1. Co je to spínaný zdroj?
Spínaný zdroj je druh napájecího zdroje, který využívá moderní technologii výkonové elektroniky k řízení časového poměru zapnutí a vypnutí pro udržení stabilního výstupního napětí. Spínané napájecí zdroje se obecně skládají z řídicích integrovaných obvodů s pulzně šířkovou modulací (PWM) a MOSFETů.
Spínaný zdroj je relativní k lineárnímu napájecímu zdroji. Jeho vstupní svorka přímo usměrňuje střídavý proud na stejnosměrný proud a poté působením vysokofrekvenčního oscilačního obvodu se spínací trubice používá k ovládání zapínání a vypínání proudu za vzniku vysokofrekvenčního pulzního proudu. Pomocí induktorů (vysokofrekvenčních transformátorů) je vyveden stabilní nízkonapěťový stejnosměrný proud.
Protože velikost magnetického jádra transformátoru je nepřímo úměrná druhé mocnině pracovní frekvence spínaného zdroje, čím vyšší frekvence, tím menší jádro. Tímto způsobem lze výrazně snížit transformátor a snížit hmotnost a objem napájecího zdroje. A protože přímo řídí stejnosměrný proud, je účinnost tohoto zdroje mnohem vyšší než u lineárního zdroje. Šetří se tak energie, a proto je mezi lidmi oblíben. Ale má také nedostatky, to znamená, že okruh je komplikovaný, údržba je obtížná a znečištění okruhu je vážné. Zdroj je hlučný a není vhodný pro některé nízkošumové obvody.
2. Charakteristika spínaných zdrojů
Spínané napájecí zdroje se obecně skládají z řídicích integrovaných obvodů s pulzně šířkovou modulací (PWM) a MOSFETů. S rozvojem a inovacemi technologie výkonové elektroniky je proudový spínaný zdroj široce používán téměř ve všech elektronických zařízeních především díky svým malým rozměrům, nízké hmotnosti a vysoké účinnosti a jeho význam je evidentní.
Za třetí, klasifikace spínaných zdrojů napájení
Podle způsobu zapojení spínacího zařízení do obvodu lze spínaný zdroj rozdělit do tří kategorií: sériový spínaný zdroj, paralelní spínaný zdroj a transformátorový spínaný zdroj.
Mezi nimi lze spínaný zdroj transformátorového typu dále rozdělit na: push-pull, poloviční můstek, plný můstek atd. Podle buzení transformátoru a fáze výstupního napětí jej lze rozdělit na : dopředný typ, typ zpětného buzení, typ s jedním buzením a typ s dvojitým buzením.
Za čtvrté, rozdíl mezi spínaným zdrojem a běžným zdrojem napájení
Běžné napájecí zdroje jsou obecně lineární napájecí zdroje a lineární napájecí zdroje se týkají napájecího zdroje, ve kterém pracuje trubice regulátoru v lineárním stavu. Jiné je to však u spínaného napájení. Spínací elektronka (ve spínaném zdroji obecně nazýváme nastavovací elektronka jako spínací elektronka) pracuje ve dvou stavech: zapnuto-odpor je velmi malý a vypnutý-odpor je velmi vysoký. velký.
Spínaný zdroj je relativně nový typ napájecího zdroje. Má výhody vysoké účinnosti, nízké hmotnosti, zvýšení a snížení napětí a vysokého výstupního výkonu. Ale protože obvod pracuje ve stavu spínače, šum je poměrně velký.
5. Příklady: spínací napájecí zdroj
Pojďme' krátce pohovořit o pracovním principu snižujícího spínaného zdroje: obvod se skládá ze spínačů (triody nebo elektronky s efektem pole ve skutečném obvodu), volnoběžných diod, induktorů akumulace energie, filtračních kondenzátorů , atd.
Když je spínač sepnutý, napájecí zdroj dodává energii zátěži přes spínač a induktor a ukládá část elektrické energie do induktoru a kondenzátoru. Díky vlastní indukčnosti induktoru se proud po zapnutí spínače zvyšuje relativně pomalu, to znamená, že výstup nemůže okamžitě dosáhnout hodnoty napájecího napětí.
Po určité době se spínač vypne. Vzhledem k vlastní indukčnosti induktoru (lze názorněji uvažovat, že proud v induktoru má setrvačný účinek) zůstane proud v obvodu nezměněn, to znamená, že bude dále téci zleva doprava. Tento proud protéká zátěží, vrací se ze zemnicího vodiče, teče k anodě volnoběžné diody, prochází diodou a vrací se na levý konec induktoru, čímž tvoří smyčku.
Výstupní napětí lze ovládat řízením času, kdy je spínač sepnut a rozepnut (tj. PWM-pulzní šířková modulace). Pokud je detekováno výstupní napětí pro řízení doby zapnutí a vypnutí, aby se výstupní napětí udrželo konstantní, dosáhne se tím účelu stabilizace napětí.
Běžný zdroj a spínaný zdroj jsou stejné v tom, že všechny mají regulátory napětí, které pro regulaci napětí využívají princip zpětné vazby. Rozdíl je v tom, že spínané zdroje používají pro nastavení spínací elektronky, zatímco běžné zdroje obecně využívají k nastavení lineární zesilovací plochu triody. Ve srovnání s tím je spotřeba spínaného zdroje nízká, rozsah použití střídavého napětí je široký a koeficient zvlnění výstupního DC je lepší. Nevýhodou je rušení spínacího impulsu.
Hlavní pracovní princip běžného polomůstkového spínaného zdroje spočívá v tom, že spínací elektronky horního můstku a spodního můstku (spínací elektronka je VMOS, když je frekvence vysoká) se zapínají postupně. Nejprve proud protéká horní spínací trubkou můstku a akumulační funkce induktoru se používá ke shromažďování elektrické energie. V cívce se nakonec vypne trubka spínače horního můstku a zapne se trubka spínače spodního můstku. Indukční cívka a kondenzátor nadále dodávají energii ven. Poté vypněte trubku spínače spodního můstku, poté zapněte horní můstek, aby vstoupil proud, a opakujte tento způsob. Protože se obě spínací trubice zapínají a vypínají střídavě, nazývá se to spínaný zdroj.
Lineární napájení je jiné. Protože nedochází k žádnému zásahu spínače, vodovodní potrubí odvádělo vodu. Pokud je ho příliš mnoho, vyteče. To je to, co často vidíme, že některé trubice regulátoru lineárního napájení generují velké množství tepla. Nevyčerpatelná elektrická energie se celá přemění na tepelnou energii. Z tohoto pohledu je konverzní účinnost lineárního zdroje velmi nízká a při vysokém žáru se životnost součástky zákonitě sníží, což ovlivní efekt konečného použití.
Šest. Hlavní rozdíly: pracovní metody
Elektronka pro nastavení výkonu lineárního napájecího zdroje pracuje vždy v oblasti zesilovače a protékající proud je kontinuální. Vzhledem k velké ztrátě výkonu na nastavovací trubici je zapotřebí větší trubka pro nastavení výkonu a je instalován velký radiátor. Teplo je vážné a účinnost je velmi nízká, obecně 40% až 60% (nutno říci, že je to velmi lineární napájení).
Pracovní metoda lineárního napájení vyžaduje zařízení snižující napětí pro změnu z vysokého napětí na nízké napětí. Obecně se jedná o transformátor, ale existují i jiné typy, jako jsou napájecí zdroje KX, které jsou pak usměrněny na výstup stejnosměrného napětí. Tímto způsobem je objem také velký, relativně těžký, nízká účinnost a velký vývin tepla; ale má také výhody: malé zvlnění, dobrá rychlost nastavení, malé vnější rušení, vhodné pro použití s analogovými obvody/různými zesilovači atd.
Výkonové zařízení spínaného zdroje pracuje ve spínaném stavu. Při úpravě napětí se energie dočasně ukládá přes indukční cívku, takže její ztráta je malá, účinnost je vysoká a požadavek na odvod tepla je nízký, ale má transformátor a indukčnost pro akumulaci energie. Rovněž jsou kladeny vyšší požadavky na použití materiálů s nízkou ztrátou a vysokou propustností. Jeho transformátor je jen malé slovo. Celková účinnost se pohybuje mezi 80 % a 98 %. Spínaný zdroj má vysokou účinnost, ale malé rozměry, ale ve srovnání s lineárním zdrojem je jeho zvlnění a míra přizpůsobení napětí a proudu do určité míry snížena.