Impulsinio maitinimo šaltinio veikimo pricipas 2011.07.02 at 19:10

Nieko įdomaus parašyt kol kas nepavyksta, visi projektai laukia eilėje, kol pagaliau Eagle’as teisingai susibendraus su CopperCAD’u o tas su CNC staklėm. Kol kas trumpai apie tai, kaip veikia impulsinis maitinimo šaltinis. Supaprastinta, beveik blokinė schema:

Pirmoji dalis susideda iš lygintuvo (tiltelio, keturių diodų) ir kondensatoriaus, kuris dar sumažina įtampos svyravimą. Impulsiniame maitinimo šaltinyje, kaip raktai naudojami tranzistoriai, kurių darbas valdomas generatoriumi GEN. Valdantis generatorius realizuojamas keletu būdų, pigiausias ir paprasčiausias – TL494 mikroschema. Generuojami atitinkamo dažnio stačiakampiai impulsai atidarinėja tranzistorių, taigi pirminė transformatoriaus apvija maitinama stačiakampe įtampa. Šitoje vietoje turbūt reikia paminėti tris magiškas raides – PWM. Impulsų dažnis yra daug didesnis nei tinklo dažnis (paprastai nuo keliasdešimt KHz iki kelių MHz). Įtampa iš antrinės apvijos eina į lygintuvinį diodą, išėjime turim tik norimą įtampą, o dažnis lygus pirminės dažniui. Įtampos svyravimas dar sumažinamas kondensatoriumi ir droseliu. Transformatoriuose dažnai naudojamos kelios antrinės apvijos, taip gaunant keletą išėjimo įtampų:

Paveiksliukas nupaišytas po kažkokio ATX maitinimo šaltinio skerstuvių.

Yra tokios impulsinių maitinimo šaltinių topologijos (nufirfinta iš http://www.smps.us/topologies.html#selection):

 

Converter
topology
Diagram DC
transferfunction

(Vout/Vin)

Maxswitch

voltage

Peak switch current Maxrectifier voltage Averagerectifier current Switch
utilizationratio (SUR)

NON-ISOLATING CONVERTERS

Buck Buck converter diagram D(0<D<1) Vin Iout Vin Iout×D Vout/Vin
Boost Boost converter diagram 1/(1-D)(0<D<1) Vout Iout×Vout
/Vin
Vout Iout Vin/Vout
Flyback
(inverting) or
buck-boost
Buckboost diagram -D/(1-D)(0<D<1) Vin+|Vout| Iout×(1+|Vout|/Vin) Vin+|Vout| Iout |Vout|/Vin
Ćuk Cuk converter diagram -D/(1-D)(0<D<1) Vin+|Vout| Iout×(1+|Vout|/Vin) Vin+|Vout| Iout |Vout|/Vin
Sepic Sepic converter diagram D/(1-D)(0<D<1) Vin+Vout Iout Vin+Vout Iout Vout/(Vin+Vout)

ISOLATING CONVERTERS

Flyback Flyback converter diagram √(2Pout×LpF/Vin)

(0<D<1)

Vin+Vout×(Np/Ns) D×Vin/Lp×F Vout+ (Vin×Ns/Np) Iout
2-switchflyback 2-switch flyback converter diagram √(2Pout×LpF/Vin)

(0<D<0.5)

Vin D×Vin/Lp×F Vout+
(Vin×Ns/Np)
Iout D/4
Forward Forward converter diagram Ns/Np×D(0<D<0.5) 2×Vin Iout×Ns/Np Vin×Ns/Np D1:
Iout×DD2:

Iout(1-D)

Vout/2Vin
×Ns/Np
2-switchforward 2-switch converter diagram Ns/Np×D(0<D<0.5) Vin Iout×Ns/Np Vin×Ns/Np D1:
Iout×DD2:

Iout(1-D)

Vout/2Vin
×Ns/Np
Activeclamp

forward

Active clamp forward converter diagram Ns/Np×D(0<D<1) Vin/(1-D) Iout×Ns/Np Vin×Ns/Np D1:
Iout×DD2:

Iout(1-D)

Vout/Vin×
(1-Vout×Np/ Vin×Ns)
Half-bridge Half-bridge converter diagram Ns/Np×D(0<D<0.5) Vin Iout×Ns/Np Vin×Ns/Np 0.5×Iout Vout/2Vin
×Ns/Np
Push-pull Push pull converter diagram 2Ns/Np×D(D<0.5) 2×Vin Iout×Ns/Np 2Vin×Ns/Np 0.5×Iout Vout/4Vin
×Ns/Np
Full
bridge
Full bridge converter diagram 2Ns/Np×D(0<D<0.5) Vin Iout×Ns/Np 2Vin×Ns/Np 0.5×Iout Vout/2Vin
×Ns/Np
Phase
shiftedfull bridge
Phase shifted ZVT converter diagram 2Ns/Np×D(0<D<0.5) Vin Iout×Ns/Np Vin×Ns/Np 0.5×Iout Vout/2Vin
×Ns/Np
Notes:1. All formulas are given for ideal circuits. Ripple currents, voltage spikes, diodes voltage drop and power losses are excluded.

2. Flyback equations are given for discontinuous mode of operation.

3. SUR is total switch utilization ratio defined as SUR=Pout/n×Vmax×Imax, where n- the number of power switches in the circuit, Vmax and Imax- their peak voltage and current.

Tuo pačiu ir užduotis – kokios topologijos yra paveiksliukas viršuje ir čia:


Impulsinių maitinimo šaltinių privalumai – didelė galia esant nedideliems gabaritams ir svoriui, nebijo trumpo jungimo,  turi įtampos tiekimo kontrolės sistemas, atsparūs tinklo trukdžiams.

 

Minusai paprasti – blogai suprojektuotas ar surinktas impulsekas triukšmauja aukštu dažniu tinkle, dėl to gali dirbti nestabiliai. Reikia daugiau detalių nei transformatoriniams maitinimo šaltiniams, dėl ko mažos galios impulsekai brangesni už transformatorinius.

Leave a Reply

*