Furnizimet e ndërprerjes me energji elektrike. Avantazhi i ndërrimit të furnizimit me energji elektrike mbi ato lineare

Furnizimet me energji komutuese (SMPS) janë më të përdorurat sot dhe përdoren me sukses në të gjitha pajisjet moderne radio-elektronike.

Figura 3 tregon një bllok diagram të një furnizimi me energji komutuese të bërë sipas një qarku tradicional. Emrat e këtyre nyjeve zbulojnë qëllimin e tyre dhe nuk kanë nevojë për shpjegim. Komponentët kryesorë të qarkut primar janë: filtri i hyrjes, ndreqësi i tensionit të rrjetit dhe konverteri i tensionit të furnizimit të korrigjuar HF me transformator.

Filtri i ndreqësit të linjës

Transformator

Konvertuesi RF

Ndreqës dytësor

Filtri i hyrjes

Figura 3 - Blloku i një furnizimi me puls

Parimi kryesor që qëndron në themel të punës së IIP është transformimi i rrjetit Tensioni AC 220 volt dhe një frekuencë prej 50 Hz në një tension të alternuar drejtkëndor me frekuencë të lartë, i cili shndërrohet në vlerat e kërkuara, korrigjohet dhe filtrohet.

Konvertimi kryhet duke përdorur një transistor të fuqishëm që funksionon në modalitetin e ndërprerës dhe një transformator pulsi, së bashku duke formuar një qark konvertues RF. Sa i përket dizajnit të qarkut, ekzistojnë dy opsione të mundshme të konvertuesit: e para është bërë sipas një qarku vetë-oshilator pulsi (për shembull, ky është përdorur në UPS-të e televizorëve) dhe i dyti me kontrollin e jashtëm(përdoret në shumicën e pajisjeve moderne radio-elektronike).

Meqenëse frekuenca e konvertuesit zakonisht zgjidhet nga 18 në 50 kHz, dimensionet e transformatorit të pulsit, dhe, rrjedhimisht, i gjithë furnizimi me energji elektrike, janë mjaft kompakt, gjë që është një parametër i rëndësishëm për një diagram të thjeshtuar të një impulsi konverteri me kontroll të jashtëm është paraqitur në figurën 4.

Figura 4 - Diagram skematik furnizimi me energji pulsi me një njësi furnizimi me energji.

Konvertuesi është bërë në tranzistor VT1 dhe transformator T1. Tensioni i rrjetit furnizohet përmes filtrit të rrjetit (SF) në ndreqësin e rrjetit (SV), ku korrigjohet, filtrohet nga kondensatori i filtrit (SF) dhe përmes mbështjelljes W1 të transformatorit T1 furnizohet në kolektorin e tranzitorit. VT1. Kur një impuls drejtkëndor aplikohet në qarkun bazë të tranzistorit, transistori hapet dhe një rrymë në rritje rrjedh përmes tij I j E njëjta rrymë do të rrjedhë nëpër mbështjelljen W1 të transformatorit T1, e cila do të çojë në rritjen e fluksit magnetik në bërthamën e transformatorit, ndërkohë që një emf vetë-induktiv induktohet në mbështjelljen dytësore W2 të transformatorit. Në fund të fundit, një tension pozitiv do të shfaqet në daljen e diodës VD. Për më tepër, nëse rrisim kohëzgjatjen e pulsit të aplikuar në bazën e tranzistorit VT1, tensioni në qarkun sekondar do të rritet, sepse do të lirohet më shumë energji dhe nëse kohëzgjatja zvogëlohet, tensioni do të ulet në përputhje me rrethanat. Kështu, duke ndryshuar kohëzgjatjen e pulsit në qarkun bazë të transistorit, ne mund të ndryshojmë tensionet e daljes së mbështjelljes dytësore T1, dhe për këtë arsye të stabilizojmë tensionet e daljes së furnizimit me energji elektrike. E vetmja gjë që nevojitet për këtë është një qark që do të gjenerojë impulse të ndezjes dhe do të kontrollojë kohëzgjatjen e tyre (gjerësi gjeografike). Një kontrollues PWM përdoret si qark i tillë. PWM – modulimi i gjerësisë së pulsit.

Për të stabilizuar tensionet e daljes së UPS-së, qarku i kontrolluesit PWM "duhet të dijë" madhësinë e tensioneve të daljes. Për këto qëllime, përdoret një zinxhir (ose zinxhir) gjurmues reagime), i bërë në optobashkues U1 dhe rezistencë R2. Një rritje e tensionit në qarkun sekondar të transformatorit T1 do të çojë në një rritje të intensitetit të rrezatimit LED, dhe për rrjedhojë një ulje të rezistencës së bashkimit të fototransistorit (pjesë e optobashkuesit U1). E cila nga ana tjetër do të çojë në një rritje të rënies së tensionit në të gjithë rezistencën R2, e cila është e lidhur në seri me fototransistorin dhe një ulje të tensionit në pinin 1 të kontrolluesit PWM. Një rënie e tensionit bën që qarku logjik i përfshirë në kontrolluesin PWM të rrisë kohëzgjatjen e pulsit derisa voltazhi në pinin e parë të korrespondojë me parametrat e specifikuar. Kur voltazhi zvogëlohet, procesi kthehet mbrapsht.

UPS përdor dy parime për zbatimin e qarqeve gjurmuese - "direkte" dhe "indirekte". Metoda e përshkruar më sipër quhet "e drejtpërdrejtë", pasi voltazhi i reagimit hiqet drejtpërdrejt nga ndreqësi sekondar. Me gjurmimin "indirekt", voltazhi i reagimit hiqet nga dredha-dredha shtesë e transformatorit të pulsit (Figura 5).

Figura 5 - Diagrami skematik i një furnizimi me energji pulsi me një njësi furnizimi me energji.

Një ulje ose rritje e tensionit në mbështjelljen W2 do të çojë në një ndryshim të tensionit në mbështjelljen W3, i cili aplikohet gjithashtu përmes rezistencës R2 në pinin 1 të kontrolluesit PWM.

Mbrojtje SMPS kundër qarkut të shkurtër.

Qark i shkurtër (qark i shkurtër) në Ngarkesa UPS. Në këtë rast, e gjithë energjia e furnizuar në qarkun sekondar të UPS-së do të humbasë dhe voltazhi i daljes do të jetë pothuajse zero. Prandaj, qarku i kontrolluesit PWM do të përpiqet të rrisë kohëzgjatjen e pulsit në mënyrë që të rrisë nivelin e këtij tensioni në vlerën e duhur. Si rezultat, transistori VT1 do të mbetet i hapur më gjatë dhe më gjatë, dhe rryma që rrjedh përmes tij do të rritet. Në fund të fundit, kjo do të çojë në dështimin e këtij transistori. UPS siguron mbrojtje për transistorin e konvertuesit nga mbingarkesat aktuale në situata të tilla emergjente. Ai bazohet në një rezistencë Rprotect, të lidhur në seri me qarkun përmes të cilit rrjedh rryma e kolektorit Ik. Një rritje në rrymën Ik që rrjedh përmes tranzistorit VT1 do të çojë në një rritje të rënies së tensionit në këtë rezistencë, dhe, rrjedhimisht, tensioni i furnizuar në pinin 2 të kontrolluesit PWM gjithashtu do të ulet. Kur ky tension bie në një nivel të caktuar, i cili korrespondon me rrymën maksimale të lejuar të tranzistorit, qarku logjik i kontrolluesit PWM do të ndalojë gjenerimin e pulseve në pinin 3 dhe furnizimi me energji elektrike do të shkojë në modalitetin e mbrojtjes ose, me fjalë të tjera, do të kthehet fikur.

Si përfundim, është e nevojshme të ndalemi në detaje në avantazhet e UPS-së. Siç është përmendur tashmë, frekuenca e konvertuesit të pulsit është mjaft e lartë, dhe për këtë arsye, dimensionet e përgjithshme të transformatorit të pulsit janë zvogëluar, që do të thotë, sado paradoksale që mund të tingëllojë, kostoja e UPS-së është më e vogël se ajo e një fuqie tradicionale. furnizim sepse më pak konsum metalik për bërthamën magnetike dhe bakër për mbështjelljet, edhe pse numri i pjesëve në UPS rritet. Një avantazh tjetër i UPS-së është kapaciteti i vogël i kondensatorit të filtrit ndreqës dytësor në krahasim me një furnizim konvencional me energji elektrike. Zvogëlimi i kapacitetit u bë i mundur duke rritur frekuencën. Dhe së fundi, efikasiteti i një furnizimi me energji komutuese arrin 80%. Kjo për faktin se UPS-ja konsumon energji nga rrjeti elektrik vetëm kur transistori i konvertuesit është i hapur kur është i mbyllur, energjia transferohet në ngarkesë për shkak të shkarkimit të kondensatorit të filtrit të qarkut sekondar;

Disavantazhet përfshijnë rritjen e kompleksitetit të qarkut UPS dhe një rritje të zhurmës së pulsit të emetuar nga UPS. Rritja e ndërhyrjes është për shkak të faktit se transistori i konvertuesit funksionon në modalitetin e ndërprerësit. Në këtë mënyrë, transistori është një burim i zhurmës së pulsit që ndodh gjatë proceseve kalimtare të tranzitorit. Ky është një disavantazh i çdo transistori që funksionon në modalitetin e kalimit. Por nëse transistori funksionon me tensione të ulëta (për shembull, logjika e tranzitorit me një tension prej 5 V), ky nuk është problem në rastin tonë, voltazhi i aplikuar në kolektorin e tranzitorit është afërsisht 315 V. Për të luftuar këtë ndërhyrje, UPS përdor filtra më komplekse të qarqeve të rrjetit sesa në një furnizim konvencional me energji elektrike.

Shtrirja e aplikimit të furnizimit me energji komutuese në jetën e përditshme po zgjerohet vazhdimisht. Burime të tilla përdoren për të fuqizuar të gjitha pajisjet moderne shtëpiake dhe kompjuterike, për të zbatuar furnizime me energji të pandërprerë, karikuesit për bateritë për qëllime të ndryshme, zbatimi i sistemeve të ndriçimit me tension të ulët dhe për nevoja të tjera.

Në disa raste, blerja e një furnizimi me energji të gatshme nuk është shumë e pranueshme nga pikëpamja ekonomike ose teknike dhe montimi i një burimi komutues. me duart e miaështë mënyra më e mirë për të dalë nga kjo situatë. Ky opsion është thjeshtuar nga disponueshmëria e gjerë e modernes baza e elementit me çmime të ulëta.

Më të njohurat në jetën e përditshme janë burimet pulsuese të mundësuara nga rrjet standard rrymë alternative dhe një dalje të fuqishme të tensionit të ulët. Diagrami bllok i një burimi të tillë është paraqitur në figurë.

Ndreqësi i rrjetit CB konverton tensionin alternativ të rrjetit të furnizimit në tension të drejtpërdrejtë dhe zbut valëzimet e tensionit të korrigjuar në dalje. Konvertuesi VChP me frekuencë të lartë konverton tensionin e korrigjuar në tension alternativ ose njëpolar, i cili ka formën e pulseve drejtkëndore të amplitudës së kërkuar.

Më pas, ky tension, drejtpërdrejt ose pas korrigjimit (VN), furnizohet me një filtër zbutës, në daljen e të cilit është lidhur një ngarkesë. VChP kontrollohet nga një sistem kontrolli që merr një sinjal reagimi nga ndreqësi i ngarkesës.

Kjo strukturë e pajisjes mund të kritikohet për shkak të pranisë së disa fazave të konvertimit, gjë që zvogëlon efikasitetin e burimit. Sidoqoftë, me zgjedhjen e saktë të elementeve gjysmëpërçues dhe llogaritjen dhe prodhimin me cilësi të lartë të njësive dredha-dredha, niveli i humbjeve të energjisë në qark është i ulët, gjë që lejon marrjen e vlerave reale të efikasitetit mbi 90%.

Diagramet skematike të furnizimit me energji komutuese

Zgjidhjet për blloqet strukturore përfshijnë jo vetëm arsyetimin për zgjedhjen e opsioneve të zbatimit të qarkut, por edhe rekomandime praktike duke zgjedhur elementet kryesore.

Për të korrigjuar tensionin e rrjetit njëfazor, përdorni një nga tre skemat klasike të paraqitura në figurë:

• gjysmë valë;
• zero (valë e plotë me një pikë mes);
• urë me gjysmë valë.

Secila prej tyre ka avantazhe dhe disavantazhe që përcaktojnë fushën e aplikimit.

Qarku gjysmëvalë Karakterizohet nga lehtësia e zbatimit dhe një numër minimal i përbërësve gjysmëpërçues. Disavantazhet kryesore të një ndreqësi të tillë janë një sasi e konsiderueshme e valëzimit të tensionit të daljes (në atë të korrigjuar ka vetëm një gjysmë valë të tensionit të rrjetit) dhe një koeficient të ulët korrigjimi.

Faktori i korrigjimit Kv përcaktohet nga raporti i tensionit mesatar në daljen e ndreqësit Udк vlera efektive e tensionit të rrjetit fazor Uph.

Për një qark gjysmëvalë, Kv = 0,45.

Për të zbutur valëzimin në daljen e një ndreqësi të tillë, nevojiten filtra të fuqishëm.

Qarku zero ose me valë të plotë me pikën e mesit, megjithëse kërkon dyfishin e numrit të diodave ndreqës, megjithatë, ky disavantazh kompensohet kryesisht nga niveli më i ulët i valëzimit të tensionit të korrigjuar dhe një rritje në koeficientin e korrigjimit në 0.9.

Disavantazhi kryesor i një skeme të tillë për përdorim në kushte shtëpiake është nevoja për të organizuar pikën e mesit të tensionit të rrjetit, që nënkupton praninë e një transformatori të rrjetit. Dimensionet dhe pesha e tij rezultojnë të jenë të papajtueshme me idenë e një burimi pulsi shtëpiak të përmasave të vogla.

Qarku i urës me valë të plotë korrigjimi ka të njëjtët tregues për sa i përket nivelit të valëzimit dhe koeficientit të korrigjimit si qarku zero, por nuk kërkon lidhje rrjeti. Kjo gjithashtu kompenson pengesën kryesore - numrin e dyfishuar të diodave ndreqës, si në aspektin e efikasitetit ashtu edhe në kosto.

Për të zbutur valëzimet e tensionit të korrigjuar, zgjidhja më e mirë është përdorimi i një filtri kapacitiv. Përdorimi i tij ju lejon të rritni vlerën e tensionit të korrigjuar në vlerën e amplitudës së rrjetit (në Uph = 220V Ufm = 314V). Disavantazhet e një filtri të tillë konsiderohen të jenë sasi të mëdha rrymat e pulsit elementet ndreqës, por kjo pengesë nuk është kritike.

Zgjedhja e diodave ndreqës kryhet sipas rrymës mesatare përpara Ia dhe tensionit maksimal të kundërt U BM.

Duke marrë vlerën e koeficientit të valëzimit të tensionit të daljes Kp = 10%, marrim vlerën mesatare të tensionit të korrigjuar Ud = 300V. Duke marrë parasysh fuqinë e ngarkesës dhe efikasitetin e konvertuesit RF (për llogaritjen, merret 80%, por në praktikë do të jetë më e lartë, kjo do të lejojë një diferencë).

Ia është rryma mesatare e diodës ndreqës, Рн është fuqia e ngarkesës, η është efikasiteti i konvertuesit HF.

Maksimumi tension i kundërt Elementi ndreqës nuk e kalon vlerën e amplitudës së tensionit të rrjetit (314V), gjë që lejon përdorimin e komponentëve me vlerë U BM =400V me një diferencë të konsiderueshme. Mund të përdorni si dioda diskrete ashtu edhe ura ndreqëse të gatshme nga prodhues të ndryshëm.

Për të siguruar një valëzim të caktuar (10%) në daljen e ndreqësit, kapaciteti i kondensatorëve të filtrit merret në masën 1 μF për 1 W të fuqisë dalëse. Janë përdorur kondensatorë elektrolitikë me një tension maksimal të paktën 350 V. Filtroni kontejnerët për kapacitete të ndryshme janë dhënë në tabelë.

Konvertuesi me frekuencë të lartë: funksionet dhe qarqet e tij

Konvertuesi me frekuencë të lartë është një konvertues ndërprerës me një cikël ose me shtytje (inverter) me një transformator pulsi. Variantet e qarqeve të konvertuesit RF janë paraqitur në figurë.

Qarku me një skaj. Pavarësisht nga numri minimal i elementeve të fuqisë dhe lehtësia e zbatimit, ai ka disa disavantazhe.

1. Transformatori në qark funksionon në një lak privat të histerezës, i cili kërkon një rritje në madhësinë e tij dhe fuqinë e përgjithshme;
2. Për të siguruar fuqinë e daljes, është e nevojshme të merret një amplitudë e konsiderueshme e rrymës së pulsit që rrjedh nëpër çelësin gjysmëpërçues.

Qarku ka gjetur aplikimin e tij më të madh në pajisjet me fuqi të ulët, ku ndikimi i këtyre disavantazheve nuk është aq i rëndësishëm.

Për të ndryshuar ose instaluar vetë një matës të ri, nuk kërkohen aftësi të veçanta. Zgjedhja e duhur do të sigurojë matjen e saktë të konsumit aktual dhe do të rrisë sigurinë e rrjetit tuaj elektrik të shtëpisë.

Në kushtet moderne të sigurimit të ndriçimit si brenda ashtu edhe jashtë, sensorët e lëvizjes përdoren gjithnjë e më shumë. Kjo jo vetëm që shton rehati dhe komoditet në shtëpitë tona, por gjithashtu na lejon të kursejmë ndjeshëm. Ju mund të gjeni këshilla praktike për zgjedhjen e vendndodhjes së instalimit dhe diagramet e lidhjes.

Qarku i shtytjes me pikën e mesme të transformatorit (shtytje-tërheqje). Ai mori emrin e tij të dytë nga versioni anglisht (push-pull) i përshkrimit të punës. Qarku është i lirë nga disavantazhet e versionit me një cikël, por ka të vetin - një dizajn të ndërlikuar të transformatorit (kërkohet prodhimi i seksioneve identike të mbështjelljes parësore) dhe kërkesa të rritura për tension maksimalçelësat. Përndryshe, zgjidhja meriton vëmendje dhe përdoret gjerësisht në furnizimin me energji komutuese, të bëra me dorë dhe jo vetëm.

Qarku i gjysmë urës me shtytje-tërheqje. Parametrat e qarkut janë të ngjashëm me qarkun me një pikë mes, por nuk kërkon një konfigurim kompleks të mbështjelljes së transformatorit. Disavantazhi i qenësishëm i qarkut është nevoja për të organizuar pikën e mesme të filtrit ndreqës, i cili sjell një rritje katërfish të numrit të kondensatorëve.

Për shkak të lehtësisë së tij të zbatimit, qarku përdoret më gjerësisht në furnizimin me energji komutuese me fuqi deri në 3 kW. Në kapacitete të larta kostoja e kondensatorëve të filtrit bëhet në mënyrë të papranueshme e lartë në krahasim me çelsat e inverterit gjysmëpërçues, dhe qarku i urës rezulton të jetë më fitimprurës.

Qarku i urës me shtytje-tërheqje. Parametrat janë të ngjashëm me qarqet e tjera shtytëse, por nuk ka nevojë të krijohen "pika të mesme" artificiale. Çmimi për këtë është dyfishi i numrit të ndërprerësve të energjisë, i cili është i dobishëm nga pikëpamja ekonomike dhe teknike për ndërtimin e fuqishëm. burimet e pulsit.

Zgjedhja e ndërprerësve të inverterit kryhet sipas amplitudës së rrymës së kolektorit (kullimit) I KMAX dhe tensionit maksimal kolektor-emiter U KEMAKH. Për llogaritjen, përdoret fuqia e ngarkesës dhe raporti i transformimit të transformatorit të pulsit.

Sidoqoftë, së pari është e nevojshme të llogaritet vetë transformatori. Transformatori i pulsit është bërë në një bërthamë të bërë prej ferrit, permalloy ose hekur transformator të përdredhur në një unazë. Për fuqi deri në disa kW, bërthamat e ferritit të llojit unazë ose në formë W janë mjaft të përshtatshme. Transformatori llogaritet në bazë të fuqisë së kërkuar dhe frekuencës së konvertimit. Për të eliminuar shfaqjen e zhurmës akustike, këshillohet që frekuenca e konvertimit të zhvendoset jashtë diapazonit audio (bëjeni mbi 20 kHz).

Duhet mbajtur mend se në frekuencat afër 100 kHz, humbjet në bërthamat magnetike të ferritit rriten ndjeshëm. Llogaritja e vetë transformatorit nuk është e vështirë dhe mund të gjendet lehtësisht në literaturë. Disa rezultate për fuqi të ndryshme burimore dhe qarqe magnetike janë dhënë në tabelën më poshtë.

Llogaritja është bërë për një frekuencë konvertimi prej 50 kHz. Vlen të përmendet se kur funksionon në frekuenca të larta, ka një efekt të zhvendosjes së rrymës në sipërfaqen e përcjellësit, gjë që çon në një ulje zonë efektive mbështjellje Për të parandaluar këtë lloj telashe dhe për të zvogëluar humbjet në përcjellës, është e nevojshme të bëhet një dredha-dredha e disa përcjellësve të një seksion kryq më të vogël. Në një frekuencë prej 50 kHz, diametri i lejuar i telit të mbështjelljes nuk kalon 0,85 mm.

Duke ditur fuqinë e ngarkesës dhe raportin e transformimit, mund të llogarisni rrymën në mbështjelljen parësore të transformatorit dhe rrymën maksimale të kolektorit të ndërprerësit të energjisë. Tensioni në tranzistor në gjendje të mbyllur zgjidhet më i lartë se tensioni i korrigjuar i furnizuar në hyrjen e konvertuesit RF me njëfarë diferencë (U KEMAKH >=400V). Bazuar në këto të dhëna, zgjidhen çelësat. Aktualisht opsioni më i mirëështë përdorimi i tranzistorëve të fuqisë IGBT ose MOSFET.

Për diodat ndreqës në anën dytësore, duhet të ndiqet një rregull - frekuenca maksimale e tyre e funksionimit duhet të kalojë frekuencën e konvertimit. Përndryshe, efikasiteti i ndreqësit të daljes dhe i konvertuesit në tërësi do të ulet ndjeshëm.

Video rreth krijimit të një pajisjeje të thjeshtë të furnizimit me puls

Ndërrimi i furnizimit me energji elektrike- Kjo sistemi inverter, në të cilën voltazhi AC i hyrjes korrigjohet, dhe më pas voltazhi DC që rezulton konvertohet në pulse Frekuencë e lartë dhe caktoni ciklin e punës, të cilat zakonisht furnizohen me një transformator pulsi.

Transformatorët e pulsit prodhohen sipas të njëjtit parim si transformatorët me frekuencë të ulët, vetëm thelbi nuk është çeliku (pllaka çeliku), por materiale feromagnetike - bërthama ferrit.

Oriz. Si funksionon një furnizim me energji komutuese?

Ndërrimi i tensionit të daljes së furnizimit me energji elektrike stabilizuar, kjo bëhet përmes reagimeve negative, të cilat ju mundësojnë të mbani tensioni i daljes në të njëjtin nivel edhe kur ndryshon tensioni i hyrjes dhe fuqia e ngarkesës në dalje të njësisë.

E kundërta lidhje negative mund të zbatohet duke përdorur një nga mbështjelljet shtesë në një transformator pulsi, ose duke përdorur një optobashkues që është i lidhur me qarqet dalëse të burimit të energjisë. Përdorimi i një optobashkues ose një prej mbështjelljeve të transformatorit ju lejon të zbatoni izolimi galvanik nga një rrjet i tensionit të alternuar.

Përparësitë kryesore të furnizimit me energji komutuese (SMPS):

• pesha e ulët e strukturës;
• madhësi të vogla;
• fuqi e lartë;
• efikasitet të lartë;
• çmim i ulët;
• stabilitet i lartë;
• gamë e gjerë e tensioneve të furnizimit;
• shumë zgjidhje përbërëse të gatshme.

Disavantazhet e SMPS përfshijnë faktin se furnizimet e tilla të energjisë janë burime ndërhyrjeje, kjo është për shkak të parimit të funksionimit të qarkut të konvertuesit. Për të eliminuar pjesërisht këtë pengesë, përdoret mbrojtja e qarkut. Gjithashtu, për shkak të këtij pengesë, në disa pajisje përdorimi të këtij lloji furnizimi me energji elektrike nuk është i mundur.

Ndërrimi i furnizimit me energji elektrike është bërë praktikisht një atribut i domosdoshëm i çdo moderneje Pajisje shtëpiake konsumi i energjisë nga rrjeti mbi 100 W. Kompjuterët, televizorët dhe monitorët bëjnë pjesë në këtë kategori.

Për të krijuar furnizime me energji komutuese, shembuj të zbatimeve specifike të të cilave do të jepen më poshtë, përdoren zgjidhje të veçanta qarkore.

Kështu, për të eliminuar përmes rrymave përmes tranzistorëve dalës të disa furnizimeve me energji komutuese, përdoret një formë e veçantë e impulseve, përkatësisht, impulse dypolare drejtkëndore me një interval kohor midis tyre.

Kohëzgjatja e këtij intervali duhet të jetë më e madhe se koha e resorbimit të bartësve të pakicës në bazën e transistorëve të daljes, përndryshe këta transistorë do të dëmtohen. Gjerësia e pulseve të kontrollit mund të ndryshohet duke përdorur reagime për të stabilizuar tensionin e daljes.

Në mënyrë tipike, për të siguruar besueshmërinë në ndërrimin e furnizimeve me energji elektrike, ato përdorin tranzistorë të tensionit të lartë, e cila për shkak të veçoritë teknologjike nuk ndryshojnë për mirë (kanë frekuencave të ulëta ndërrimi, koeficientët e ulët të transferimit të rrymës, rrymat e konsiderueshme të rrjedhjes, rënie të mëdha të tensionit në kryqëzimin e kolektorit në gjendje të hapur).

Kjo është veçanërisht e vërtetë për modelet tashmë të vjetëruara të transistorëve vendas si KT809, KT812, KT826, KT828 dhe shumë të tjerë. Vlen të thuhet se në vitet e funditështë shfaqur një zëvendësues i denjë tranzistorë bipolarë, përdoret tradicionalisht në fazat e prodhimit të furnizimit me energji komutuese.

Këta janë transistorë specialë të tensionit të lartë me efekt në terren të prodhimit vendas dhe, kryesisht, të huaj. Përveç kësaj, ka mikroqarqe të shumta për ndërrimin e furnizimit me energji elektrike.

Qarku i gjeneratorit të pulsit me gjerësi të rregullueshme

Impulset simetrike bipolare me gjerësi të rregullueshme mund të merren duke përdorur një gjenerator pulsi sipas qarkut në Fig. 1. Pajisja mund të përdoret në qarqe për rregullimin automatik të fuqisë dalëse të furnizimit me energji komutuese. Në çipin DD1 (K561LE5/K561 LAT) është montuar një gjenerator pulsi drejtkëndor me një cikël pune prej 2.

Simetria e pulseve të gjeneruara arrihet duke rregulluar rezistencën R1. Frekuenca e funksionimit gjeneratori (44 kHz), nëse është e nevojshme, mund të ndryshohet duke zgjedhur kapacitetin e kondensatorit C1.

Oriz. 1. Qarku i formësuesit të impulseve simetrike bipolare me kohëzgjatje të rregullueshme.

Krahasuesit e tensionit janë montuar në elementët DA1.1, DA1.3 (K561KTZ); në DA1.2, DA1.4 - çelësat e daljes. Hyrja e çelsave krahasuese DA1.1, DA1.3 furnizohet në antifazë përmes formimit të zinxhirëve diodë RC (R3, C2, VD2 dhe R6, SZ, VD5) pulses katrore.

Ngarkimi i kondensatorëve C2, SZ ndodh sipas një ligji eksponencial përmes R3 dhe R5, përkatësisht; shkarkimi - pothuajse menjëherë përmes diodave VD2 dhe VD5. Kur voltazhi në kondensatorin C2 ose SZ arrin pragun e funksionimit të çelsave krahasues përkatësisht DA1.1 ose DA1.3, ato ndizen, dhe rezistorët R9 dhe R10, si dhe hyrjet e kontrollit të çelësave DA1.2 dhe DA1.4, janë të lidhura me polin pozitiv të të ushqyerit burimor.

Meqenëse çelsat janë të ndezur në antifazë, një ndërrim i tillë ndodh rreptësisht një nga një, me një pauzë midis pulseve, gjë që eliminon mundësinë e kalimit të rrymës përmes ndërprerësve DA1.2 dhe DA1.4 dhe transistorëve të konvertuesit të kontrolluar prej tyre, nëse një gjeneratori i pulsit bipolar përdoret në një qark të furnizimit me energji komutuese.

Kontrolli i qetë i gjerësisë së pulsit kryhet duke aplikuar njëkohësisht një tension fillestar (fillestar) në hyrjet e krahasuesve (kondensatorët C2, SZ) nga potenciometri R5 përmes zinxhirëve rezistent ndaj diodës VD3, R7 dhe VD4, R8. Niveli maksimal i tensionit të kontrollit (gjerësia maksimale e impulsit të daljes) vendoset duke zgjedhur rezistencën R4.

Rezistenca e ngarkesës mund të lidhet duke përdorur një qark urë - midis pikës së lidhjes së elementeve DA1.2, DA1.4 dhe kondensatorëve Ca, Cb. Impulset nga gjeneratori gjithashtu mund të aplikohen në përforcues tranzistor pushtet.

Kur përdorni një gjenerator pulsi bipolar në një qark të furnizimit me energji komutuese, ndarësi rezistent R4, R5 duhet të përfshijë një element rregullues - një transistor me efekt në terren, një fotodiodë optobashkues, etj., i cili lejon, kur rryma e ngarkesës zvogëlohet / rritet, të rregulloni automatikisht gjerësinë e pulsit të gjeneruar, duke kontrolluar kështu fuqinë e konvertuesit të daljes.

Si nje shembull zbatim praktik Ne ofrojmë përshkrime dhe diagrame të disa prej tyre për ndërrimin e furnizimit me energji elektrike.

Qarku i furnizimit me energji elektrike

Ndërrimi i furnizimit me energji elektrike(Fig. 2) përbëhet nga ndreqës të tensionit të rrjetit, një oshilator kryesor, një formësues pulsi drejtkëndor me kohëzgjatje të rregullueshme, një përforcues fuqie me dy faza, ndreqës në dalje dhe një qark stabilizues të tensionit dalës.

Oscilatori kryesor është bërë në një mikroqark të tipit K555LAZ (elementet DDI .1, DDI .2) dhe prodhon impulse drejtkëndëshe me frekuencë 150 kHz. Një këmbëzë RS është montuar në elementët DD1.3, DD1.4, frekuenca e daljes së të cilave është gjysma e ulët - 75 kHz. Njësia e kontrollit të kohëzgjatjes së pulsit të ndërrimit zbatohet në një mikroqark të tipit K555LI1 (elementet DD2.1, DD2.2) dhe kohëzgjatja rregullohet duke përdorur optoçiftuesin U1.

Faza e daljes së formësuesit të pulsit komutues është montuar duke përdorur elementët DD2.3, DD2.4. Fuqia maksimale në daljen e formësuesit të pulsit arrin 40 mW. Para-përforcues fuqia bëhet në transistorët VT1, VT2 të tipit KT645A, dhe i fundit - në transistorët VT3, VT4 të tipit KT828 ose më moderne. Fuqia dalëse e kaskadave është përkatësisht 2 dhe 60...65 W.

Një qark për stabilizimin e tensionit të daljes është mbledhur duke përdorur transistorët VT5, VT6 dhe optobashkues U1. Nëse voltazhi në daljen e furnizimit me energji elektrike është nën normalen (12 V), diodat zener VD19, VD20 (KS182+KS139) janë të mbyllura, transistori VT5 është i mbyllur, transistori VT6 është i hapur, një rrymë rrjedh nëpër LED (U1 .2) i optobashkuesit, i kufizuar nga rezistenca R14; Rezistenca e fotodiodës (U1.1) të optobashkuesit është minimale.

Sinjali merret nga dalja e elementit DD2.1 dhe furnizohet në hyrjet e qarkut të koincidencës DD2.2 drejtpërdrejt dhe përmes një elementi vonese të rregullueshme (R3 - R5, C4, VD2, U1.1), për shkak të konstantës së tij të vogël kohore. , arrin pothuajse njëkohësisht në hyrjet e ndeshjeve të qarkut (elementi DD2.2).

Në daljen e këtij elementi, formohen impulse të gjera kontrolli. Impulset bipolare me kohëzgjatje të rregullueshme formohen në mbështjelljen parësore të transformatorit T1 (daljet e elementeve DD2.3, DD2.4).

Oriz. 2. Qarku i furnizimit me energji elektrike.

Nëse për ndonjë arsye voltazhi në daljen e furnizimit me energji rritet mbi normale, rryma do të fillojë të rrjedhë nëpër diodat zener VD19, VD20, tranzistori VT5 do të hapet pak, VT6 do të mbyllet, duke zvogëluar rrymën përmes optoçiftit LED U1.2 .

Në këtë rast, rezistenca e fotodiodës së optobashkuesit U1.1 rritet. Kohëzgjatja e pulseve të kontrollit zvogëlohet, dhe tensioni i daljes (fuqia) zvogëlohet. Kur ngarkesa është me qark të shkurtër, LED i optoçiftit fiket, rezistenca e fotodiodës së optoçiftit është maksimale dhe kohëzgjatja e pulseve të kontrollit është minimale. Butoni SB1 është krijuar për të nisur qarkun.

Në kohëzgjatjen maksimale, impulset e kontrollit pozitiv dhe negativ nuk mbivendosen në kohë, pasi ekziston një hendek kohor midis tyre për shkak të pranisë së rezistencës R3 në qarkun formues.

Kjo zvogëlon gjasat që rrymat e përçuara të kalojnë nëpër transistorët e daljes me frekuencë relativisht të ulët të fazës përfundimtare të amplifikimit të fuqisë, të cilat kanë kohe e madhe resorbimi i mbartësve të tepërt në tranzicioni themelor. Tranzistorët e daljes janë instaluar në lavamanët e nxehtësisë me finale me një sipërfaqe prej të paktën 200 cm^2. Këshillohet që në qarqet bazë të këtyre transistorëve të instalohen rezistenca prej 10...51 Ohms.

Fazat e amplifikimit të fuqisë dhe qarku për gjenerimin e impulseve bipolare mundësohen nga ndreqësit e bërë në diodat VD5 - VD12 dhe elementët R9 - R11, C6 - C9, C12, VD3, VD4.

Transformatorët T1, T2 janë bërë në unaza ferriti K10x6x4.5 ZOONM; TZ - K28x16x9 ZOONM. Dredha-dredha parësore e transformatorit T1 përmban 165 rrotullime teli PELSHO 0.12, mbështjellja dytësore përmban 2×65 rrotullime të PEL-2 0.45 (mbështjellje në dy tela).

Dredha-dredha parësore e transformatorit T2 përmban 165 kthesa të telit PEV-2 0,15 mm, mbështjelljet sekondare përmbajnë 2x40 kthesa të të njëjtit tel. Dredha-dredha kryesore e transformatorit TZ përmban 31 kthesa të telit MGShV, të filetuara në një kambrik dhe me një seksion kryq prej 0,35 mm^2, dredha-dredha dytësore ka 3 × 6 kthesa të telit PEV-2 1,28 mm ( lidhje paralele). Kur lidhni mbështjelljet e transformatorit, është e nevojshme t'i hapni ato në mënyrë korrekte. Fillimet e mbështjelljeve janë paraqitur në figurë me yje.

Furnizimi me energji elektrike është funksional në intervalin e tensionit të rrjetit prej 130…250 V. Fuqia maksimale e daljes me një ngarkesë simetrike arrin 60…65 W (tension i stabilizuar me polaritet pozitiv dhe negativ 12 S dhe tension i stabilizuar AC me një frekuencë 75 kHz, hequr nga mbështjellja dytësore e transformatorit T3) . Tensioni i valëzimit në daljen e furnizimit me energji nuk kalon 0,6 V.

Kur vendosni një burim energjie, voltazhi i rrjetit furnizohet me të përmes një transformatori izolues ose një stabilizuesi ferrorezonant me një dalje të izoluar nga rrjeti. Të gjitha ribashkimet në burim mund të bëhen vetëm kur pajisja është shkëputur plotësisht nga rrjeti.

Rekomandohet të ndizni një llambë inkandeshente 60 W 220 V në seri me fazën e daljes gjatë vendosjes së pajisjes. Kjo llambë do të mbrojë transistorët e daljes në rast gabimesh në instalim. Optocoupler U1 duhet të ketë një tension të prishjes së izolimit prej të paktën 400 V. Funksionimi i pajisjes pa ngarkesë nuk lejohet.

Furnizimi me energji komutuese në rrjet

Furnizimi me energji komutuese në rrjet (Fig. 3) është projektuar për aparate telefonike me ID automatike të thirrësit ose për pajisje të tjera me konsum të energjisë 3...5W, të mundësuar nga një tension 5...24V.

Furnizimi me energji elektrike mbrohet nga qarku i shkurtër i daljes. Paqëndrueshmëria e tensionit të daljes nuk kalon 5% kur tensioni i furnizimit ndryshon nga 150 në 240 V dhe rryma e ngarkesës është brenda 20... 100% të vlerës nominale.

Një gjenerator pulsi i kontrolluar siguron një sinjal me një frekuencë prej 25...30 kHz bazuar në tranzistorin VT3.

Mbytje L1, L2 dhe L3 janë mbështjellë në bërthama magnetike të tipit K10x6x3 nga permalloy i shtypur MP140. Mbështjelljet e induktorit L1, L2 përmbajnë 20 kthesa të telit PETV 0,35 mm dhe secila janë të vendosura në gjysmën e vet të unazës me një hendek midis mbështjelljeve prej të paktën 1 mm.

Choke L3 mbështillet me rrotullim teli PETV 0,63 mm për t'u kthyer në një shtresë përgjatë perimetrit të brendshëm të unazës. Transformatori T1 është bërë në një bërthamë magnetike B22 të bërë nga ferrit M2000NM1.

Oriz. 3. Diagrami i furnizimit me energji komutuese në rrjet.

Mbështjelljet e saj janë mbështjellë në një kornizë të palosshme, për t'u kthyer me tela PETV dhe janë të ngopura me ngjitës. Dredha-dredha e parë I është mbështjellë në disa shtresa, që përmban 260 kthesa me tela 0,12 mm. Një mbështjellje mbrojtëse me një terminal është mbështjellë me të njëjtin tel (Fig. 3 tregon vizë pika-pika), më pas aplikoni ngjitësin BF-2 dhe mbështilleni me një shtresë Lakot-Kani.

Mbështjellja III mbështillet me tel 0,56 mm. Për një tension dalës prej 5V, ai përmban 13 kthesa. Dredha-dredha II është plagë e fundit. Ai përmban 22 kthesa teli 0.15...0.18 mm. Mes kupave sigurohet një hendek jomagnetik.

Burim i tensionit konstant të tensionit të lartë

Për të krijuar një tension të lartë (30...35 kV me një rrymë ngarkese deri në 1 mA) për të fuqizuar një llambadar elektrofluvial (llambadari i A.L. Chizhevsky), është projektuar një burim energjie. rrymë e vazhdueshme bazuar çip i specializuar lloji K1182GGZ.

Furnizimi me energji elektrike përbëhet nga një ndreqës i tensionit të rrjetit urë diodike VD1, kondensator filtri C1 dhe një vetëlëkundje gjysmë urë me tension të lartë në një çip DA1 të tipit K1182GGZ. Çipi DA1, së bashku me transformatorin T1, konverton tensionin direkt të korrigjuar të rrjetit në tension pulsues me frekuencë të lartë (30...50 kHz).

Tensioni i korrigjuar i rrjetit furnizohet me mikroqarkun DA1 dhe qarku i fillimit R2, C2 fillon vetë-oshilatorin e mikroqarkut. Zinxhirët R3, SZ dhe R4, C4 vendosin frekuencën e gjeneratorit. Rezistorët R3 dhe R4 stabilizojnë kohëzgjatjen e gjysmë cikleve të pulseve të gjeneruara. Tensioni i daljes rritet nga mbështjellja L4 e transformatorit dhe furnizohet me një shumëzues tensioni duke përdorur diodat VD2 - VD7 dhe kondensatorët C7 - C12. Tensioni i korrigjuar furnizohet në ngarkesë përmes rezistencës kufizuese R5.

Kondensatori i filtrit të linjës C1 është projektuar për një tension operativ prej 450 V (K50-29), C2 - i çdo lloji për një tension prej 30 V. Kondensatorët C5, C6 zgjidhen brenda intervalit 0,022...0,22 μF për një tension të paktën 250 V (K71-7, K73 -17). Kondensatorë shumëzues C7 - C12 tip KVI-3 për tension 10 kV. Është e mundur të zëvendësohet me kondensatorë të llojeve K15-4, K73-4, POV dhe të tjerë me një tension operativ prej 10 kV ose më të lartë.

Oriz. 4. Diagrami i qarkut të një furnizimi me energji DC me tension të lartë.

Diodat e tensionit të lartë VD2 - VD7 tip KTs106G (KTs105D). Rezistenca kufizuese R5 e tipit KEV-1. Mund të zëvendësohet me tre rezistorë të tipit MLT-2 me nga 10 MOhm secila.

Një transformator i linjës televizive, për shembull, TVS-110LA, përdoret si transformator. Mbështjellja e tensionit të lartë lihet, pjesa tjetër hiqet dhe në vend të tyre vendosen mbështjellje të reja. Mbështjelljet L1, L3 përmbajnë secila 7 rrotullime të telit PEL 0,2 mm dhe mbështjellja L2 përmban 90 rrotullime të të njëjtit tel.

Rekomandohet të përfshini një zinxhir rezistorësh R5, i cili kufizon rrymën e qarkut të shkurtër, në telin "negativ", i cili është i lidhur me llambadarin. Ky tel duhet të ketë izolim të tensionit të lartë.

Korrigjues i faktorit të fuqisë

Pajisja, e quajtur korrigjues i faktorit të fuqisë (Fig. 5), është montuar në bazë të një mikroqarku të specializuar TOP202YA3 (Integrimi i energjisë) dhe siguron një faktor fuqie prej të paktën 0,95 me një fuqi ngarkese prej 65 W. Korrigjuesi afron formën e rrymës së konsumuar nga ngarkesa me atë sinusoidale.

Oriz. 5. Qarku i korrigjuesit të faktorit të fuqisë i bazuar në mikroqarkun TOP202YA3.

Tensioni maksimal i hyrjes është 265 V. Frekuenca mesatare e konvertuesit është 100 kHz. Efikasiteti i korrigjuesit është 0,95.

Ndërrimi i furnizimit me energji elektrike me mikroqark

Diagrami i një furnizimi me energji elektrike me një mikroqark nga e njëjta kompani Power Integration është paraqitur në Fig. 6. Pajisja përdor kufizues i tensionit gjysmëpërçues- 1,5KE250A.

Konvertuesi siguron izolim galvanik të tensionit të daljes nga tensioni i rrjetit. Me vlerësimet dhe elementët e treguar në diagram, pajisja ju lejon të lidhni një ngarkesë që konsumon 20 W me një tension prej 24 V. Efikasiteti i konvertuesit i afrohet 90%. Frekuenca e konvertimit - 100 Hz. Pajisja është e mbrojtur nga qarqet e shkurtra nën ngarkesë.

Oriz. 6. Diagrami i qarkut të një furnizimi me energji komutuese 24 V në një mikroqark nga Integrimi i energjisë.

Fuqia dalëse e konvertuesit përcaktohet nga lloji i mikroqarkut të përdorur, karakteristikat kryesore të të cilit janë dhënë në tabelën 1.

Tabela 1. Karakteristikat e mikroqarqeve të serisë TOP221Y - TOP227Y.

Konvertues i thjeshtë dhe shumë efikas i tensionit

Bazuar në një nga mikroqarqet TOP200/204/214 nga Power Integration, një i thjeshtë dhe Konvertuesi i tensionit me efikasitet të lartë(Fig. 7) me fuqi dalëse deri në 100 W.

Oriz. 7. Qarku i një konverteri pulsi Buck-Boost bazuar në mikroqarkun TOP200/204/214.

Konvertuesi përmban filtri i rrjetit(C1, L1, L2), një ndreqës urë (VD1 - VD4), vetë konverteri U1, një qark stabilizues i tensionit të daljes, ndreqës dhe një filtër LC dalës.

Filtri i hyrjes L1, L2 është mbështjellë në dy tela në një unazë ferriti M2000 (2×8 rrotullime). Induktiviteti i spirales që rezulton është 18 ... 40 mH. Transformatori T1 është bërë në një bërthamë ferriti me një kornizë standarde ETD34 nga Siemens ose Matsushita, megjithëse mund të përdoren bërthama të tjera të importuara si EP, EC, EF ose bërthamat shtëpiake ferrit në formë W M2000.

Dredha-dredha I ka rrotullime 4×90 PEV-2 0,15 mm; II - 3x6 e të njëjtit tel; III - 2×21 kthesa PEV-2 0,35 mm. Të gjitha mbështjelljet janë mbështjellë nga ana tjetër. Duhet të sigurohet izolim i besueshëm midis shtresave.

Ndryshe nga furnizimet tradicionale lineare të energjisë, të cilat përfshijnë shuarjen e tensionit të tepërt të pastabilizuar në një element linear kalimtar, furnizimet me energji pulsi përdorin metoda të tjera dhe dukuritë fizike për të gjeneruar një tension të stabilizuar, përkatësisht: efektin e akumulimit të energjisë në induktorë, si dhe mundësinë e transformimit me frekuencë të lartë dhe shndërrimit të energjisë së akumuluar në tension të drejtpërdrejtë. Ekzistojnë tre qarqe tipike për ndërtimin e furnizimeve me energji pulsuese: rritja (tensioni i daljes më i lartë se në hyrje) Fig. 1,

Oriz. 1. Rritja e furnizimit me energji komutuese (Uout>Uin).

ulje (tensioni i daljes më i ulët se ai i hyrjes)

Oriz. 2. Furnizimi me rrymë komutuese në rënie (Uout

Furnizimi me rrymë komutuese ulëse (Uout

Oriz. 3. Furnizimi me rrymë komutuese përmbysëse (Uout

Siç mund të shihet nga figura, ato ndryshojnë vetëm në mënyrën e lidhjes së induktivitetit, përndryshe, parimi i funksionimit mbetet i pandryshuar;

Elementi kryesor (zakonisht bipolar ose Tranzistorë MOS), duke funksionuar me një frekuencë të rendit 20-100 kHz, në mënyrë periodike për një kohë të shkurtër (jo më shumë se 50% të kohës) aplikon tensionin e plotë të pastabilizuar të hyrjes në induktor. Rryma e pulsit. që rrjedh nëpër bobina siguron akumulimin e rezervave të energjisë në fushën e saj magnetike prej 1/2LI^2 në çdo impuls. - Energjia e ruajtur në këtë mënyrë nga spiralja transferohet në ngarkesë (qoftë drejtpërdrejt, duke përdorur një diodë ndreqëse, ose përmes mbështjelljes dytësore me korrigjim të mëvonshëm), kondensatori i filtrit zbutës në dalje siguron qëndrueshmërinë e tensionit dhe rrymës së daljes. Sigurohet stabilizimi i tensionit të daljes rregullim automatik gjerësia ose shkalla e përsëritjes së pulsit për element kyç(një qark reagimi është krijuar për të monitoruar tensionin e daljes).

Kjo skemë, megjithëse mjaft komplekse, mund të rrisë ndjeshëm efikasitetin e të gjithë pajisjes. Çështja është se, në në këtë rast, me përjashtim të vetë ngarkesës, nuk ka elementë fuqie në qark që shpërndajnë fuqi të konsiderueshme. Transistorët kryesorë funksionojnë në modalitetin e ndërprerësit të ngopur (d.m.th., rënia e tensionit në to është e vogël) dhe shpërndajnë fuqinë vetëm në intervale mjaft të shkurtra kohore (koha e pulsit). Përveç kësaj, duke rritur frekuencën e konvertimit, është e mundur të rritet ndjeshëm fuqia dhe të përmirësohen karakteristikat e peshës dhe madhësisë.

Një avantazh i rëndësishëm teknologjik i furnizimit me energji pulsuese është aftësia për të ndërtuar mbi bazën e tyre furnizime me energji të rrjetit me madhësi të vogël me izolim galvanik nga rrjeti për të fuqizuar një shumëllojshmëri të gjerë pajisjesh. Furnizimet e tilla të energjisë janë ndërtuar pa përdorimin e një transformatori të rëndë të energjisë me frekuencë të ulët duke përdorur një qark konvertues me frekuencë të lartë. Ky është, në fakt, një qark tipik i furnizimit me energji komutuese me reduktim të tensionit, ku tensioni i korrigjuar i rrjetit përdoret si tension i hyrjes dhe një transformator me frekuencë të lartë (me madhësi të vogël dhe me efikasitet të lartë) përdoret si element ruajtës, nga mbështjellja dytësore e së cilës hiqet tensioni i stabilizuar në dalje (ky transformator siguron edhe izolim galvanik nga rrjeti).

Disavantazhet e furnizimit me energji pulsuese përfshijnë: praninë nivel të lartë zhurma e impulsit në dalje, kompleksiteti i lartë dhe besueshmëria e ulët (veçanërisht në prodhimin artizanal), nevoja për të përdorur komponentë të shtrenjtë të tensionit të lartë, me frekuencë të lartë, të cilët, në rast të mosfunksionimit më të vogël, dështojnë lehtësisht "në masë" (në këtë rast , si rregull, mund të vërehen efekte mbresëlënëse piroteknike). Ata që duan të gërmojnë në brendësi të pajisjeve me një kaçavidë dhe një hekur saldimi do të duhet të jenë jashtëzakonisht të kujdesshëm kur dizajnojnë furnizimin me energji të ndërrimit të rrjetit, pasi shumë elementë të qarqeve të tilla janë nën tension të lartë.

FURNIZIM TË PULSEVE TË ENERGJISË

Dihet se furnizimet me energji elektrike janë pjesë përbërëse e pajisjeve radio-inxhinierike, të cilat i nënshtrohen një sërë kërkesash; ato përfaqësojnë një kompleks elementësh, instrumentesh dhe aparatesh që gjenerojnë energji elektrike dhe e shndërrojnë atë në formën e nevojshme për të siguruar kushtet e kërkuara të funksionimit të pajisjeve radio.

Burimet e energjisë ndahen në dy grupe: burimet primare dhe dytësore të energjisë: Burimet primare janë pajisje që shndërrojnë lloje të ndryshme të energjisë në energji elektrike (gjeneratorët e makinave elektrike, burimet e rrymës elektrokimike, konvertuesit fotoelektrikë dhe termionikë, etj.).

Pajisjet e fuqisë dytësore janë konvertues të të njëjtit lloj energji elektrike tek një tjetër. Këtu përfshihen: Konvertuesit e tensionit AC-DC (ndreqës); Konvertuesit e tensionit AC (transformatorë); konvertuesit Tensioni DC në AC (invertorë).

Furnizimet me energji elektrike aktualisht përbëjnë 30 deri në 70% të masës dhe vëllimit total të pajisjeve elektronike. Prandaj, problemi i krijimit të një pajisjeje miniaturë, të lehtë dhe të besueshme të furnizimit me energji elektrike me tregues të mirë teknikë dhe ekonomikë është i rëndësishëm dhe i rëndësishëm. Kjo punë i kushtohet zhvillimit të një burimi sekondar të energjisë (SPS) me peshë dhe madhësi minimale dhe karakteristika të larta teknike.

Një parakusht për projektimin e burimeve dytësore të energjisë është një njohuri e qartë e kërkesave për to. Këto kërkesa janë shumë të ndryshme dhe përcaktohen nga veçoritë e funksionimit të atyre komplekseve REA që fuqizohen nga një BRE e caktuar. Kërkesat kryesore janë: për dizajnin - besueshmërinë, mirëmbajtjen, kufizimet e madhësisë dhe peshës, kushtet termike; tek karakteristikat teknike dhe ekonomike - kostoja dhe prodhueshmëria.

Drejtimet kryesore për përmirësimin e peshës, madhësisë dhe treguesve tekniko-ekonomikë të IP: përdorimi i materialeve elektrike më të fundit; aplikimi i bazës së elementit duke përdorur teknologjinë integrale-hibride; rritja e frekuencës së konvertimit të energjisë elektrike; kërkon zgjidhje të reja efektive të qarkut. Për të zgjedhur një qark të furnizimit me energji, u bë një analizë e efikasitetit të përdorimit të furnizimit me energji komutuese (PSS) në krahasim me PS-të e energjisë të bëra duke përdorur teknologjinë tradicionale.

Disavantazhet kryesore të transformatorëve të fuqisë janë karakteristikat e tyre të peshës dhe madhësisë së lartë, si dhe ndikimi i rëndësishëm në pajisjet e tjera elektronike të një fushë magnetike transformatorë të fuqisë. Problemi me SMPS është krijimi i interferencave me frekuencë të lartë dhe, si pasojë e kësaj, papajtueshmëria elektromagnetike me disa lloje të pajisjeve elektronike. Analiza tregoi se SMPS i plotëson kërkesat më plotësisht, gjë që konfirmohet nga përdorimi i tyre i gjerë në REA.

Puna merr në konsideratë një SMPS 800 W, i cili ndryshon nga SMPS të tjera nga përdorimi i tij në një konvertues transistorë me efekt në terren dhe një transformator me një mbështjellje primare që ka një terminal të mesëm. Transistorët me efekt në terren ofrojnë efikasitet më të lartë dhe niveli i reduktuar ndërhyrje me frekuencë të lartë, dhe një transformator me një terminal të mesëm - gjysma e rrymës përmes transistorëve kryesorë dhe eliminon nevojën për një transformator izolues në qarqet e tyre të portës.

Bazuar në parimin e zgjedhur diagrami elektrik u zhvillua një dizajn dhe u prodhua një prototip SMPS. E gjithë struktura paraqitet në formën e një moduli të instaluar në kuti alumini. Pas testeve fillestare, u identifikuan një sërë mangësish: ngrohja e dukshme e radiatorëve të transistorëve kryesorë, vështirësia e heqjes së nxehtësisë nga rezistorët e fuqishëm shtëpiak dhe dimensionet e mëdha.

Dizajni është përmirësuar: dizajni i bordit të kontrollit duke përdorur komponentë është ndryshuar montimi sipërfaqësor në një tabelë të dyanshme, instalimi i saj pingul në tabelën kryesore; duke përdorur një radiator me një tifoz të integruar nga një kompjuter; të gjithë elementët e qarkut me stres të nxehtësisë u vendosën posaçërisht në njërën anë të kasës përgjatë drejtimit të fryrjes së ventilatorit kryesor për më të mirën ftohje efikase. Si rezultat i modifikimit, dimensionet e IPP-së u reduktuan me tre herë dhe mangësitë e konstatuara gjatë testeve fillestare u eliminuan. Mostra e modifikuar ka karakteristikat e mëposhtme: tensioni i furnizimit Up = ~ 180-240 V, frekuenca fr = 90 kHz, fuqia dalëse P = 800 W, efikasiteti = 85%, pesha = 2,1 kg, dimensionet e përgjithshme 145X145X80 mm.

Kjo punë i kushtohet projektimit të një furnizimi me energji komutuese të krijuar për të fuqizuar një përforcues të energjisë frekuenca audio, pjesë e një sistemi audio në shtëpi fuqi të lartë. Krijimi i një sistemi të riprodhimit të zërit në shtëpi filloi me zgjedhjen e një modeli qarku për UMZCH. Për këtë qëllim, u krye një analizë e dizajnit të qarkut të pajisjeve riprodhuese të zërit. Zgjedhja u bë në qarkun me besnikëri të lartë UMZCH.

Ky amplifikator ka karakteristika shumë të larta, përmban pajisje mbrojtëse kundër mbingarkesës dhe qarqeve të shkurtra, pajisje për ruajtjen e potencialit zero të tensionit konstant në dalje dhe një pajisje për kompensimin e rezistencës së telave që lidhin amplifikatorin me akustikën. Përkundër faktit se qarku UMZCH u botua shumë kohë më parë, amatorët e radios përsërisin edhe sot e kësaj dite modelin e tij, referenca për të cilat mund të gjenden pothuajse në çdo literaturë në lidhje me montimin e pajisjeve për riprodhimin e muzikës me cilësi të lartë. Bazuar në këtë artikull, u vendos që të mblidhej një UMZCH me katër kanale, konsumi total i energjisë i të cilit ishte 800 W. Prandaj, faza tjetër në montimin e UMZCH ishte zhvillimi dhe montimi i një modeli të furnizimit me energji elektrike që do të siguronte një fuqi dalëse prej të paktën 800 W, dimensione dhe peshë të vogël, besueshmëri operacionale dhe mbrojtje kundër mbingarkesës dhe qarqeve të shkurtra.

Furnizimi me energji elektrike ndërtohet kryesisht sipas dy skemave: klasike tradicionale dhe sipas skemës së konvertuesve të tensionit pulsues. Prandaj, u vendos që të mblidhej dhe rafinohej modeli i një furnizimi me energji komutuese.

Studimi i burimeve dytësore të energjisë. Burimet e energjisë ndahen në dy grupe: burimet kryesore dhe dytësore të energjisë.

Burimet parësore janë pajisjet që shndërrojnë lloje të ndryshme të energjisë në energji elektrike (gjeneratorët e makinave elektrike, burimet e rrymës elektrokimike, konvertuesit fotoelektrikë dhe termionikë, etj.).

Pajisjet e fuqisë dytësore janë konvertues të një lloji të energjisë elektrike në një tjetër. Kjo perfshin:

• * Konvertuesit e tensionit AC në DC (ndreqës);
• * Konvertuesit e tensionit AC (transformatorët);
• * Konvertuesit DC-AC (invertorët).

Furnizimet dytësore të energjisë janë ndërtuar kryesisht sipas dy skemave: klasike tradicionale dhe sipas skemës së konvertuesve të tensionit të pulsit. Disavantazhi kryesor i transformatorëve të fuqisë të bërë sipas modelit tradicional klasik është karakteristikat e tyre të mëdha të peshës dhe madhësisë, si dhe ndikimi i rëndësishëm i fushës së fortë magnetike të transformatorëve të fuqisë në pajisjet e tjera elektronike. Problemi me SMPS është krijimi i interferencave me frekuencë të lartë, dhe si pasojë e kësaj, papajtueshmëria elektromagnetike me disa lloje të pajisjeve elektronike. Analiza tregoi se SMPS i plotëson kërkesat më plotësisht, gjë që konfirmohet nga përdorimi i tyre i gjerë në REA.

Transformatorët e furnizimit me energji komutuese ndryshojnë nga ato tradicionale në sa vijon: - furnizimi me tension drejtkëndor; forma e komplikuar e mbështjelljeve (terminalet e pikës së mesit) dhe punohet frekuenca më të larta(deri në disa dhjetëra kHz). Për më tepër, parametrat e transformatorit kanë një ndikim të rëndësishëm në mënyrën e funksionimit pajisje gjysmëpërçuese dhe karakteristikat e konvertuesit. Kështu, induktanca magnetizuese e transformatorit rrit kohën e kalimit të transistorëve; induktiviteti i rrjedhjes (me një rrymë që ndryshon me shpejtësi) shkakton mbitensione në transistorë, të cilat mund të çojnë në prishjen e tyre; Rryma pa ngarkesë zvogëlon efikasitetin e konvertuesit dhe përkeqëson kushtet termike të transistorëve. Karakteristikat e vërejtura merren parasysh gjatë llogaritjes dhe projektimit të transformatorëve SMPS.

Ky punim shqyrton bllokimi i pulsit Furnizimi me energji 800 W. Ai ndryshon nga ato të përshkruara më parë nga përdorimi i transistorëve me efekt në terren dhe një transformator me një dredha-dredha parësore me një terminal të mesëm në konvertues. E para siguron efikasitet më të lartë dhe një nivel të reduktuar të ndërhyrjes me frekuencë të lartë, dhe i dyti siguron gjysmën e rrymës përmes transistorëve kryesorë dhe eliminon nevojën për një transformator izolues në qarqet e tyre të portës.

Disavantazhi i kësaj zgjidhjeje qarku është tensioni i lartë në gjysmat e mbështjelljes parësore, i cili kërkon përdorimin e tranzistorëve me tensionin e duhur të lejueshëm. Vërtetë, ndryshe nga një konvertues urë, në këtë rast dy transistorë janë të mjaftueshëm në vend të katër, gjë që thjeshton dizajnin dhe rrit efikasitetin e pajisjes.

Furnizimet komutuese të energjisë (UPS) përdorin një dhe dy cikle Konvertuesit me frekuencë të lartë. Efikasiteti i të parës është më i ulët se ai i të dytës, pra me një cikël Kapaciteti UPSËshtë jopraktike të projektohen më shumë se 40...60 W. Konvertuesit Push-pull bëjnë të mundur marrjen e dukshëm më të lartë fuqia dalëse me efikasitet të lartë. Ato ndahen në disa grupe, të karakterizuara nga metoda e ngacmimit të tranzistorëve kryesorë të daljes dhe qarku për lidhjen e tyre me qarkun e mbështjelljes primare të transformatorit të konvertuesit. Nëse flasim për metodën e ngacmimit, mund të dallojmë dy grupe: me vetë-ngacmim dhe ngacmim të jashtëm.

Të parat janë më pak të njohura për shkak të vështirësive në krijimin. Gjatë projektimit të UPS-ve të fuqishëm (më shumë se 200 W), kompleksiteti i prodhimit të tyre rritet në mënyrë të pajustifikueshme, kështu që ato janë pak të dobishme për furnizime të tilla me energji elektrike. Konvertuesit e ngacmuar nga jashtë janë të përshtatshëm për krijimin e UPS-ve fuqi e rritur dhe ndonjëherë nuk kërkojnë pothuajse asnjë rregullim. Sa i përket lidhjes së tranzistorëve kyç me një transformator, ekzistojnë tre qarqe: e ashtuquajtura gjysmë urë (Fig. 1, a), ura (Fig. 1, b). Sot, konverteri gjysmë urë përdoret më gjerësisht.

Kërkon dy transistorë me relativisht pak vlerë të lartë tension Ukemax. Siç mund të shihet nga Fig. 1a, kondensatorët C1 dhe C2 formojnë një ndarës tensioni, me të cilin është lidhur mbështjellja kryesore (I) e transformatorit T2. Kur hapet tranzistori kryesor, amplituda e pulsit të tensionit në mbështjellje arrin vlerën Upit/2 - Uke nas. Konvertuesi i urës është i ngjashëm me konvertuesin gjysmë urë, por në të kondensatorët zëvendësohen nga transistorët VT3 dhe VT4 (Fig. 1b), të cilët hapen në çifte diagonalisht. Ky konvertues ka një efikasitet pak më të lartë për shkak të një rritje të tensionit të furnizuar në dredha-dredha parësore të transformatorit, dhe për këtë arsye një ulje të rrymës që rrjedh nëpër transistorët VT1-VT4. Amplituda e tensionit në mbështjelljen parësore të transformatorit në këtë rast arrin vlerën Upit - 2Uke us.

Veçanërisht vlen të përmendet konverteri sipas qarkut në Fig. 1c, i cili karakterizohet nga efikasiteti më i lartë. Kjo arrihet duke reduktuar rrymën primare të mbështjelljes dhe, si rezultat, duke reduktuar shpërndarjen e fuqisë në tranzistorët kryesorë, gjë që është jashtëzakonisht e rëndësishme për UPS-të e fuqishme. Amplituda e tensionit të pulseve në gjysmën e mbështjelljes primare rritet në vlerën Upit - Uke us.

Duhet gjithashtu të theksohet se, ndryshe nga konvertuesit e tjerë, nuk kërkon një transformator izolues të hyrjes. Në pajisjen sipas qarkut në Fig. 1c, është e nevojshme të përdoren transistorë me një vlerë të lartë maksimale Uke. Meqenëse fundi i pjesës së sipërme (sipas diagramit) gjysma e mbështjelljes parësore është e lidhur me fillimin e pjesës së poshtme, kur rryma rrjedh në të parën prej tyre (VT1 është i hapur), në të dytën krijohet një tension, i barabartë ( në vlerë absolute) ndaj amplitudës së tensionit në të parën, por në shenjë të kundërt në raport me Upit. Me fjalë të tjera, voltazhi në kolektorin e transistorit të mbyllur VT2 arrin 2Upit. prandaj, Uke max i tij duhet të jetë më i madh se 2Upit. UPS-ja e propozuar përdor një konvertues push-tërheqës me një transformator, dredha-dredha kryesore e të cilit ka një terminal të mesëm. Ka efikasitet të lartë, nivel i ulët pulson dhe lëshon dobët ndërhyrje në hapësirën përreth.