Τύποι και επιλογή τροφοδοτικών σταθεροποιημένου συνεχούς ρεύματος

Μια ηλεκτρονική συσκευή που μπορεί να παρέχει σταθερή παροχή ρεύματος DC για φορτίο. Οι περισσότερες από τις πηγές τροφοδοσίας για σταθεροποιημένα τροφοδοτικά DC είναι πηγές εναλλασσόμενου ρεύματος. Όταν αλλάξει η τάση ή η αντίσταση φορτίου του τροφοδοτικού AC, η τάση εξόδου DC του ρυθμιστή θα παραμείνει σταθερή. Με την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών συσκευών προς την υψηλή ακρίβεια, την υψηλή σταθερότητα και την υψηλή αξιοπιστία, τα σταθεροποιημένα τροφοδοτικά DC έχουν θέσει υψηλότερες απαιτήσεις για την τροφοδοσία ηλεκτρονικών συσκευών.

 

Τύποι και επιλογή σταθεροποιημένων τροφοδοτικών DC:

 

1, Γραμμική σταθεροποιημένη τροφοδοσία DC

1) Σταθερό τροφοδοτικό DC σειράς τρανζίστορ: Το σταθερό τροφοδοτικό DC σειράς τρανζίστορ λειτουργεί σε κατάσταση γραμμικής ενίσχυσης, με γρήγορη ταχύτητα απόκρισης, σταθερότητα υψηλής τάσης και σταθερότητα φορτίου, χαμηλή τάση κυματισμού εξόδου και χαμηλό θόρυβο. Όσον αφορά την τεχνολογία του κυκλώματος, το κύκλωμα ελέγχου του χρησιμοποιεί λιγότερα εξαρτήματα. Δεν υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις για τα χαρακτηριστικά μεταγωγής του ρυθμιστικού σωλήνα και την απόδοση του φίλτρου σε υψηλή συχνότητα, με αποτέλεσμα την υψηλή αξιοπιστία.

 

Ένα σοβαρό μειονέκτημα μιας σειράς ρυθμιζόμενης τροφοδοσίας είναι η χαμηλή της απόδοση. Για να βελτιωθεί η απόδοση, είναι απαραίτητο να μειωθεί η πτώση πίεσης στον ρυθμιστικό σωλήνα και να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες στον ρυθμιστικό σωλήνα. Λύση: 1. Τα τρανζίστορ PNP και NPN είναι συμπληρωματικά: όταν το ρεύμα ισχύος εξόδου μιας σειράς ρυθμιζόμενης παροχής ρεύματος είναι υψηλό, το τρανζίστορ ρύθμισης συνδέεται συνήθως με ένα τρανζίστορ συνδυασμού Darlington με ένα κοινό ηλεκτρόδιο συλλέκτη. Λόγω των ίδιων ηλεκτρικών παραμέτρων του τρανζίστορ, η διατήρηση του ίδιου συντελεστή ενίσχυσης ρεύματος μειώνει την πτώση τάσης του εκπομπού συλλέκτη του συμπληρωματικού συνδεδεμένου ρυθμιστή συνδυασμού, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση της τροφοδοσίας. 2. Μέθοδος πόλωσης: Η πτώση τάσης μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού ενός κοινού σωλήνα συνδυασμού συλλέκτη εξαρτάται γενικά σε κάποιο βαθμό από το ρεύμα πόλωσης. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο σύνδεσης πόλωσης, η απόδοση ισχύος μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά όταν το ρεύμα εξόδου είναι σταθερό. 3. Ρυθμιστής τάσης μεταγωγής ως προρύθμιση: Όταν η διαφορά τάσης εισόδου και εξόδου είναι μεγάλη και το ρεύμα εξόδου μεγάλο, η χρήση ενός ρυθμιστή τάσης μεταγωγής ως προρύθμισης για έναν ρυθμιστή τάσης σειράς είναι επίσης αποτελεσματική στη βελτίωση της απόδοσης ισχύος. Μέθοδος υλοποίησης. Η προρύθμιση του διακόπτη μπορεί επίσης να ρυθμιστεί στην κύρια πλευρά του μετασχηματιστή ισχύος.

 

2) Η ανάπτυξη ολοκληρωμένων γραμμικών ρυθμιστών: Στην πρώιμη αγορά, υπήρχαν πολλοί κατασκευαστές ολοκληρωμένων ρυθμιστών με μεγάλη απόδοση και ευρείες περιοχές εφαρμογής. Χωρίζεται κυρίως σε δύο κατηγορίες: ενσωματωμένους ρυθμιστές τάσης ημιαγωγών μονού τσιπ και υβριδικούς ενσωματωμένους ρυθμιστές τάσης. Οι μορφές κυκλώματος, η συσκευασία, οι προδιαγραφές τάσης και ρεύματος είναι διαφορετικές. Οι ενσωματωμένοι ρυθμιστές τάσης μπορούν να χωριστούν σε σταθερής τάσης, ρυθμιζόμενους, παρακολούθησης και αιωρούμενους. Ωστόσο, ανεξάρτητα από τη μορφή, συνήθως αποτελούνται από μια πηγή τάσης αναφοράς, έναν συγκριτικό ενισχυτή, ένα ρυθμιστικό στοιχείο, π.χ. τρανζίστορ ισχύος, και κάποια μορφή κυκλώματος περιορισμού ρεύματος. Ορισμένοι ενσωματωμένοι ρυθμιστές τάσης διαθέτουν επίσης εσωτερικά κυκλώματα λογικού τερματισμού λειτουργίας και κυκλώματα θερμικής διακοπής. Σε σύγκριση με τους ρυθμιστές τάσης που αποτελούνται από διακριτά εξαρτήματα, οι ενσωματωμένοι ρυθμιστές τάσης έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα, όπως χαμηλό κόστος, μικρό μέγεθος, βολική χρήση, καλή απόδοση και υψηλή αξιοπιστία.

 

3) Τεχνολογία σταθεροποιημένης τροφοδοσίας δικτύου πηγής σταθερού ρεύματος: Η χρήση σταθεροποιημένης ισχύος δικτύου σταθερού ρεύματος είναι χαρακτηριστικό των τροφοδοτικών σταθεροποιημένης σειράς ρεύματος. Η χρήση ενός δικτύου σταθερού ρεύματος μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά τη σταθερότητα του τροφοδοτικού. Τα δίκτυα σταθερού ρεύματος χρησιμοποιούνται συνήθως για την ενσωμάτωση ρυθμιστών τάσης. Οι σειρές ρυθμιστών τάσης που αποτελούνται από διακριτά εξαρτήματα υιοθετούν όλο και περισσότερο τεχνολογία σταθερού ρεύματος. Σταθερό ρεύμα μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας εξαρτήματα όπως τρανζίστορ, τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και διόδους σταθερού ρεύματος. Είναι πιο βολικό να χρησιμοποιείτε διόδους σταθερού ρεύματος σε ρυθμιστές τάσης σειράς με διακριτά εξαρτήματα.

 

2, Εναλλαγή σταθεροποιημένου τροφοδοτικού DC

Ένα τροφοδοτικό ρυθμιζόμενου τύπου διακόπτη DC αναφέρεται σε ένα τροφοδοτικό με ρύθμιση DC του οποίου τα εξαρτήματα ρύθμισης ισχύος λειτουργούν με τρόπο "on" και "off". Σταθεροποιημένα τροφοδοτικά DC μεταγωγής πρώιμου μαγνητικού ενισχυτή χρησιμοποιούσαν τις "κορεσμένες" και "ακόρεστες" καταστάσεις του πυρήνα σιδήρου για να εκτελέσουν τον έλεγχο "on" και "off". Αυτός είναι ένας μαγνητικός ενισχυτής χαμηλής συχνότητας. Το τροφοδοτικό ανορθωτή ελεγχόμενης φάσης θυρίστορ που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας είναι επίσης ένας τύπος τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος μεταγωγής. Στη συνέχεια, η τεχνολογία μετατροπής τροφοδοτικού μεταγωγής υψηλής συχνότητας αναπτύχθηκε γρήγορα, αναφερόμενη κυρίως σε σταθεροποιημένα τροφοδοτικά DC μεταγωγής υψηλής συχνότητας με τη μορφή μετατροπέων. Στη δεκαετία του 1990, η τεχνολογία ηλεκτρονικών ισχύος, το PWM και άλλες τεχνολογίες έγιναν όλο και πιο ώριμες και τα τροφοδοτικά μεταγωγής DC και τα τροφοδοτικά μεταγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος έγιναν οι κυρίαρχοι παίκτες στην αγορά. Η τεχνολογία ηλεκτρονικών ισχύος είναι ένας κλάδος που χρησιμοποιεί την τεχνολογία ηλεκτρονικών ισχύος για τον έλεγχο και τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας. Περιλαμβάνει τρία μέρη: ηλεκτρονικές συσκευές ισχύος, κυκλώματα μετατροπέων και κυκλώματα ελέγχου. Είναι ένα διεπιστημονικό πεδίο μεταξύ των τριών μεγάλων τεχνολογιών ηλεκτρικής μηχανικής της ισχύος, της ηλεκτρονικής και του ελέγχου. Με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, η τεχνολογία ηλεκτρονικών ισχύος εξελίχθηκε σταδιακά σε μια ολοκληρωμένη τεχνική πειθαρχία με διεπιστημονική διείσδυση λόγω της στενής της σχέσης με τη σύγχρονη θεωρία ελέγχου, την επιστήμη των υλικών, την ηλεκτρική μηχανική, την τεχνολογία μικροηλεκτρονικής και πολλούς άλλους τομείς.

 

1) Χωρίς μετασχηματιστή συχνότητας ισχύος: Η εξάλειψη των μετασχηματιστών ισχύος συχνότητας ισχύος και η υιοθέτηση εισόδου διόρθωσης απευθείας από το ηλεκτρικό δίκτυο είναι ένα σημαντικό μέτρο για τη μείωση του όγκου και του βάρους των τροφοδοτικών μεταγωγής. Η απουσία μετασχηματιστών συχνότητας ισχύος έχει γίνει χαρακτηριστικό των σύγχρονων προηγμένων τροφοδοτικών μεταγωγής. Σε σύγκριση με διάφορα τροφοδοτικά σταθεροποιημένης DC με μετασχηματιστές συχνότητας ισχύος, τα εξαιρετικά πλεονεκτήματα των τροφοδοτικών λειτουργίας διακόπτη χωρίς μετασχηματιστές συχνότητας ισχύος είναι το μικρό μέγεθος, το μικρό βάρος και η υψηλή απόδοση. Οι μορφές κυκλώματος των τροφοδοτικών λειτουργίας διακόπτη είναι ποικίλες. Όσον αφορά την τεχνολογία διαμόρφωσης, υπάρχουν διαμόρφωση πλάτους παλμού, διαμόρφωση συχνότητας, υβριδική διαμόρφωση κ.λπ., μεταξύ των οποίων η διαμόρφωση εύρους παλμού αποτελεί τη συντριπτική πλειοψηφία. Προς το παρόν, υπάρχουν τροφοδοτικά μεταγωγής χωρίς μετασχηματιστή που δεν απαιτούν καν μετατροπείς υψηλής συχνότητας. Το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό αυτού του τροφοδοτικού είναι ότι ο όγκος του είναι πολύ μικρότερος από αυτόν των τρεχουσών τροφοδοτικών λειτουργίας διακόπτη χωρίς μετασχηματιστές συχνότητας ισχύος και δεν υπάρχουν εξαρτήματα όπως μετασχηματιστές τυλιγμένου. Μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας τεχνολογία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

 

2) Τροφοδοτικό μεταγωγής υψηλής συχνότητας: Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των σύγχρονων τροφοδοτικών μεταγωγής είναι η συνεχής αύξηση της συχνότητας μεταγωγής. Το τροφοδοτικό μεταγωγής τρανζίστορ, το τροφοδοτικό μεταγωγής θυρίστορ ή το τροφοδοτικό μεταγωγής τρανζίστορ με εφέ πεδίου εξελίσσονται προς υψηλή συχνότητα. Με την εμφάνιση των power IGBT και MOSFET, η συχνότητα λειτουργίας των τροφοδοτικών μεταγωγής αυξήθηκε σταδιακά από τα αρχικά τυπικά 20KHz στην περιοχή των megahertz ή ακόμα και στην περιοχή των gigahertz.

 

3) Ενοποίηση κυκλωμάτων ελέγχου: Τα κυκλώματα ελέγχου των πρώιμων τροφοδοτικών μεταγωγής αποτελούνταν από διακριτά εξαρτήματα. Με αυτόν τον τρόπο, ο σχεδιασμός του κυκλώματος είναι περίπλοκος, ο εντοπισμός σφαλμάτων και η συντήρηση είναι ενοχλητικές, γεγονός που επηρεάζει την προώθηση και την εφαρμογή των τροφοδοτικών λειτουργίας διακόπτη. Προκειμένου να προσαρμοστούν στην ταχεία ανάπτυξη των τροφοδοτικών λειτουργίας διακόπτη, έχουν αναπτυχθεί επιτυχώς κυκλώματα ελέγχου τροφοδοσίας με ενσωματωμένο τρόπο λειτουργίας διακόπτη και οι λειτουργίες τους γίνονται όλο και πιο ολοκληρωμένες. Η ενσωμάτωση του κυκλώματος ελέγχου τροφοδοσίας λειτουργίας διακόπτη απλοποιεί σημαντικά τον σχεδιασμό της τροφοδοσίας λειτουργίας διακόπτη, βελτιώνει την ηλεκτρική απόδοση και την αξιοπιστία της τροφοδοσίας λειτουργίας διακόπτη και έχει μικρό όγκο, μειώνοντας το κόστος.

 

4) Υψηλή συχνότητα κύριων εξαρτημάτων: Προκειμένου να προσαρμοστούν στην ταχεία ανάπτυξη των τροφοδοτικών μεταγωγής, τα κύρια εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στα τροφοδοτικά μεταγωγής αναπτύσσονται επίσης γρήγορα και ο κύριος στόχος τους είναι να επιτύχουν υψηλή συχνότητα. Τα εξαρτήματα μεταγωγής στα τροφοδοτικά μεταγωγής - τρανζίστορ ισχύος, θυρίστορ και τρανζίστορ φαινομένου πεδίου - έχουν σημειώσει πρόοδο στην αύξηση της συχνότητας λειτουργίας. Ωστόσο, τα πιο εντυπωσιακά είναι η εμφάνιση σύνθετων τρανζίστορ IGBT και τρανζίστορ πεδίου MOSFET, τα οποία όχι μόνο αυξάνουν τη συχνότητα μεταγωγής στο 1 MHz -1 GHz, αλλά έχουν και ειδικά πλεονεκτήματα, όπως καλά χαρακτηριστικά μεταγωγής , χαμηλή απαιτούμενη ισχύς οδήγησης, χωρίς δευτερεύουσα φθορά και δυνατότητα αποτροπής θερμικής διαφυγής. Επιπλέον, η εμφάνιση φραγμών Schottky υψηλού ρεύματος έχει βελτιώσει σημαντικά την απόδοση διόρθωσης των τροφοδοτικών μεταγωγής υψηλής τάσης χαμηλής τάσης. Έχει τα πλεονεκτήματα της γρήγορης ταχύτητας μεταγωγής, του σύντομου χρόνου ανάστροφης ανάκτησης και της μικρής πτώσης τάσης προς τα εμπρός. Κατά τη διαδικασία φιλτραρίσματος, πυκνωτές και άλλες συσκευές πρέπει επίσης να αναπτυχθούν ως προς τα υλικά, τη δομή και την τεχνολογία για να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις υψηλής συχνότητας των τροφοδοτικών μεταγωγής.

 

5) Πλήρως ψηφιακός έλεγχος: Ο έλεγχος των τροφοδοτικών μεταγωγής έχει περάσει από αναλογικό έλεγχο και μικτό αναλογικό και ψηφιακό έλεγχο και έχει πλέον εισέλθει στο στάδιο του πλήρως ψηφιακού ελέγχου. Ο πλήρης ψηφιακός έλεγχος είναι μια νέα τάση ανάπτυξης που έχει εφαρμοστεί σε πολλές συσκευές μετατροπής ισχύος. Ωστόσο, στο παρελθόν, η εφαρμογή ψηφιακού ελέγχου ήταν σχετικά περιορισμένη στους μετατροπείς DC/DC. Με τα χρόνια, αναπτύχθηκαν τσιπ πλήρως ψηφιακού ελέγχου υψηλής απόδοσης για μεταγωγή τροφοδοτικών και το κόστος έχει επίσης μειωθεί σε σχετικά λογικό επίπεδο. Πολλές εταιρείες στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν αναπτύξει και κατασκευάσει ψηφιακά τσιπ ελέγχου και λογισμικό για μετατροπείς μεταγωγέων. Το πλεονέκτημα του πλήρως ψηφιακού ελέγχου είναι ότι τα ψηφιακά σήματα μπορούν να βαθμονομηθούν σε μικρότερες ποσότητες από τα μικτά αναλογικά ψηφιακά σήματα, και η τιμή του τσιπ είναι επίσης φθηνότερη. Το σφάλμα ανίχνευσης ρεύματος μπορεί να διορθωθεί με ακρίβεια ψηφιακά, καθιστώντας την ανίχνευση τάσης πιο ακριβή. Μπορεί να επιτύχει γρήγορο και ευέλικτο σχεδιασμό ελέγχου.