärkidel akude laadijate, madalpinge valgustussüsteemide rakendamiseks ja muudeks vajadusteks.

Mõnel juhul ei ole valmistoiteallika ostmine majanduslikust või tehnilisest seisukohast kuigi vastuvõetav ning lülitusallika kokkupanek oma kätega on parim viis sellest olukorrast välja tulla. Seda võimalust lihtsustab ka kaasaegsete komponentide lai kättesaadavus madalate hindadega.

Igapäevaelus on kõige populaarsemad lülitusallikad, mis töötavad tavalise vahelduvvooluvõrgu ja võimsa madalpinge väljundiga. Sellise allika plokkskeem on näidatud joonisel.

CB võrgualaldi muudab toitevõrgu vahelduvpinge alalispingeks ja silub väljundis alaldatud pinge pulsatsioone. Kõrgsageduslik VChP muundur muudab alaldatud pinge vahelduv- või unipolaarseks pingeks, mis on vajaliku amplituudiga ristkülikukujuliste impulsside kujul.

Seejärel suunatakse see pinge kas otse või pärast alaldamist (VN) tasandusfiltrisse, mille väljundisse on ühendatud koormus. VChP-d juhib juhtimissüsteem, mis saab koormusalaldi tagasisidesignaali.

Seda seadme struktuuri saab kritiseerida mitme teisendusastme olemasolu tõttu, mis vähendab allika tõhusust. Kuid pooljuhtelementide õige valiku ning mähissõlmede kvaliteetse arvutamise ja valmistamise korral on voolukadude tase vooluringis madal, mis võimaldab saada tegelikke efektiivsusväärtusi üle 90%.

Lülitustoiteallikate skemaatilised diagrammid

Konstruktsiooniplokkide lahendused ei sisalda mitte ainult vooluahela rakendusvõimaluste valimise põhjendusi, vaid ka praktilisi soovitusi põhielementide valimiseks.

Ühefaasilise võrgupinge alaldamiseks kasutage ühte kolmest joonisel näidatud klassikalisest skeemist:

• poollaine;
• null (täislaine keskpunktiga);
• poollaine sild.

Igal neist on eelised ja puudused, mis määravad kohaldamisala.

Poollaineahel Seda iseloomustab rakendamise lihtsus ja minimaalne pooljuhtkomponentide arv. Sellise alaldi peamisteks puudusteks on märkimisväärne väljundpinge pulsatsioon (alaldatud on ainult üks võrgupinge poollaine) ja madal alalduskoefitsient.

Parandustegur Kv määratakse keskmise pinge suhtega alaldi väljundis Udк faasivõrgu pinge efektiivne väärtus Uph.

Poollaineahela jaoks Kv=0,45.

Sellise alaldi väljundi pulsatsiooni tasandamiseks on vaja võimsaid filtreid.

Null- või täislaineahel keskpunktiga, kuigi selleks on vaja kaks korda rohkem alaldi dioode, kompenseerib selle puuduse suuresti alaldatud pinge pulsatsiooni madalam tase ja alalduskoefitsiendi tõus 0,9-ni.

Sellise kodutingimustes kasutatava skeemi peamiseks puuduseks on vajadus korraldada võrgupinge keskpunkt, mis eeldab võrgutrafo olemasolu. Selle mõõtmed ja kaal ei sobi kokku väikese omatehtud impulssallika ideega.

Täislaine sillaahel alaldamisel on pulsatsioonitaseme ja alalduse koefitsiendi osas samad näitajad kui nullahelal, kuid see ei nõua võrguühendust. See kompenseerib ka peamise puuduse - kahekordistunud alaldi dioodide arvu nii tõhususe kui ka kulude osas.

Alaldatud pinge pulsatsiooni tasandamiseks on parim lahendus kasutada mahtuvuslikku filtrit. Selle kasutamine võimaldab teil tõsta alaldatud pinge väärtust võrgu amplituudi väärtuseni (uph = 220 V Ufm = 314 V). Sellise filtri puudusteks peetakse alaldi elementide impulssvoolude suuri väärtusi, kuid see puudus ei ole kriitiline.

Alaldi dioodide valik toimub keskmise pärivoolu Ia ja maksimaalse vastupinge U BM järgi.

Võttes väljundpinge pulsatsiooniteguri väärtuseks Kp = 10%, saame alalduspinge keskmise väärtuse Ud = 300V. Võttes arvesse RF-muunduri koormusvõimsust ja efektiivsust (arvutamiseks võetakse 80%, kuid praktikas on see suurem, see võimaldab teatud varu).

Ia on alaldi dioodi keskmine vool, Рн on koormusvõimsus, η on HF muunduri kasutegur.

Alaldi elemendi maksimaalne pöördpinge ei ületa võrgupinge amplituudväärtust (314V), mis võimaldab olulise varuga kasutada komponente väärtusega U BM =400V. Kasutada saab nii diskreetseid dioode kui ka erinevate tootjate valmis alaldussildu.

Et tagada alaldi väljundis etteantud (10%) pulsatsioon, võetakse filtrikondensaatorite mahtuvus kiirusega 1 μF 1 W väljundvõimsuse kohta. Kasutatakse elektrolüütkondensaatoreid, mille maksimaalne pinge on vähemalt 350 V. Erinevate võimsuste filtrite võimsused on näidatud tabelis.

Kõrgsagedusmuundur: selle funktsioonid ja ahelad

Kõrgsagedusmuundur on impulsstrafoga ühetsükliline või tõukelülitiga muundur (inverter). RF-muunduri ahelate variandid on näidatud joonisel.

Ühe otsaga vooluring. Vaatamata võimsuselementide minimaalsele arvule ja rakendamise lihtsusele on sellel mitmeid puudusi.

1. Ahelas olev trafo töötab privaatses hüstereesiahelas, mis nõuab selle suuruse ja üldise võimsuse suurendamist;
2. Väljundvõimsuse tagamiseks on vaja saada pooljuhtlülitit läbiva impulsivoolu oluline amplituud.

Ahel on leidnud oma suurima rakenduse väikese võimsusega seadmetes, kus nende puuduste mõju ei ole nii oluline.

Ise uue arvesti vahetamiseks või paigaldamiseks pole vaja erilisi oskusi. Õige valik tagab korrektse voolutarbimise mõõtmise ja suurendab kodu elektrivõrgu turvalisust.

Nii sise- kui ka välisvalgustuse tänapäevastes tingimustes kasutatakse liikumisandureid üha enam. See mitte ainult ei lisa meie kodudele mugavust, vaid võimaldab ka oluliselt säästa. Siit saate praktilisi näpunäiteid paigalduskoha valiku ja ühendusskeemide kohta.

Push-pull ahel trafo keskpunktiga (tõuke-tõmbe). Oma teise nime sai see ametijuhendi ingliskeelsest versioonist (push-pull). Ahel on vaba ühetsüklilise versiooni puudustest, kuid sellel on oma - trafo keeruline konstruktsioon (vajalik on primaarmähise identsete sektsioonide tootmine) ja suurenenud nõuded lülitite maksimaalsele pingele. Vastasel juhul väärib lahendus tähelepanu ja seda kasutatakse laialdaselt lülitustoiteallikates, valmistatud käsitsi ja mitte ainult.

Push-tõmba poolsilla ahel. Ahela parameetrid on sarnased keskpunktiga ahelaga, kuid ei nõua trafo mähiste keerulist konfiguratsiooni. Ahela omaseks puuduseks on vajadus korraldada alaldi filtri keskpunkt, mis toob kaasa kondensaatorite arvu neljakordse suurenemise.

Rakendamise lihtsuse tõttu kasutatakse vooluahelat kõige laialdasemalt kuni 3 kW võimsusega lülitustoiteallikates. Suure võimsuse korral muutub filtrikondensaatorite maksumus pooljuhtinverterlülititega võrreldes lubamatult kõrgeks ja sillaahel osutub kõige kasumlikumaks.

Push-pull silla ahel. Parameetrid on sarnased teiste push-pull ahelatega, kuid pole vaja luua kunstlikke "keskpunkte". Selle hind on kahekordne toitelülitite arv, mis on majanduslikust ja tehnilisest seisukohast kasulik võimsate impulssallikate ehitamisel.

Inverterlülitite valik toimub vastavalt kollektori (äravoolu) voolu amplituudile I KMAX ja kollektori-emitteri maksimaalsele pingele U KEMAKH. Arvutamiseks kasutatakse impulsstrafo koormusvõimsust ja teisendussuhet.

Kuid kõigepealt on vaja arvutada trafo ise. Impulsstrafo on valmistatud ferriidist, permalsulamist või trafo rauast, mis on rõngaks keeratud. Kuni mitme kW võimsuse jaoks sobivad üsna hästi rõnga- või W-kujulised ferriitsüdamikud. Trafo arvutatakse vajaliku võimsuse ja muundussageduse alusel. Akustilise müra kõrvaldamiseks on soovitatav viia konversioonisagedus helivahemikust väljapoole (teha see üle 20 kHz).

Tuleb meeles pidada, et 100 kHz lähedastel sagedustel suurenevad ferriidi magnetsüdamike kaod oluliselt. Trafo enda arvutamine ei ole keeruline ja seda saab hõlpsasti kirjandusest leida. Mõned tulemused erinevate allikavõimsuste ja magnetahelate kohta on toodud allolevas tabelis.

Arvutamine tehti 50 kHz teisendussageduse jaoks. Väärib märkimist, et kõrgetel sagedustel töötamisel tekib voolu nihke mõju juhi pinnale, mis viib mähise efektiivse ala vähenemiseni. Selliste probleemide vältimiseks ja juhtide kadude vähendamiseks on vaja teha mitme väiksema ristlõikega juhi mähis. Sagedusel 50 kHz ei ületa mähise traadi lubatud läbimõõt 0,85 mm.

Teades koormusvõimsust ja teisendussuhet, saate arvutada trafo primaarmähise voolu ja toitelüliti maksimaalse kollektori voolu. Suletud olekus transistori pinge valitakse kõrgemaks kui RF-muunduri sisendisse antud alaldatud pinge teatud varuga (U KEMAKH >=400V). Nende andmete põhjal valitakse võtmed. Praegu on parim võimalus kasutada IGBT või MOSFET jõutransistore.

Sekundaarsel poolel olevate alaldi dioodide puhul tuleb järgida ühte reeglit - nende maksimaalne töösagedus peab ületama konversioonisagedust. Vastasel juhul väheneb oluliselt väljundalaldi ja muunduri kui terviku efektiivsus.

Video lihtsa impulss-toiteseadme valmistamise kohta