Në shumicën e pajisjeve moderne elektronike, furnizimet me energji analoge (transformatore) praktikisht nuk përdoren; ato u zëvendësuan nga konvertuesit e tensionit të pulsit. Për të kuptuar pse ndodhi kjo, është e nevojshme të merren parasysh tiparet e dizajnit, si dhe pikat e forta dhe të dobëta të këtyre pajisjeve. Ne gjithashtu do të flasim për qëllimin e përbërësve kryesorë të burimeve të impulsit, do të japim një shembull të thjeshtë të zbatimit, i cili mund të montohet me dorë.

Karakteristikat e projektimit dhe parimi i funksionimit

Nga disa metoda të konvertimit të tensionit në komponentët elektronikë të fuqisë, mund të dallohen dy që janë më të zakonshmet:

1. Analogu, elementi kryesor i të cilit është një transformator në rënie, përveç funksionit kryesor, ai siguron edhe izolim galvanik.
2. Parimi i impulsit.

Le të shqyrtojmë se si ndryshojnë këto dy opsione.

PSU i bazuar në transformatorin e fuqisë

Le të shqyrtojmë një bllok diagram të thjeshtuar të kësaj pajisjeje. Siç shihet nga figura, në hyrje është instaluar një transformator në rënie, me ndihmën e tij, amplituda e tensionit të furnizimit konvertohet, për shembull, nga 220 V marrim 15 V. Blloku tjetër është një ndreqës, detyra e tij është të shndërrojë rrymën sinusoidale në një pulsuese (harmonika tregohet mbi imazhin konvencional). Për këtë qëllim përdoren elementë gjysmëpërçues ndreqës (dioda), të lidhur në një qark urë. Parimi i tyre i punës mund të gjendet në faqen tonë të internetit.

Blloku tjetër kryen dy funksione: zbut tensionin (për këtë qëllim përdoret një kondensator i kapacitetit të duhur) dhe e stabilizon atë. Kjo e fundit është e nevojshme në mënyrë që voltazhi "të mos bjerë" kur ngarkesa rritet.

Blloku i dhënë është thjeshtuar shumë, si rregull, një burim i këtij lloji ka një filtër hyrës dhe qarqe mbrojtëse, por kjo nuk është thelbësore për të shpjeguar funksionimin e pajisjes.

Të gjitha disavantazhet e opsionit të mësipërm lidhen drejtpërdrejt ose tërthorazi me elementin kryesor strukturor - transformatorin. Së pari, pesha dhe dimensionet e tij kufizojnë miniaturizimin. Për të mos qenë i pabazë, le të marrim si shembull një transformator të uljes 220/12 V me një fuqi nominale 250 W. Pesha e një njësie të tillë është rreth 4 kilogramë, dimensionet janë 125x124x89 mm. Mund ta imagjinoni se sa do të peshonte një karikues laptop i bazuar në të.

Së dyti, çmimi i pajisjeve të tilla ndonjëherë është shumë herë më i lartë se kostoja totale e komponentëve të tjerë.

Pajisjet e pulsit

Siç mund të shihet nga bllok diagrami i paraqitur në Figurën 3, parimi i funksionimit të këtyre pajisjeve ndryshon ndjeshëm nga konvertuesit analogë, para së gjithash, nga mungesa e një transformatori hyrës të zbritjes.

Figura 3. Blloku i një furnizimi me energji komutuese

Konsideroni algoritmin për funksionimin e një burimi të tillë:

• Fuqia furnizohet me mbrojtësin e mbitensionit, detyra e tij është të minimizojë ndërhyrjet në rrjet, si në hyrje ashtu edhe në dalje, që vijnë nga puna.
• Më tej, hyn në funksion njësia për konvertimin e tensionit sinusoidal në një konstante pulsi dhe një filtër zbutës.
• Në fazën tjetër, një inverter është i lidhur me procesin, detyra e tij lidhet me formimin e sinjaleve drejtkëndore me frekuencë të lartë. Reagimi ndaj inverterit kryhet përmes njësisë së kontrollit.
• Blloku tjetër është IT, është i nevojshëm për modalitetin automatik të gjeneratorit, furnizimin me tension të qarqeve, mbrojtjen, kontrollin e kontrolluesit, si dhe ngarkesën. Përveç kësaj, IT ka për detyrë të sigurojë izolim galvanik midis qarqeve të tensionit të lartë dhe të ulët.

Ndryshe nga një transformator në rënie, thelbi i kësaj pajisjeje është bërë nga materiale feromagnetike, të cilat kontribuojnë në transmetimin e besueshëm të sinjaleve RF, të cilat mund të jenë në intervalin 20-100 kHz. Një tipar karakteristik i TI është se kur lidhet, përfshirja e fillimit dhe fundit të mbështjelljes është kritike. Madhësia e vogël e kësaj pajisjeje lejon prodhimin e pajisjeve në miniaturë, si shembull, rripin elektronik (çakëll) të një llambë LED ose të kursimit të energjisë.

• Më tej, ndreqësi i daljes hyn në funksion, pasi funksionon me një tension të frekuencës së lartë, procesi kërkon elementë gjysmëpërçues me shpejtësi të lartë, prandaj, diodat Schottky përdoren për këtë qëllim.
• Në fazën përfundimtare, zbutja kryhet në një filtër të favorshëm, pas së cilës voltazhi aplikohet në ngarkesë.

Tani, siç u premtua, do të shqyrtojmë parimin e funksionimit të elementit kryesor të kësaj pajisjeje - inverterit.

Si funksionon një inverter?

Modulimi RF mund të bëhet në tre mënyra:

• frekuencë-puls;
• faza-pulsi;
• gjerësia e pulsit.

Në praktikë, përdoret opsioni i fundit. Kjo është për shkak të thjeshtësisë së ekzekutimit dhe faktit që frekuenca e komunikimit PWM mbetet e pandryshuar, në kontrast me dy metodat e tjera të modulimit. Diagrami bllok që përshkruan funksionimin e kontrolluesit është paraqitur më poshtë.

Algoritmi i pajisjes është si më poshtë:

Gjeneratori kryesor i frekuencës gjeneron një seri sinjalesh me valë katrore, frekuenca e të cilave korrespondon me atë të referencës. Në bazë të këtij sinjali, formohet një formë dhëmbi sharrë U P, e cila futet në hyrjen e krahasuesit K PWM. Në hyrjen e dytë të kësaj pajisjeje, furnizohet sinjali U US, që vjen nga amplifikatori rregullues. Sinjali i gjeneruar nga ky përforcues korrespondon me diferencën proporcionale U P (tensioni i referencës) dhe U RS (sinjali i kontrollit nga qarku i reagimit). Kjo do të thotë, sinjali i kontrollit U US është, në fakt, voltazhi i mospërputhjes me nivelin që varet si nga rryma në ngarkesë ashtu edhe nga tensioni në të (U OUT).

Kjo metodë zbatimi ju lejon të organizoni një qark të mbyllur që ju lejon të kontrolloni tensionin e daljes, domethënë, në fakt, ne po flasim për një njësi funksionale lineare-diskrete. Në daljen e tij, formohen impulse, me një kohëzgjatje në varësi të ndryshimit midis sinjaleve të referencës dhe kontrollit. Mbi bazën e tij, krijohet një tension për të kontrolluar tranzitorin kryesor të inverterit.

Procesi i stabilizimit të tensionit në dalje kryhet duke monitoruar nivelin e tij; kur ai ndryshon, tensioni i sinjalit të kontrollit U RS ndryshon proporcionalisht, gjë që çon në një rritje ose ulje të kohëzgjatjes midis pulseve.

Si rezultat, fuqia e qarqeve dytësore ndryshon, duke stabilizuar kështu tensionin e daljes.

Për të garantuar sigurinë, kërkohet një izolim galvanik midis furnizimit me rrjet dhe reagimit. Si rregull, për këtë qëllim përdoren optobashkues.

Pikat e forta dhe të dobëta të burimeve të impulseve

Nëse krahasojmë pajisjet analoge dhe pulsore me të njëjtën fuqi, atëherë këto të fundit do të kenë përparësitë e mëposhtme:

• Madhësia dhe pesha e vogël, për shkak të mungesës së një transformatori me frekuencë të ulët dhe elementeve të kontrollit që kërkojnë heqjen e nxehtësisë duke përdorur radiatorë të mëdhenj. Nëpërmjet përdorimit të teknologjisë së konvertimit të sinjalit me frekuencë të lartë, kapaciteti i kondensatorëve të përdorur në filtra mund të reduktohet, gjë që lejon instalimin e elementëve më të vegjël.
• Efikasitet më i lartë, pasi vetëm kalimtarët shkaktojnë humbjet kryesore, ndërsa në qarqet analoge humbet vazhdimisht shumë energji gjatë shndërrimit elektromagnetik. Rezultati flet vetë, një rritje e efikasitetit deri në 95-98%.
• Kosto më e ulët për shkak të përdorimit të elementeve gjysmëpërçues më pak të fuqishëm.
• Gama më e gjerë e tensionit të hyrjes. Ky lloj pajisjeje nuk është zgjedhës për frekuencën dhe amplituda, prandaj lejohet të lidhet me rrjete të standardeve të ndryshme.
• Mbrojtje e besueshme kundër qarkut të shkurtër, mbingarkesës dhe situatave të tjera emergjente.

Disavantazhet e teknologjisë së pulsit përfshijnë:

Prania e ndërhyrjes HF, kjo është pasojë e funksionimit të konvertuesit me frekuencë të lartë. Ky faktor kërkon instalimin e një filtri për shtypjen e ndërhyrjeve. Fatkeqësisht, funksionimi i tij nuk është gjithmonë efektiv, gjë që imponon disa kufizime në përdorimin e pajisjeve të këtij lloji në pajisje me precizion të lartë.

Kërkesa të veçanta për ngarkesën, ajo nuk duhet të zvogëlohet ose rritet. Sapo niveli aktual të tejkalojë pragun e sipërm ose të poshtëm, karakteristikat e tensionit të daljes do të fillojnë të ndryshojnë ndjeshëm nga ato standarde. Si rregull, prodhuesit (kohët e fundit edhe kinezët) parashikojnë situata të tilla dhe instalojnë mbrojtjen e duhur në produktet e tyre.

Fusha e zbatimit

Pothuajse e gjithë elektronika moderne mundësohet nga blloqe të këtij lloji, si shembull:

Ne mbledhim një njësi të furnizimit me energji pulsi me duart tona

Konsideroni një qark të thjeshtë të furnizimit me energji elektrike duke përdorur parimin e mësipërm të funksionimit.

Legjenda:

• Rezistorët: R1 - 100 Ohm, R2 - nga 150 kOhm në 300 kOhm (të zgjedhshme), R3 - 1 kOhm.
• Kapacitetet: C1 dhe C2 - 0,01 μF x 630 V, C3 -22 μF x 450 V, C4 - 0,22 μF x 400 V, C5 - 6800 -15000 pF (e zgjedhur), 012 μF, C6 - 10 μF x 50 V, C6 - 10 μF x 50 V - 220 μF x 25 V, C8 - 22 μF x 25 V.
• Diodat: VD1-4 - КД258В, VD5 dhe VD7 - КД510А, VD6 - КС156А, VD8-11 - КД258А.
• Transistor VT1 - KT872A.
• Stabilizuesi i tensionit D1 - mikroqark KR142 me indeksin ЕН5 - ЕН8 (në varësi të tensionit të kërkuar të daljes).
• Transformatori T1 - përdoret një bërthamë ferriti në formë w me dimensione 5x5. Dredha-dredha kryesore është e mbështjellë 600 rrotullime me një tel Ø 0,1 mm, sekondari (terminalet 3-4) përmban 44 kthesa Ø 0,25 mm, dhe e fundit - 5 kthesa Ø 0,1 mm.
• Siguresa FU1 - 0,25A.

Cilësimi reduktohet në zgjedhjen e vlerësimeve R2 dhe C5, të cilat sigurojnë ngacmim të gjeneratorit në një tension të hyrjes 185-240 V.

Prezantimi

Ndërrimi i furnizimit me energji tani po zëvendëson me besim ato lineare të vjetruara. Arsyeja është performanca e tyre e lartë, kompaktësia dhe performanca e përmirësuar e stabilizimit.

Me ndryshimet e shpejta që kanë pësuar parimet e furnizimit me energji elektrike të pajisjeve elektronike vitet e fundit, informacioni për llogaritjen, ndërtimin dhe përdorimin e furnizimeve me energji komutuese po bëhet gjithnjë e më i rëndësishëm.

Kohët e fundit, në mesin e specialistëve në fushën e elektronikës dhe inxhinierisë radio, si dhe në prodhimin industrial, furnizimet me energji komutuese kanë fituar një popullaritet të veçantë. Ekziston një tendencë për të braktisur transformatorin tipik të rëndë dhe për të kaluar në modele të vogla të furnizimit me energji komutuese, konvertuesve të tensionit, konvertuesve, invertorëve.

Në përgjithësi, tema e ndërrimit të furnizimit me energji elektrike është mjaft e rëndësishme dhe interesante, dhe është një nga fushat më të rëndësishme të elektronikës së energjisë. Ky drejtim i elektronikës është premtues dhe po zhvillohet me shpejtësi. Dhe qëllimi i tij kryesor është zhvillimi i pajisjeve të fuqishme të furnizimit me energji elektrike që plotësojnë kërkesat moderne për besueshmërinë, cilësinë, qëndrueshmërinë, minimizimin e peshës, madhësisë, energjisë dhe konsumit të materialit. Duhet të theksohet se pothuajse e gjithë elektronika moderne, duke përfshirë të gjitha llojet e kompjuterëve, pajisjeve audio, video dhe pajisje të tjera moderne, mundësohet nga furnizime kompakte të energjisë komutuese, gjë që konfirmon edhe një herë rëndësinë e zhvillimit të mëtejshëm të kësaj fushe të fuqisë. furnizimet.

Parimi i funksionimit të furnizimit me energji komutuese

Furnizimi me energji komutuese është një sistem inverter. Në ndërprerjen e furnizimit me energji elektrike, voltazhi i hyrjes AC korrigjohet fillimisht. Tensioni konstant që rezulton konvertohet në impulse drejtkëndëshe me frekuencë të rritur dhe një cikël të caktuar pune, ose i furnizuar me transformator (në rastin e furnizimit me energji pulsuese me izolim galvanik nga rrjeti elektrik) ose direkt në filtrin e kalimit të ulët të daljes (në pulsim furnizimet me energji elektrike pa izolim galvanik). Në furnizimin me energji pulsuese, mund të përdoren transformatorë të përmasave të vogla - kjo për faktin se me një rritje të frekuencës, efikasiteti i transformatorit rritet dhe kërkesat për dimensionet (seksionin kryq) të bërthamës që kërkohen për të transmetuar ulje e fuqisë ekuivalente. Në shumicën e rasteve, një bërthamë e tillë mund të bëhet nga materiale feromagnetike, në ndryshim nga bërthamat e transformatorëve me frekuencë të ulët, për të cilat përdoret çeliku elektrik.

Figura 1 - Diagrami bllok i një furnizimi me energji komutuese

Tensioni i rrjetit furnizohet me ndreqësin, pas së cilës zbutet nga një filtër kapacitiv. Nga kondensatori i filtrit, voltazhi i të cilit rritet, voltazhi i korrigjuar përmes mbështjelljes së transformatorit futet në kolektorin e tranzitorit, i cili vepron si ndërprerës. Pajisja e kontrollit siguron ndezjen dhe fikjen periodike të transistorit. Për një fillim të besueshëm të njësisë së furnizimit me energji elektrike, përdoret një oshilator kryesor i bërë në një mikroqark. Impulset futen në bazën e tranzistorit kyç dhe shkaktojnë fillimin e ciklit të oshilatorit. Pajisja e kontrollit është përgjegjëse për monitorimin e nivelit të tensionit të daljes, gjenerimin e një sinjali gabimi dhe, shpesh, kontrollin e drejtpërdrejtë të çelësit. Furnizimi me energji i mikrocirkut të oshilatorit kryesor kryhet nga një zinxhir rezistuesish direkt nga hyrja e kondensatorit të ruajtjes, duke stabilizuar tensionin me kapacitetin referues. Oscilatori kryesor dhe tranzistori kryesor i qarkut sekondar janë përgjegjës për funksionimin e optobashkuesit. Sa më të hapur të jenë transistorët përgjegjës për funksionimin e optoçiftit, aq më e vogël është amplituda e pulseve të reagimit, aq më herët do të fiket transistori i fuqisë dhe aq më pak energji do të grumbullohet në transformator, gjë që do të shkaktojë rritjen e tensionit në daljen e burimit. të ndalosh. Ka ardhur mënyra e funksionimit të furnizimit me energji elektrike, ku një rol të rëndësishëm luan optoçiftuesi, si rregullator dhe kontrollues i tensioneve në dalje.

Specifikimi i një furnizimi me energji industriale është më i rreptë se ai i një furnizimi me energji elektrike shtëpiake konvencionale. Kjo shprehet jo vetëm në faktin se një tension i lartë trefazor vepron në hyrjen e furnizimit me energji elektrike, por edhe në faktin se furnizimet me energji industriale duhet të mbeten funksionale me një devijim të konsiderueshëm të tensionit të hyrjes nga vlera nominale, duke përfshirë uljet dhe ngritjet e tensionit, si dhe humbja e një ose disa fazave.

Figura 2 - Diagrami skematik i një furnizimi me energji komutuese.

Skema funksionon si më poshtë. Hyrja trefazore mund të jetë me tre tela, me katër tela ose edhe njëfazore. Ndreqësi trefazor përbëhet nga diodat D1 deri në D8.

Rezistorët R1 - R4 ofrojnë mbrojtje nga mbitensionet. Përdorimi i rezistencave mbrojtëse nga mbingarkesa e bën të panevojshëm përdorimin e lidhjeve të veçanta të siguresave. Tensioni i korrigjuar i hyrjes filtrohet nga një filtër në formë U i përbërë nga C5, C6, C7, C8 dhe L1.

Rezistorët R13 dhe R15 barazojnë tensionin në kondensatorët e filtrit të hyrjes.

Kur hapet MOSFET i mikroqarkut U1, potenciali burimor i Q1 zvogëlohet, rryma e portës sigurohet nga rezistorët R6, R7 dhe R8, përkatësisht, kapaciteti i tranzicioneve VR1 ... VR3 ndizet Q1. Dioda Zener VR4 kufizon tensionin e portës së burimit të aplikuar në Q1. Kur MOSFET U1 mbyllet, voltazhi i shkarkimit kufizohet në 450 volt nga qarku kufizues VR1, VR2, VR3. Çdo tension shtesë në fund të mbështjelljes do të shpërndahet përgjatë Q1. Kjo lidhje shpërndan në mënyrë efektive tensionin total të korrigjuar në Q1 dhe U1.

Zinxhiri thithës VR5, D9, R10 thith tensionin e tepërt në mbështjelljen parësore, e cila ndodh për shkak të induksionit të rrjedhjes së transformatorit gjatë kthimit.

Korrigjimi i daljes kryhet nga dioda D1. C2 - filtri i daljes. L2 dhe C3 formojnë një fazë të dytë filtri për të reduktuar nervozizmin e tensionit të daljes.

VR6 fillon të përçojë kur voltazhi i daljes tejkalon rënien në të gjithë VR6 dhe optobashkues. Një ndryshim në tensionin e daljes shkakton një ndryshim në rrymën që rrjedh nëpër diodën e optoçiftuesit U2, e cila nga ana tjetër shkakton një ndryshim në rrymën përmes transistorit optoçiftues U2. Kur kjo rrymë tejkalon pragun në pinin FB të U1, cikli tjetër i punës anashkalohet. Niveli i caktuar i tensionit të daljes ruhet duke rregulluar numrin e cikleve të punës të anashkaluara dhe të përsosura. Kur cikli i punës ka filluar, ai do të përfundojë kur rryma përmes mikroqarkut U1 të arrijë kufirin e brendshëm të caktuar. R11 kufizon rrymën përmes optobashkuesit dhe vendos fitimin e reagimit. Rezistenca R12 anon VR6.

Ky qark mbrohet nga reagimet e qarkut të hapur, qarku i shkurtër në dalje, mbingarkesa falë funksioneve të integruara në U1 (LNK304). Meqenëse mikroqarku mundësohet drejtpërdrejt nga kunja e tij e shkarkimit, nuk kërkohet një mbështjellje e veçantë e energjisë.

Në furnizimin me energji komutuese, stabilizimi i tensionit sigurohet përmes reagimeve negative. Feedback-u lejon që tensioni i daljes të mbahet në një nivel relativisht konstant, pavarësisht nga luhatjet dhe ngarkesa e tensionit të hyrjes. Reagimet mund të organizohen në disa mënyra. Në rastin e ndërrimit të furnizimit me energji elektrike me izolim galvanik nga rrjeti, metodat më të zakonshme janë përdorimi i komunikimit përmes një prej mbështjelljeve të daljes së transformatorit ose përdorimi i një optobashkues. Në varësi të vlerës së sinjalit të reagimit (në varësi të tensionit të daljes), cikli i punës së impulseve në daljen e kontrolluesit PWM ndryshon. Nëse izolimi nuk kërkohet, zakonisht përdoret një ndarës i thjeshtë i tensionit rezistent. Kështu, furnizimi me energji ruan një tension të qëndrueshëm në dalje.

Ndryshe nga furnizimet tradicionale lineare të energjisë, të cilat supozojnë zbutjen e tensionit të tepruar të pastabilizuar në një element linear me tufa, furnizimet me energji pulsuese përdorin metoda dhe fenomene të tjera fizike për të gjeneruar një tension të stabilizuar, përkatësisht: efektin e akumulimit të energjisë në bobinat e induktivitetit, si dhe mundësia e transformimit me frekuencë të lartë dhe shndërrimi i energjisë së grumbulluar në presion konstant. Ekzistojnë tre skema tipike për ndërtimin e furnizimit me energji pulsuese (shih Fig. 3.4-1): rritja (tensioni i daljes është më i lartë se hyrja), zvogëlimi (tensioni i daljes është më i ulët se hyrja) dhe përmbysja (tensioni i daljes ka polaritet të kundërt. në hyrje). Siç mund ta shihni nga figura, ato ndryshojnë vetëm në mënyrën e lidhjes së induktivitetit, përndryshe, parimi i funksionimit mbetet i pandryshuar, domethënë.

Një element kyç (zakonisht përdoren transistorë bipolarë ose MIS), që funksionon në një frekuencë të rendit 20-100 kHz, periodikisht për një kohë të shkurtër (jo më shumë se 50% të kohës) prapanicë

i jep induktorit një tension të plotë të parregulluar në hyrje. Rryma e pulsit. duke rrjedhur në të njëjtën kohë përmes spirales, siguron akumulimin e energjisë në fushën e saj magnetike 1 / 2LI ^ 2 në çdo puls. Energjia e ruajtur në këtë mënyrë nga spiralja transferohet në ngarkesë (ose drejtpërdrejt, duke përdorur një diodë ndreqëse, ose përmes mbështjelljes dytësore me korrigjim të mëvonshëm), kondensatori i filtrit zbutës të daljes siguron qëndrueshmërinë e tensionit dhe rrymës së daljes. Stabilizimi i tensionit të daljes sigurohet nga rregullimi automatik i gjerësisë ose shkallës së përsëritjes së pulsit në elementin kryesor (për të monitoruar tensionin e daljes përdoret një qark feedback).

Kjo skemë, megjithëse mjaft e ndërlikuar, mund të rrisë ndjeshëm efikasitetin e të gjithë pajisjes. Fakti është se, në këtë rast, përveç vetë ngarkesës, nuk ka elementë fuqie në qark që shpërndajnë fuqi të konsiderueshme. Transistorët kryesorë funksionojnë në një modalitet të ngopur të çelësit (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, mund të rrisni ndjeshëm fuqinë dhe të përmirësoni 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 sipas qarkut të konvertuesit të frekuencës së lartë. Ky është, në fakt, një qark tipik i një MT pulsuese me një rënie të tensionit, ku një tension i korrigjuar i rrjetit përdoret si tension në hyrje dhe një transformator me frekuencë të lartë (me madhësi të vogël dhe me efikasitet të lartë) përdoret si ruajtje. element, nga mbështjellja dytësore e të cilit hiqet tensioni i stabilizuar në dalje (ky transformator siguron edhe izolim galvanik nga rrjeti elektrik).

Disavantazhet e furnizimit me energji impuls përfshijnë: praninë e një niveli të lartë të zhurmës së impulsit në dalje, kompleksitetin e lartë dhe besueshmërinë e ulët (veçanërisht në prodhimin artizanal), nevojën për të përdorur komponentë të shtrenjtë me frekuencë të lartë të tensionit të lartë, të cilët, në rasti i mosfunksionimit më të vogël, dështojnë lehtësisht "të gjithë së bashku" (me Kjo zakonisht shoqërohet me efekte mbresëlënëse piroteknike). Tifozët e zhytjes në brendësi të pajisjeve me një kaçavidë dhe një hekur saldimi gjatë projektimit të furnizimit me puls të rrjetit do të duhet të jenë jashtëzakonisht të kujdesshëm, pasi shumë elementë të qarqeve të tilla janë nën tension të lartë.

3.4.1 Rregullator efektiv komutues me kompleksitet të ulët

Mbi bazën e bazës së elementit, e ngjashme me atë të përdorur në stabilizuesin linear të përshkruar më sipër (Fig. 3.3-3), është e mundur të ndërtohet një rregullator i tensionit komutues. Me të njëjtat karakteristika, do të ketë dimensione shumë më të vogla dhe kushte më të mira termike. Një diagram skematik i një stabilizuesi të tillë është paraqitur në Fig. 3.4-2. Stabilizuesi është montuar sipas një qarku tipik me rënie tensioni (Fig. 3.4-1a).

Kur e ndizni për herë të parë, kur kondensatori C4 shkarkohet dhe një ngarkesë mjaft e fuqishme lidhet me daljen, rryma rrjedh nëpër IC të stabilizatorit linear DA1. Rënia e tensionit në R1 e shkaktuar nga kjo rrymë zhbllokon tranzistorin kyç VT1, i cili menjëherë hyn në modalitetin e ngopjes, pasi rezistenca induktive L1 është e madhe dhe një rrymë mjaft e madhe rrjedh nëpër tranzistor. Rënia e tensionit në R5 hap elementin kryesor kryesor - transistorin VT2. Aktuale. duke u rritur në L1, ngarkon C4, ndërsa përmes reagimeve në R8 ka një regjistrim

stabilizues i hershëm dhe tranzistor ndërprerës. Energjia e ruajtur në spirale ushqen ngarkesën. Kur voltazhi në C4 bie nën tensionin e stabilizimit, DA1 dhe tranzistori i çelësit hapen. Cikli përsëritet me një frekuencë prej 20-30 kHz.

Zinxhiri R3. R4, C2 do të vendosë nivelin e tensionit të daljes. Mund të rregullohet pa probleme brenda kufijve të vegjël, nga Uct DA1 në Uin. Megjithatë, nëse Uout ngrihet afër Uin, shfaqet njëfarë paqëndrueshmërie me ngarkesën maksimale dhe një nivel të rritur të valëzimit. Për të shtypur valëzimin me frekuencë të lartë në daljen e filtrit të stabilizatorit L2, përfshihet C5.

Skema është mjaft e thjeshtë dhe më efektive për një nivel të caktuar kompleksiteti. Të gjithë elementët e fuqisë VT1, VT2, VD1, DA1 janë të pajisur me radiatorë të vegjël. Tensioni i hyrjes ns duhet të kalojë 30 V. që është maksimumi për stabilizuesit KR142EN8. Diodat ndreqës duhet të përdoren për një rrymë prej të paktën 3 A.

3.4.2 Pajisja e furnizimit me energji të pandërprerë e bazuar në një stabilizues pulsi

Në fig. 3.4-3 propozohet për shqyrtim një pajisje për furnizim të pandërprerë me energji elektrike të sistemeve të sigurisë dhe të mbikëqyrjes video bazuar në një stabilizues pulsi të kombinuar me një karikues. Stabilizuesi është i pajisur me sisteme mbrojtëse kundër mbingarkesës, mbinxehjes, rritjeve të tensionit në dalje, qarkut të shkurtër.

Stabilizuesi ka parametrat e mëposhtëm:

Tensioni i hyrjes, Uvx - 20-30 V:

Tensioni i stabilizuar i daljes, Uoutx-12B:

Rryma e vlerësuar e ngarkesës, Iagr nom -5A;

Rryma e funksionimit të sistemit të mbrojtjes nga mbingarkesa, Iprotection - 7A;.

Tensioni i aktivizimit të sistemit të mbrojtjes nga mbitensioni, Mbrojtja Uout - 13 V;

Rryma maksimale e karikimit të baterisë, bateria maksimale Isar - 0,7 A;

Niveli i valëzimit. Upuls - 100 mV,

Temperatura e reagimit të sistemit të mbrojtjes nga mbinxehja, Tzash - 120 С;

Shpejtësia e kalimit në fuqinë e baterisë, ndërrimi - 10ms (rele RES-b RFO.452.112).

Parimi i funksionimit të rregullatorit të kalimit në pajisjen e përshkruar është i njëjtë me atë të stabilizatorit të paraqitur më sipër.

Pajisja plotësohet me një karikues të bërë në elementët DA2, R7, R8, R9, R10, VD2, C7. Rregullatori i tensionit IC DA2 me një ndarës të rrymës në R7. R8 kufizon rrymën maksimale fillestare të ngarkesës, ndarësi R9, R10 vendos tensionin e ngarkesës në dalje, dioda VD2 mbron baterinë nga vetë-shkarkimi në mungesë të tensionit të furnizimit.

Mbrojtja nga mbinxehja përdor termistorin R16 si sensor të temperaturës. Kur aktivizohet mbrojtja, sinjalizuesi, i montuar në IC DD 1, ndizet dhe, në të njëjtën kohë, ngarkesa shkëputet nga stabilizuesi, duke kaluar në energji nga bateria. Termistori është montuar në lavamanin e nxehtësisë së transistorit VT1. Rregullimi i imët i nivelit të funksionimit të mbrojtjes së temperaturës kryhet nga rezistenca R18.

Sensori i tensionit është montuar në ndarësin R13, R15. rezistenca R15 vendos nivelin e saktë të funksionimit të mbrojtjes nga mbitensioni (13 V). Kur tejkalohet voltazhi në daljen e stabilizatorit (në rast të dështimit të këtij të fundit), stafeta S1 shkëput ngarkesën nga stabilizatori dhe e lidh atë me baterinë. Nëse tensioni i furnizimit shkëputet, rele S1 shkon në gjendjen "default" - d.m.th. lidh ngarkesën me baterinë.

Qarku i paraqitur këtu nuk ka mbrojtje elektronike nga qarku i shkurtër për baterinë. Ky rol luhet nga një siguresë në qarkun e furnizimit të ngarkesës, e vlerësuar për konsumin maksimal të rrymës.

3.4.3 Furnizimet me energji elektrike të bazuara në një konvertues pulsi me frekuencë të lartë

Shumë shpesh, gjatë projektimit të pajisjeve, lindin kërkesa strikte për madhësinë e furnizimit me energji elektrike. Në këtë rast, e vetmja rrugëdalje është përdorimi i MT bazuar në konvertuesit e pulsit me frekuencë të lartë të tensionit të lartë. të cilat janë të lidhura me një rrjet ~ 220 V pa përdorimin e një transformatori të përgjithshëm zbritës me frekuencë të ulët dhe mund të ofrojnë fuqi të lartë me dimensione të vogla dhe transferim nxehtësie.

Diagrami bllok i një konverteri tipik pulsi të mundësuar nga një rrjet industrial është paraqitur në Figurën 34-4.

Filtri i hyrjes është krijuar për të parandaluar depërtimin e zhurmës së impulsit në rrjet. Çelësat e rrymës sigurojnë furnizimin e pulseve të tensionit të lartë në mbështjelljen kryesore të një transformatori me frekuencë të lartë (një dhe

qarqet shtytje-tërheqëse). Frekuenca dhe kohëzgjatja e pulseve përcaktohen nga gjeneratori i kontrolluar (zakonisht gjerësia e pulsit kontrollohet, më rrallë - frekuenca). Ndryshe nga transformatorët e një sinjali sinusoidal me frekuencë të ulët, transformatorët e pulsit përdorin pajisje me brez të gjerë që ofrojnë transferim efikas të energjisë në sinjale me skaje të shpejta. Kjo imponon kërkesa të rëndësishme për llojin e qarkut magnetik të përdorur dhe dizajnin e transformatorit. Nga ana tjetër, me rritjen e frekuencës, dimensionet e kërkuara të transformatorit (duke ruajtur fuqinë e transmetuar) zvogëlohen (materialet moderne bëjnë të mundur ndërtimin e transformatorëve të fuqishëm me efikasitet të pranueshëm për frekuenca deri në 100-400 kHz). Një tipar i ndreqësit të daljes është përdorimi i diodave jo të zakonshme të energjisë, por diodave Schottky me shpejtësi të lartë, e cila është për shkak të frekuencës së lartë të tensionit të korrigjuar. Filtri i daljes zbut valëzimin në tensionin e daljes. Tensioni i reagimit krahasohet me një tension referencë dhe më pas drejton gjeneratorin. Kushtojini vëmendje pranisë së izolimit galvanik në qarkun e reagimit, i cili është i nevojshëm nëse duam të sigurojmë izolimin e tensionit të daljes nga rrjeti.

Në prodhimin e furnizimeve të tilla me energji elektrike, lindin kërkesa serioze për komponentët e përdorur (gjë që rrit koston e tyre në krahasim me ato tradicionale). Së pari, ka të bëjë me tensionin e funksionimit të diodave ndreqës, kondensatorëve të filtrit dhe tranzistorëve kyç, i cili nuk duhet të jetë më i vogël se 350 V për të shmangur prishjet. Së dyti, duhet të përdoren transistorë kyç me frekuencë të lartë (frekuenca e funksionimit 20-100 kHz) dhe kondensatorë specialë qeramikë (elektrolitet e zakonshme të oksidit në frekuenca të larta do të mbinxehen për shkak të induksionit të tyre të lartë

qetësi). Dhe së treti, frekuenca e ngopjes së transformatorit me frekuencë të lartë, e përcaktuar nga lloji i përcjellësit magnetik të përdorur (si rregull, përdoren bërthama toroidale) duhet të jetë dukshëm më e lartë se frekuenca e funksionimit të konvertuesit.

Në fig. 3.4-5 tregon një diagram skematik të një MT klasike të bazuar në një konvertues me frekuencë të lartë. Filtri, i përbërë nga kondensatorët C1, C2, SZ dhe mbytet L1, L2, shërben për të mbrojtur rrjetin e furnizimit nga ndërhyrja me frekuencë të lartë nga konverteri. Gjeneratori është ndërtuar sipas një skeme vetëlëkundëse dhe është i kombinuar me një fazë kyçe. Transistorët kryesorë VT1 dhe VT2 funksionojnë në antifazë, duke hapur dhe mbyllur me radhë. Fillimi i gjeneratorit dhe funksionimi i besueshëm sigurohet nga transistori VT3 që funksionon në modalitetin e prishjes së ortekëve. Kur tensioni në C6 rritet përmes R3, transistori hapet dhe kondensatori shkarkohet në bazën VT2, duke filluar gjeneratorin. Tensioni i reagimit hiqet nga dredha-dredha shtesë (III) e transformatorit të fuqisë Tpl.

Transistorët VT1. VT2 është instaluar në radiatorë pllakë prej të paktën 100 cm ^ 2. Diodat VD2-VD5 me një pengesë Schottky vendosen në një radiator të vogël 5 cm ^ 2. Të dhënat e mbytjes dhe transformatorit: L1-1. L2 është mbështjellë në unaza të ferritit 2000NM K12x8x3 në dy tela me PELSHO 0.25:20 rrotullime. TP1 - në dy unaza të palosur së bashku, ferrit 2000NN KZ 1x18.5x7;

mbështjellje 1 - 82 rrotullime me tel PEV-2 0.5: mbështjellje II - 25 + 25 rrotullime me tel PEV-2 1.0: mbështjellje III - 2 rrotullime me tel PEV-2 0.3. TP2 është mbështjellë në një unazë ferriti 2000NN K10x6x5. të gjitha mbështjelljet bëhen me tela PEV-2 0.3: dredha-dredha 1 - 10 rrotullime:

mbështjelljet II dhe III - 6 rrotullime secila, të dyja mbështjelljet (II dhe III) mbështjellen në mënyrë që të zënë 50% të sipërfaqes në unazë pa prekur ose mbivendosur njëra-tjetrën, mbështjellja I është e mbështjellë në mënyrë të barabartë në të gjithë unazën dhe e izoluar me një shtresë pëlhure e llakuar. Bobinat e filtrit të ndreqësit L3, L4 janë mbështjellë në ferrit 2000NM K 12x8x3 me një tel PEV-2 1.0, numri i kthesave është 30. KT809A mund të përdoret si transistorë kyç VT1, VT2. KT812, KT841.

Vlerësimet e elementeve dhe të dhënat e mbështjelljes së transformatorëve jepen për një tension dalës prej 35 V. Në rastin kur kërkohen vlera të tjera të parametrave të funksionimit, numri i kthesave në mbështjelljen 2 Tr1 duhet të ndryshohet në përputhje me rrethanat.

Qarku i përshkruar ka mangësi të konsiderueshme për shkak të dëshirës për të minimizuar numrin e komponentëve të përdorur Ky është një "nivel i ulët i stabilizimit të tensionit të daljes, funksionim i paqëndrueshëm jo i besueshëm dhe rrymë e ulët e daljes. Megjithatë, është mjaft i përshtatshëm për fuqizimin e më të thjeshtëve dizajne me fuqi të ndryshme (kur përdoren komponentët e duhur), si p.sh.: kalkulatorë, ID telefonuesi, pajisje ndriçimi, etj.

Një qark tjetër IP i bazuar në një konvertues pulsi me frekuencë të lartë është paraqitur në Fig. 3.4-6. Dallimi kryesor midis këtij qarku dhe strukturës standarde të paraqitur në Fig. 3-4-4 është mungesa e një cikli reagimi. Në këtë drejtim, stabiliteti i tensionit në mbështjelljet e daljes së transformatorit HF Tr2 është mjaft i ulët dhe kërkohet përdorimi i stabilizuesve sekondarë (qarku përdor stabilizues të integruar universal në IC të serisë KR142).

3.4.4 Rregullatori komutues me një tranzistor MOS kyç me sensor të rrymës.

Përdorimi i një klase të re inverterësh gjysmëpërçues - transistorë MIS, si dhe: dioda të fuqishme me rikuperim të shpejtë të kundërt, dioda Schottky, dioda ultra të shpejta, transistorë me efekt në terren me një portë të izoluar, qarqe të integruara për kontrollin e elementeve kryesore - kontribuon në miniaturizimin dhe një rritje në efikasitetin në zhvillimin dhe projektimin e furnizimeve me energji komutuese. Të gjithë këta elementë janë të disponueshëm në tregun vendas dhe mund të përdoren në projektimin e furnizimeve me energji shumë efikase, konvertuesve, sistemeve të ndezjes për motorët me djegie të brendshme (ICE) dhe sistemeve të ndezjes së llambave fluoreshente (LDS). Një klasë e pajisjeve energjetike të quajtura HEXSense - tranzistorë MIS me sensor të rrymës, gjithashtu mund të jetë me interes të madh për zhvilluesit. Ato janë elemente komutuese ideale për furnizimin me energji komutuese të gatshme për përdorim. Aftësia për të lexuar rrymën e tranzistorit të çelësit mund të përdoret në furnizimin me energji pulsi për reagimin aktual të kërkuar nga kontrolluesi i modulimit të gjerësisë së pulsit. Kjo thjeshton dizajnin e furnizimit me energji elektrike - duke përjashtuar rezistorët aktualë dhe transformatorët prej tij.

Në fig. 3.4-7 tregon një diagram të një furnizimi me energji komutuese me një fuqi prej 230 W. Karakteristikat kryesore të performancës së tij janë si më poshtë:

Tensioni i hyrjes: -110V 60Hz:

Tensioni i daljes: 48 V DC:

Rryma e ngarkesës: 4.8 A:

Frekuenca e ndërrimit: 110 kHz:

Efikasiteti me ngarkesë të plotë : 78%;

Efikasiteti në ngarkesën 1/3: 83%.

Qarku bazohet në një modulator me gjerësi pulsi (PWM) me një konvertues me frekuencë të lartë në dalje. Parimi i funksionimit është si më poshtë.

Sinjali kryesor i kontrollit të tranzitorit vjen nga dalja 6 e kontrolluesit PWM DA1, cikli i punës është i kufizuar në 50% nga rezistenca R4, R4 dhe C3 janë elementët e kohës së gjeneratorit. DA1 mundësohet nga VD5, C5, C6, R6. Rezistenca R6 është projektuar për të furnizuar tensionin e furnizimit gjatë fillimit të gjeneratorit, dhe më pas reagimi i tensionit zbatohet përmes LI, VD5. Ky reagim merret nga mbështjellja ndihmëse e induktorit të daljes, e cila funksionon në mënyrë të kundërt. Përveç furnizimit të gjeneratorit, voltazhi kthyes përmes zinxhirit VD4, Cl, Rl, R2 futet në hyrjen e reagimit të tensionit DA1 (pin 2). Kompensimi sigurohet përmes R3 dhe C2, i cili siguron stabilitetin e ciklit të reagimit.

Në bazë të këtij qarku, është e mundur të ndërtohen stabilizues pulsi me parametra të tjerë të daljes.

FURNIZIM TË PULSEVE TË ENERGJISË

Dihet që furnizimet me energji elektrike janë pjesë përbërëse e pajisjeve radio-inxhinierike, të cilat i nënshtrohen një sërë kërkesash; ato janë një kompleks elementësh, pajisjesh dhe aparatesh që gjenerojnë energji elektrike dhe e shndërrojnë atë në formën e nevojshme për të siguruar kushtet e nevojshme 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 elektrokimike të energjisë, konvertuesit fotoelektrikë dhe termionikë, etj.).

Pajisjet e fuqisë dytësore janë konvertues të një lloji të energjisë elektrike në një tjetër. Këtu përfshihen: Konvertuesit AC-në-DC (ndreqës); konvertuesit e madhësisë së tensionit të alternuar (transformatorët); Konvertuesit DC-në-AC (invertorët).

Pjesa e furnizimit me energji aktualisht përbën nga 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 urgjent. Kjo punë i kushtohet zhvillimit të një furnizimi sekondar me energji elektrike (IVE) me peshë dhe madhësi minimale dhe karakteristika të larta teknike.

Një parakusht për hartimin e furnizimit me energji dytësore është njohja e qartë e kërkesave për to. Këto kërkesa janë shumë të ndryshme dhe përcaktohen nga tiparet e funksionimit të atyre sistemeve radioelektronike që mundësohen nga një IWE i caktuar. Kërkesat kryesore janë: për projektimin - besueshmëria, mirëmbajtja, kufizimet e përgjithshme dhe masive, kushtet termike; tek karakteristikat teknike dhe ekonomike - kostoja dhe prodhueshmëria.

Drejtimet kryesore të përmirësimit të peshës dhe madhësisë dhe treguesve tekniko-ekonomikë të IP: përdorimi i materialeve elektrike më të fundit; përdorimi i një baze elementi duke përdorur teknologjinë integrale-hibride; rritja e frekuencës së shndërrimit të energjisë elektrike; kërkimi i zgjidhjeve të reja efektive të qarkut. Për të zgjedhur skemën IWE, u bë një analizë e efikasitetit të përdorimit të furnizimit me energji komutuese (SMPS) në krahasim me MT-të e energjisë të bëra duke përdorur teknologjinë tradicionale.

Disavantazhet kryesore të transformatorëve të fuqisë janë karakteristikat e peshës dhe madhësisë së lartë, si dhe një efekt i rëndësishëm në pajisjet e tjera elektronike të një fushe të fortë magnetike të transformatorëve të energjisë. Problemi i SMPS është krijimi i ndërhyrjeve me frekuencë të lartë prej tyre dhe, si pasojë, papajtueshmëria elektromagnetike me disa lloje të pajisjeve elektronike. Nga analiza rezultoi se IPS-të plotësojnë kërkesat më të plota të imponuara, gjë që konfirmohet nga përdorimi i gjerë i tyre në pajisjet elektronike.

Puna merr në konsideratë një SMPS me një fuqi prej 800 W, i cili ndryshon nga SMPS-të e tjera nga përdorimi i transistorëve me efekt në terren dhe një transformator me një dredha-dredha parësore që ka një dalje mesatare në konvertues. Transistorët me efekt në terren sigurojnë efikasitet më të lartë dhe një nivel më të ulët të ndërhyrjes me frekuencë të lartë, dhe transformatori me terminalin e mesëm siguron gjysmën e rrymës përmes transistorëve kyç dhe eliminon nevojën për një transformator izolues në qarqet e tyre të portës.

Në bazë të diagramit të qarkut të zgjedhur, u zhvillua një dizajn dhe u prodhua një prototip SMPS. E gjithë struktura paraqitet në formën e një moduli të instaluar në një 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 rafinuar: është ridizajnuar bordi i kontrollit duke përdorur komponentë të montimit sipërfaqësor në një tabelë të dyanshme, duke e montuar atë pingul me tabelën kryesore; përdorimi i një radiatori me një tifoz të integruar nga një kompjuter; të gjithë elementët e qarkut me stres të nxehtësisë ishin vendosur posaçërisht në njërën anë të kasës përgjatë drejtimit të fryrjes së ventilatorit kryesor për ftohje maksimale efektive. Si rezultat i rishikimit, dimensionet e IPP-së u reduktuan me tre herë dhe mangësitë e konstatuara gjatë testeve fillestare u eliminuan. Mostra e modifikuar ka këto karakteristika: tensioni i furnizimit Usup = ~ 180-240 V, frekuenca fwork = 90 kHz, fuqia dalëse Pp = 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 projektuar për të fuqizuar një përforcues të fuqisë audio, i cili është pjesë e një sistemi të riprodhimit të zërit në shtëpi me fuqi të lartë. Krijimi i një sistemi të riprodhimit të zërit në shtëpi filloi me zgjedhjen e një modeli qarku për UMZCH. Për këtë, u bë një analizë e dizajnit të qarkut të pajisjeve riprodhuese të zërit. Zgjedhja u bë në skemën e besueshmërisë së lartë UMZCH.

Ky përforcues 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 është botuar për një kohë të gjatë, amatorët e radios përsërisin edhe sot e kësaj dite modelin e tij, i cili referohet pothuajse në çdo literaturë në lidhje me montimin e pajisjeve për riprodhim muzikor me cilësi të lartë. Bazuar në këtë artikull, u vendos të mblidhej një UMZCH me katër kanale, konsumi total i energjisë i të cilit ishte 800 vat. Prandaj, faza tjetër në montimin e UMZCH ishte zhvillimi dhe montimi i një modeli të burimit të energjisë që siguron një fuqi dalëse prej të paktën 800 W, dimensione dhe peshë të vogël, besueshmëri në funksionim dhe mbrojtje nga mbingarkesa dhe qarqet e shkurtra.

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

Hulumtimi i burimeve të furnizimit dytësor me energji elektrike. Furnizimet me energji elektrike ndahen në dy grupe: furnizimet me energji primare dhe sekondare.

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 AC-në-DC (ndreqës);
• * konvertuesit e madhësisë së tensionit të alternuar (transformatorët);
• * Konvertuesit DC-në-AC (invertorët).

Burimet e furnizimit me energji sekondare ndërtohen kryesisht sipas dy skemave: klasike tradicionale dhe sipas skemës së konvertuesve të tensionit të pulsit. Disavantazhi kryesor i transformatorëve të fuqisë, të bërë sipas skemës tradicionale klasike, është në karakteristikat e tyre të mëdha të peshës dhe madhësisë, si dhe në ndikimin e rëndësishëm të fushës së fortë magnetike të transformatorëve të fuqisë në pajisjet e tjera elektronike. Problemi i SMPS është krijimi i interferencave me frekuencë të lartë nga ana e tyre, dhe si pasojë e kësaj, papajtueshmëria elektromagnetike me disa lloje të pajisjeve elektronike. Nga analiza rezultoi se IPS-të plotësojnë kërkesat më të plota të imponuara, gjë që konfirmohet nga përdorimi i gjerë i tyre në pajisjet elektronike.

Transformatorët e furnizimit me energji komutuese ndryshojnë nga ato tradicionale në sa vijon: - furnizimi me energji elektrike me tension drejtkëndor; forma e ndërlikuar e mbështjelljeve (përfundimet e pikës së mesit) dhe funksionimi në frekuenca më të larta (deri në disa dhjetëra kHz). Për më tepër, parametrat e transformatorit kanë një ndikim të rëndësishëm në mënyrën e funksionimit të pajisjeve gjysmëpërçuese dhe karakteristikat e konvertuesit. Pra, induktanca magnetizuese e transformatorit rrit kohën e kalimit të transistorëve; induktiviteti i rrjedhjes (me një rrymë që ndryshon me shpejtësi) është shkaku i mbitensionit në transistorë, i cili mund të çojë në prishjen e tyre; Rryma pa ngarkesë zvogëlon efikasitetin e konvertuesit dhe përkeqëson kushtet termike të transistorëve. Karakteristikat e vërejtura merren parasysh në llogaritjen dhe projektimin e transformatorëve SMPS.

Në këtë punim, ne konsiderojmë një furnizim me energji komutuese 800 W. Ai ndryshon nga ato të përshkruara më parë nga përdorimi i transistorëve me efekt në terren dhe një transformatori me një dredha-dredha parësore me një dalje mesatare në konvertues. E para siguron një efikasitet më të lartë dhe një nivel të reduktuar të ndërhyrjes me frekuencë të lartë, dhe e dyta - gjysmën e rrymës përmes transistorëve kryesorë dhe eliminon nevojën për një transformator izolues në qarqet e tyre të portës.

Disavantazhi i një modeli të tillë qarku është tensioni i lartë në gjysmat e mbështjelljes primare, i cili kërkon përdorimin e transistorëve me tensionin përkatës të lejuar. 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.

Në furnizimin me energji komutuese (UPS), përdoren konvertuesit me frekuencë të lartë me një dhe dy goditje. Efikasiteti i të parit është më i ulët se i dyti, prandaj është jopraktike të projektohen UPS me një cikël me një kapacitet prej më shumë se 40 ... 60 W. Konvertuesit push-tërheqës ofrojnë fuqi dalëse dukshëm më të lartë 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 zgjimit, atëherë mund të dallohen dy grupe: me vetë-ngacmim dhe zgjim 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 paarsyeshme, prandaj, ato janë pak të dobishme për burime të tilla energjie. Konvertuesit me ngacmim të jashtëm janë të përshtatshëm për krijimin e UPS-ve me fuqi të shtuar dhe ndonjëherë nuk kërkojnë pothuajse asnjë rregullim. Sa i përket lidhjes së transistorëve kyç me transformatorin, këtu dallohen tre skema: e ashtuquajtura gjysmë urë (Fig. 1, a), urë (Fig. 1, b). Deri më sot, më i përhapuri është konverteri gjysmë urë.

Kërkon dy transistorë me një vlerë relativisht të ulët të tensionit Ukemax. Siç mund të shihet nga Fig. 1a, kondensatorët C1 dhe C2 formojnë një ndarës tensioni në 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 nac. Konvertuesi i urës është i ngjashëm me atë 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 mbështjelljen parësore të transformatorit, dhe, rrjedhimisht, 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 sat.

Vlen të përmendet veçanërisht konverteri sipas diagramit në Fig. 1c, i cili ka efikasitetin më të lartë. Kjo arrihet duke reduktuar rrymën primare të mbështjelljes dhe, si rezultat, duke reduktuar shpërndarjen e fuqisë në transistorët kyç, 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 sat.

Duhet gjithashtu të theksohet se, ndryshe nga konvertuesit e tjerë, nuk kërkon një transformator izolues të hyrjes. Në pajisjen sipas skemës në Fig. 1c, është e nevojshme të përdoren transistorë me një vlerë të lartë të Uke max. Meqenëse fundi i pjesës së sipërme (sipas diagramit) gjysma e mbështjelljes parësore është e lidhur me fillimin e asaj të poshtme, kur rryma rrjedh në të parën prej tyre (VT1 është i hapur), në të dytën krijohet një tension që është e barabartë (në modul) me amplituda e 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, valëzim të ulët dhe emetim të ulët të zhurmës.

STABILIZIMI I TENSIONIT TË DALJES
FURNIZIM TË PULSEVE TË ENERGJISË

ARTIKU I PËRGATITUR BAZUAR NË LIBRIN A. V. GOLOVKOV dhe V. B LYUBITSKY "FURNIZIM TË ENERGJISË PËR MODULET E SISTEMIT IBM PC-XT / AT" PUBLISHING "LAD and N"

Qarku i stabilizimit të tensioneve të daljes në klasën e konsideruar të UPS-së është një qark i mbyllur automatik i kontrollit (Fig. 31). Ky lak përfshin:
qarku i kontrollit 8;
faza 9 e paraamplifikuesit përputhës;
transformatori i kontrollit DT;
Faza e fuqisë 2;
transformator i pulsit të fuqisë RT;
njësia ndreqës 3;
mbytja e komunikimit ndërkanal 4;
njësia e filtrit 5;
ndarës i tensionit feedback 6;
Ndarësi i tensionit të referencës 7.
Qarku i kontrollit 8 përfshin njësitë funksionale të mëposhtme:
amplifikuesi i sinjalit të gabimit 8.1 me qark korrigjues Zk;
Krahasuesi PWM (modulator) 8.2;
gjenerator i tensionit me sharre (oshilator) 8.3;
burimi i tensionit të stabilizuar referencë Uref 8.4.
Gjatë funksionimit, përforcuesi i sinjalit të gabimit 8.1 krahason sinjalin dalës të ndarësit të tensionit b me tensionin e referencës së ndarësit 7. Sinjali i përforcuar i gabimit furnizohet me modulatorin 8.2 të gjerësisë së impulsit, i cili kontrollon fazën para-finale të fuqisë amplifikatori 9, i cili, nga ana tjetër, ushqen sinjalin e moduluar të kontrollit në konvertuesin e fazës së energjisë 2 përmes transformatorit të kontrollit DT. Faza e energjisë mundësohet sipas një qarku pa transformator. Tensioni alternativ i rrjetit të furnizimit korrigjohet nga ndreqësi i rrjetit 1 dhe futet në fazën e energjisë, ku zbutet nga kondensatorët e raftit kondensativ. Një pjesë e tensionit në dalje të stabilizatorit krahasohet me një tension referencë konstante dhe më pas diferenca që rezulton (sinjali i gabimit) përforcohet me futjen e kompensimit të duhur. Moduluesi i gjerësisë së pulsit 8.2 konverton sinjalin analog të kontrollit në një sinjal të moduluar me gjerësi pulsi me një cikël funksioni të ndryshueshëm. Në klasën e konsideruar të UPS, qarku i modulatorit krahason sinjalin që vjen nga dalja e amplifikatorit të sinjalit të gabimit me tensionin e sharrës, i cili merret nga një gjenerator i veçantë 8.3.

Figura 31. Laku i kontrollit të një njësie tipike të furnizimit me energji komutuese bazuar në mikroqarkun e kontrollit TL494.

Figura 32. Rregullimi i nivelit të tensionit në dalje të UPS-it PS-200B.

Figura 33. Rregullimi i nivelit të tensionit në dalje të UPS-së LPS-02-150XT.

Figura 34. Rregullimi i nivelit të tensionit në dalje të UPS-it "Appis".

Figura 35. Rregullimi i nivelit të tensionit në dalje të UPS-it GT-200W.

Megjithatë, rasti më i zakonshëm është kur nuk ka rregullim për të ndikuar në tensionet e daljes së njësisë. Në këtë rast, voltazhi në cilindo nga hyrjet 1 ose 2 zgjidhet në mënyrë arbitrare në rangun nga +2,5 në +5 V, dhe tensioni në hyrjen e mbetur zgjidhet duke përdorur një rezistencë shunt me rezistencë të lartë në mënyrë që njësia të prodhojë Tensionet e daljes të specifikuara në pasaportë në modalitetin e ngarkesës nominale. Oriz. 35 ilustron rastin e zgjedhjes së nivelit të tensionit të referencës, Fig. 34 - tregon rastin e zgjedhjes së nivelit të sinjalit të reagimit. Është vërejtur më parë se vlera e paqëndrueshmërisë së tensionit të daljes nën ndikimin e ndonjë faktori destabilizues (ndryshimi i rrymës së ngarkesës, tensionit të furnizimit dhe temperaturës së ambientit) mund të zvogëlohet duke rritur fitimin e qarkut të reagimit (fitimi i amplifikatorit DA3) .
Megjithatë, vlera maksimale e fitimit DA3 kufizohet nga kushti i stabilitetit. Meqenëse si UPS ashtu edhe ngarkesa përmbajnë elementë reaktivë (induktiviteti ose kapaciteti) që ruajnë energjinë, në mënyrat kalimtare, energjia rishpërndahet midis këtyre elementeve. Kjo rrethanë mund të çojë në faktin se, me parametra të caktuar të elementeve, procesi kalimtar i vendosjes së tensioneve të daljes së UPS-së do të marrë karakterin e lëkundjeve të vazhdueshme, ose sasia e tejkalimit në modalitetin kalimtar do të arrijë vlera të papranueshme.

Figura 36. Proceset kalimtare (osciluese dhe aperiodike) të tensionit në dalje të UPS-së me një ndryshim të menjëhershëm të rrymës së ngarkesës (a) dhe tensionit të hyrjes (b).

Në fig. 36 tregon kalimet e tensionit të daljes kur rryma e ngarkesës dhe voltazhi i hyrjes ndryshojnë papritur. UPS-ja funksionon në mënyrë të qëndrueshme nëse voltazhi i daljes merr përsëri një vlerë të qëndrueshme pas përfundimit të shqetësimit që e nxori atë nga gjendja e tij origjinale (Fig. 37, a).

Figura 37. Proceset kalimtare të tensionit të daljes së UPS në sistemet e qëndrueshme (a) dhe të paqëndrueshme (b).

Nëse ky kusht nuk plotësohet, atëherë sistemi është i paqëndrueshëm (Fig. 37.6). Sigurimi i qëndrueshmërisë së furnizimit me energji komutuese është një parakusht për funksionimin normal të tij. Procesi kalimtar, në varësi të parametrave të UPS-së, ka karakter oshilator ose aperiodik, ndërsa tensioni i daljes i UPS-it ka një vlerë të caktuar mbikalimi dhe kohën e procesit kalimtar. Devijimi i tensionit të daljes nga vlera nominale zbulohet në elementin matës të qarkut të reagimit (në UPS-në e konsideruar, një ndarës rezistent i lidhur me autobusin e tensionit të daljes + 5V përdoret si element matës). Për shkak të inercisë së qarkut të kontrollit, vlera e vlerësuar e tensionit të daljes vendoset me një vonesë të caktuar. Në këtë rast, skema e kontrollit të inercisë do të vazhdojë të ndikojë në të njëjtin drejtim për disa kohë. Si rezultat, ndodh tejkalimi, d.m.th. devijimi i tensionit të daljes nga vlera e tij nominale në drejtim të kundërt me devijimin fillestar. Qarku i kontrollit ndryshon përsëri tensionin e daljes në drejtim të kundërt, etj. Për të siguruar qëndrueshmërinë e qarkut të rregullimit të tensionit të daljes së UPS me një kohëzgjatje minimale të procesit kalimtar, korrigjohet karakteristika amplitudë-frekuencë e amplifikatorit të gabimit DA3. Kjo bëhet duke përdorur qarqet RC, të cilat lidhen si qarqe reagimi negativ, duke mbuluar amplifikatorin DA3. Shembuj të zinxhirëve të tillë korrigjues janë paraqitur në Fig. 38.

Figura 38. Shembuj të konfigurimit të qarqeve korrigjuese RC për amplifikuesin e gabimit të tensionit DA3.

Për të zvogëluar nivelin e zhurmës, qarqet RC aperiodike janë instaluar në anën dytësore të furnizimit me energji komutuese. Le të ndalemi më në detaje në parimin e veprimit të tyre.
Procesi kalimtar i rrymës përmes diodave ndreqës në momentet e ndërrimit ndodh në formën e ngacmimit të goditjes (Fig. 39, a).

Figura 39. Diagramet e kohës së tensionit në diodën e rikuperimit të rezistencës së kundërt:
a) - pa zinxhir RC; b) - në prani të një zinxhiri RC.

PARAMETRAT BAZË TË FURNIZIMIT TË PULSEVE TË ENERGJISË PËR IBM		Janë marrë parasysh parametrat kryesorë të furnizimit me energji komutuese, tregohet pika e lidhësit, parimi i funksionimit nga tensioni i rrjetit prej 110 dhe 220 volt,
		Mikroqarku TL494, qarku i komutimit dhe rastet e përdorimit për kontrollin e çelsave të rrymës së furnizimit me energji komutuese janë përshkruar në detaje.
KONTROLL KONTROLLIN E FURNIZIMIT TË FURNIZIMIT TË ENERGJISË PËRDORIM TL494		Përshkruhen metodat kryesore të kontrollit të qarqeve bazë të tranzistorëve të energjisë të furnizimit me energji impuls, opsionet për ndërtimin e ndreqësve sekondarë të energjisë.
STABILIZIMI I TENSIONIT DALES TE FURNIZIMIT TE PULSIT		Përshkruhen variante të përdorimit të amplifikatorëve të gabimit TL494 për stabilizimin e tensioneve të daljes, përshkruhet parimi i funksionimit të një mbytjeje të stabilizimit të grupit.
SKEMA TË MBROJTJES		Janë përshkruar disa opsione për ndërtimin e sistemeve për mbrojtjen e impulseve të furnizimit me energji nga mbingarkesa.
SKEMA "Fillimi i ngadaltë"		Janë përshkruar parimet e formimit të një fillimi të butë dhe gjenerimit të tensionit POWER GOOD.
SHEMBULL I NDËRTIMIT TË NJË FURNIZIM TË PULSIT		Përshkrimi i plotë i diagramit të qarkut dhe funksionimi i tij i furnizimit me energji komutuese