Llojet e furnizimit me energji komutuese. Laboratori Irbis - Hap i butë drejt majave të dijes dhe aftësisë - Shkolla

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 diagrami bllok 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.

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 ferrimagnetike, 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 me frekuencë të lartë, procesi kërkon elementë gjysmëpërçues me shpejtësi të lartë, prandaj, për këtë qëllim përdoren diodat Schottky.
• 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, voltazhi 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:

• Rezistenca: R1 - 100 Ohm, R2 - nga 150 kOhm deri 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.

Progresi teknologjik nuk qëndron ende, dhe sot njësitë impulse kanë zëvendësuar furnizimet me energji të tipit transformator. Ka shumë arsye për këtë, por më të rëndësishmet janë:

• Thjeshtësia dhe kosto e ulët në prodhim;
• Lehtësinë e përdorimit;
• Kompaktësia dhe dimensionet e përgjithshme dukshëm të rehatshme.

Lexoni udhëzuesin se si të zgjidhni një detektor të fshehur të instalimeve elektrike dhe si ta përdorni atë.

Nga pikëpamja teknike, një furnizim me energji komutuese është një pajisje që korrigjon tensionin e rrjetit dhe më pas formon një impuls prej tij me një përgjigje frekuence prej 10 kHz. Duhet theksuar se efikasiteti i kësaj pajisjeje teknike arrin në 80%.

Parimi i funksionimit

Në fakt, i gjithë parimi i funksionimit të një njësie të furnizimit me energji komutuese zbret në faktin se një pajisje e këtij lloji synon të korrigjojë tensionin që vjen në të kur lidhet me rrjetin dhe më pas të formojë një impuls pune, për shkak të të cilit kjo njësi elektrike mund të funksionojë.

Shumë njerëz shtrojnë pyetjen, cilat janë ndryshimet kryesore midis një pajisjeje pulsi dhe asaj konvencionale? E gjitha varet nga fakti se ka karakteristika teknike të përmirësuara dhe dimensione të përgjithshme më të vogla. Gjithashtu, njësia e impulsit jep më shumë energji sesa versioni i saj standard.

Llojet

Për momentin, në territorin e Federatës Ruse, nëse është e nevojshme, mund të gjeni furnizime me energji të tipit puls të varieteteve dhe kategorive të mëposhtme:

• E thjeshtë në IR2153 - ky modifikim është më i kërkuari nga konsumatori vendas;
• Në TL494
• Në UC3842
• Nga një llambë e kursimit të energjisë - është diçka si një pajisje teknike e modifikuar e një lloji hibrid;
• Për një përforcues - ka karakteristika të larta teknike;
• Nga çakëlli elektronik - është e qartë nga emri se pajisja bazohet në funksionimin e një bilanci të tipit elektronik. Lexoni një përmbledhje se çfarë lloj llambash LED janë për shtëpi dhe si të zgjidhni.
• E rregullueshme - kjo lloj njësie mekanike mund të rregullohet dhe rregullohet vetë;
• Për UMZCH - ka një aplikim të ngushtë specifik;
• I fuqishëm - ka karakteristika të larta të fuqisë;
• 200 volt - kjo lloj pajisje është projektuar për një tension maksimal prej 220 V;
• Rrjeti 150 W - punon vetëm nga rrjeti, fuqia maksimale - 150 W;
• 12 V - një pajisje e një natyre teknike që është e aftë të funksionojë normalisht në një tension prej 12 V;
• 24 V - funksionimi normal i pajisjes është i mundur vetëm në 24 V
• Mostovoy - gjatë montimit, u përdor një lidhje urë;
• Për një përforcues tubi - të gjitha specifikimet janë krijuar për të punuar me një përforcues tubi;
• Për LED - ka një ndjeshmëri të lartë, përdoret për të punuar me LED;
• Bipolar ka polaritet të dyfishtë, pajisja plotëson standardet e cilësisë së lartë;
• Flyback - është i lidhur në funksionimin e kundërt, ka tregues të fuqisë dhe tensionit të lartë.

Skema

Të gjitha furnizimet me energji të tipit impuls, në varësi të fushës së funksionimit dhe karakteristikave teknike, kanë skema të ndryshme:

• 12 V - është opsioni standard për montimin e këtij lloji të sistemit;
• 2000 W - ky qark është menduar vetëm për pajisjet teknike me fuqi të lartë;
• Për një kaçavidë 18 V - skema është specifike, gjatë montimit kërkon njohuri të veçanta nga mjeshtri;
• Për një përforcues tubi - në këtë rast, ne po flasim për një dizajn të thjeshtë skematik, i cili, ndër të tjera, merr parasysh daljen në amplifikatorin e tubit;
• Për laptopët - supozon praninë e një sistemi të veçantë mbrojtjeje kundër rritjeve të tensionit;
• Në Top 200 - karakteristikat teknike të pajisjes do të jenë 40 V dhe 3 A. Lexoni për pajisjen e alternatorit.
• Në TL494, qarku - merrni parasysh rrymën kufizuese dhe rregullimin e tensionit të hyrjes;
• Në UC3845 - nuk do të jetë e vështirë të montoni një njësi të furnizimit me energji pulsi sipas kësaj skeme;
• furnizimi me energji kalimi në qarkun ir2153 - i aplikueshëm për amplifikatorët me frekuencë të ulët;
• Në mikroqarkun LNK364PN - i zbatuar në bazë të modelit mikro-skematik UC 3842;
• Në një transistor me efekt fushë, tashmë është e qartë nga emri se ky qark është i zbatueshëm për një transistor me efekt në terren;
• Qarku i një furnizimi me energji kalimi përpara ka një dizajn të thjeshtë, nuk kërkon aftësi të veçanta gjatë montimit.

Riparim

Furnizimi me energji komutuese (SMPS) është deri tani më i përhapuri dhe përdoret me sukses në të gjitha pajisjet moderne elektronike.

Figura 3 tregon një bllok diagram të një furnizimi me energji komutuese të bërë sipas një qarku tradicional.Ndreqësit dytësorë kryhen sipas një qarku gjysmëvalë. Emrat e këtyre nyjeve zbulojnë qëllimin e tyre dhe janë vetë-shpjegues. Njësitë kryesore të qarkut primar janë: një filtër hyrës, një ndreqës i tensionit të rrjetit dhe një konvertues RF i një tensioni të furnizimit të korrigjuar me një transformator.

Filtri i ndreqësit të linjës

Transformator

Konvertuesi RF

Ndreqës dytësor

Filtri i hyrjes




Figura 3 - Diagrami bllok i një njësie furnizimi me energji pulsuese

Parimi bazë i funksionimit të SMPS është shndërrimi i tensionit AC të rrjetit prej 220 volt dhe një frekuence prej 50 Hz në një tension të alternuar me frekuencë të lartë të një forme drejtkëndore, i cili shndërrohet në vlerat e kërkuara, korrigjohet dhe filtrohet.

Konvertimi kryhet duke përdorur një transistor të fuqishëm që funksionon në modalitetin kyç dhe një transformator pulsi, të cilët së bashku formojnë një qark konvertues RF. Sa i përket modelit të qarkut, ekzistojnë dy opsione për konvertuesit: e para kryhet sipas skemës së një gjeneratori pulsi (për shembull, ky është përdorur në UPS-të e televizorëve) dhe i dyti me kontroll të jashtëm (përdoret në shumicën moderne elektronike. pajisje).

Meqenëse frekuenca e konvertuesit zakonisht zgjidhet nga 18 në 50 kHz, dimensionet e transformatorit të pulsit dhe, rrjedhimisht, e gjithë njësia e furnizimit me energji elektrike, janë mjaft kompakte, gjë që është një parametër i rëndësishëm për pajisjet moderne. Konvertuesi i pulsit me kontroll të jashtëm është paraqitur në figurën 4.



Figura 4 - Diagrami skematik i një njësie të furnizimit me energji pulsuese me WU.

Konvertuesi është bërë në një tranzistor VT1 dhe një transformator T1. Tensioni i rrjetit përmes filtrit të rrjetit (SF) futet në ndreqësin e rrjetit (SV), ku korrigjohet, filtrohet nga kondensatori i filtrit (Cf) dhe përmes mbështjelljes W1 të transformatorit T1 futet në kolektorin e tranzitorit. VT1. Kur një impuls drejtkëndor futet në qarkun bazë të tranzistorit, transistori hapet dhe një rrymë në rritje rrjedh nëpër të. Unë j. E njëjta rrymë do të rrjedhë përmes mbështjelljes W1 të transformatorit T1, gjë që do të çojë në faktin se fluksi magnetik në bërthamën e transformatorit rritet, ndërsa EMF e vetë-induksionit induktohet në mbështjelljen dytësore të transformatorit. W2. 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, voltazhi në qarkun sekondar do të rritet, pasi do të jepet më shumë energji dhe nëse zvogëloni kohëzgjatjen, voltazhi do të ulet në përputhje me rrethanat. Kështu, duke ndryshuar kohëzgjatjen e pulsit në qarkun bazë të tranzistorit, ne mund të ndryshojmë tensionet e daljes së mbështjelljes dytësore T1, dhe për këtë arsye të stabilizojmë tensionet e daljes së PSU. E vetmja gjë që nevojitet për këtë është një qark që do të formojë 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-it, qarku i kontrolluesit PWM "duhet të dijë" vlerën e tensioneve të daljes. Për këto qëllime, përdoret një qark gjurmues (ose një qark reagimi), i bërë në një optobashkues U1 dhe një rezistencë R2. Një rritje e tensionit në qarkun sekondar të transformatorit T1 do të çojë në një rritje të intensitetit të rrezatimit të LED, dhe për rrjedhojë në një ulje të rezistencës së kryqëzimit të fototransistorit (përfshirë në optobashkuesin U1). Kjo, 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. Zvogëlimi i tensionit bën që qarku logjik, i cili është pjesë e kontrolluesit PWM, të rrisë kohëzgjatjen e pulsit derisa voltazhi në pinin e parë të korrespondojë me parametrat e specifikuar. Me një ulje të tensionit, procesi është i kundërt.

UPS përdor dy parime të qarqeve të monitorimit - "direkt" dhe "indirekt". Metoda e mësipërme quhet "direkte" sepse voltazhi i reagimit merret direkt 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 njësie të furnizimit me energji pulsuese me WU.

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

Mbrojtje nga qarku i shkurtër SMPS.

Qark i shkurtër (SC) në ngarkesën e UPS-së. Në këtë rast, e gjithë energjia që i jepet qarkut dytësor të UPS-së do të humbasë dhe voltazhi i daljes do të jetë praktikisht 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 jetë në gjendje të hapur më gjatë dhe më gjatë, dhe rryma që rrjedh përmes tij do të rritet. Në fund, kjo do të çojë në dështimin e këtij transistori. UPS siguron mbrojtje të tranzistorit të konvertuesit nga mbirryma në situata të tilla jonormale. Ai bazohet në një rezistencë RProtection të lidhur në seri me qarkun përmes të cilit rrjedh rryma e kolektorit Ik. Një rritje në rrymën Ik që rrjedh përmes tranzitorit VT1 do të çojë në një rritje të rënies së tensionit në këtë rezistencë, dhe, për rrjedhojë, 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 lejueshme 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 u përmend 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, në mënyrë paradoksale, kostoja e një UPS është një njësi e furnizimit me energji më pak tradicionale. më pak konsum metalik për bërthamën magnetike dhe bakër për mbështjelljet, edhe pse numri i pjesëve në UPS rritet. Një tjetër nga avantazhet e UPS-së është kapaciteti i vogël, në krahasim me furnizimin me energji konvencionale, i kondensatorit të filtrit ndreqës dytësor. Ulja e kapacitetit u bë e mundur duke rritur frekuencën. Dhe së fundi, efikasiteti i furnizimit me energji komutuese arrin 80%. Kjo për faktin se UPS-ja konsumon energji nga rrjeti elektrik vetëm gjatë transistorit të hapur të konvertuesit, kur ai është i mbyllur, energjia transferohet në ngarkesë për shkak të shkarkimit të kondensatorit të filtrit të qarkut dytësor.

Disavantazhet përfshijnë ndërlikimin e qarkut të UPS-së dhe rritjen e zhurmës së impulsit të lëshuar nga UPS-ja. Rritja e zhurmës është për shkak të faktit se transistori i konvertuesit funksionon në një modalitet kyç. Në këtë mënyrë, transistori është një burim i zhurmës së impulsit që ndodh në momentet e proceseve kalimtare të tranzitorit. Ky është një disavantazh i çdo transistori që funksionon në modalitetin kyç. Por nëse transistori funksionon me tensione të ulëta (për shembull, logjika e tranzitorit me një tension prej 5 V) kjo nuk është e frikshme, në rastin tonë, tensioni i aplikuar në kolektorin e tranzitorit është rreth 315 V. Për të luftuar këtë ndërhyrje, UPS-ja përdor filtra më komplekse të qarqeve të rrjetit sesa në një PSU konvencionale.

Parimi i zbatimit të fuqisë dytësore përmes përdorimit të pajisjeve shtesë që sigurojnë energji në qark është përdorur për një kohë të gjatë në shumicën e pajisjeve elektrike. Këto pajisje janë furnizim me energji elektrike. Ato shërbejnë për të kthyer tensionin në nivelin e kërkuar. Njësitë e furnizimit me energji elektrike mund të jenë elemente të integruara ose të veçanta. Ekzistojnë dy parime për konvertimin e energjisë elektrike. E para bazohet në përdorimin e transformatorëve analogë, dhe e dyta bazohet në përdorimin e furnizimit me energji komutuese. Dallimi midis këtyre parimeve është mjaft i madh, por, për fat të keq, jo të gjithë e kuptojnë atë. Në këtë artikull, ne do të kuptojmë se si funksionon një furnizim me energji komutuese dhe si ndryshon kaq shumë nga një analog. Le të fillojmë. Shkoni!

Të parët që u shfaqën ishin furnizimet me energji elektrike të transformatorit. Parimi i funksionimit të tyre qëndron në faktin se ata ndryshojnë strukturën e tensionit duke përdorur një transformator fuqie, i cili është i lidhur me një rrjet 220 V. Aty zvogëlohet amplituda e harmonikës sinusoidale, e cila drejtohet më tej në pajisjen ndreqës. Pastaj voltazhi zbutet nga një kapacitet i lidhur paralel, i cili zgjidhet sipas fuqisë së lejuar. Rregullimi i tensionit në terminalet e daljes sigurohet duke ndryshuar pozicionin e rezistorëve të shkurtimit.

Tani le të kalojmë te furnizimet me energji impulse. Ata u shfaqën pak më vonë, megjithatë, ata menjëherë fituan popullaritet të konsiderueshëm për shkak të një numri karakteristikash pozitive, përkatësisht:

• Disponueshmëria e vjeljes;
• Besueshmëria;
• Mundësitë për të zgjeruar gamën e funksionimit për tensionet e daljes.

Të gjitha pajisjet në të cilat është inkorporuar parimi i fuqisë së pulsit janë praktikisht të padallueshme nga njëra-tjetra.



Elementet e një njësie të furnizimit me energji pulsuese janë:

• Furnizimi linear me energji elektrike;
• Furnizimi me energji në gatishmëri;
• Gjenerator (RFI, kontroll);
• Tranzistor kyç;
• Optobashkues;
• Qarqet e kontrollit.

Për të gjetur një furnizim me energji elektrike me një grup specifik parametrash, përdorni faqen e internetit ChipHunt.

Le të kuptojmë më në fund se si funksionon një furnizim me energji komutuese. Ai përdor parimet e ndërveprimit midis elementeve të qarkut të inverterit dhe është falë kësaj që arrihet një tension i stabilizuar.

Së pari, një tension normal prej 220 V furnizohet në ndreqës, pastaj amplituda zbutet duke përdorur kondensatorët e një filtri kondensativ. Pas kësaj, sinusoidet kaluese korrigjohen nga ura e diodës së daljes. Pastaj sinusoidet shndërrohen në impulse me frekuencë të lartë. Konvertimi mund të kryhet ose me ndarje galvanike të furnizimit me energji nga qarqet e daljes, ose pa një izolim të tillë.

Nëse njësia e furnizimit me energji elektrike është e izoluar në mënyrë galvanike, atëherë sinjalet me frekuencë të lartë dërgohen në transformator, i cili kryen izolimin galvanik. Për të rritur efikasitetin e transformatorit, frekuenca rritet.

Funksionimi i një njësie të furnizimit me energji pulsuese bazohet në ndërveprimin e tre zinxhirëve:

• Kontrolluesi PWM (kontrollon konvertimin e modulimit të gjerësisë së pulsit);
• Një kaskadë e çelsave të energjisë (përbëhet nga transistorë që ndizen sipas një prej tre skemave: urë, gjysmë urë, me një pikë mes);
• Transformator pulsi (ka mbështjellje parësore dhe dytësore që janë montuar rreth qarkut magnetik).



Nëse furnizimi me energji elektrike është pa shkëputje, atëherë transformatori i izolimit HSP nuk përdoret dhe sinjali futet drejtpërdrejt në filtrin e kalimit të ulët.

Duke krahasuar furnizimin me energji të ndërrimit me analog, mund të shihni avantazhet e dukshme të të parës. UPS-të janë më të lehta dhe më efikase. Ata kanë një gamë më të gjerë të tensionit të furnizimit dhe mbrojtje të integruar. Kostoja e furnizimeve të tilla me energji elektrike është zakonisht më e ulët.

Ndër disavantazhet, mund të veçohet prania e ndërhyrjeve me frekuencë të lartë dhe kufizimeve të fuqisë (si në ngarkesa të larta ashtu edhe në ato të ulëta).

Ju mund ta kontrolloni UPS-në duke përdorur një llambë inkandeshente konvencionale. Ju lutemi vini re se nuk duhet ta lidhni llambën me hendekun e transistorit të largët, pasi dredha-dredha parësore nuk është krijuar për të kaluar rrymë direkte, prandaj, në asnjë rast nuk duhet të lejohet të kalojë.



Nëse llamba është e ndezur, atëherë njësia e furnizimit me energji është duke punuar normalisht, por nëse nuk është e ndezur, atëherë njësia e furnizimit me energji elektrike nuk funksionon. Një blic i shkurtër tregon që UPS-i është kyçur menjëherë pas ndezjes. Një shkëlqim shumë i ndritshëm tregon mungesën e stabilizimit të tensionit të daljes.

Tani do të dini se në çfarë bazohet parimi i funksionimit të një furnizimi me energji analoge pulsuese dhe konvencionale. Secila prej tyre ka karakteristikat e veta të strukturës dhe punës, të cilat duhet të kuptohen. Ju gjithashtu mund të kontrolloni funksionalitetin e UPS-së duke përdorur një llambë inkandeshente konvencionale. Shkruani në komente ky artikull ishte i dobishëm për ju dhe bëni çdo pyetje me interes për temën e diskutuar.



• Prezantimi
• konkluzioni

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.

1. Parimi i funksionimit të furnizimeve 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 dioda D1 - D8.

Rezistorët R1 - R4 sigurojnë 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 çifteli optik. Në varësi të vlerës së sinjalit të reagimit (në varësi të tensionit të daljes), cikli i detyrës 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.

2. Parametrat bazë dhe karakteristikat e furnizimit me energji komutuese

Klasifikimi i furnizimeve me energji komutuese (SMPS) është bërë sipas disa kriteret kryesore:

Sipas llojit të tensionit të hyrjes dhe daljes;

Sipas tipologjisë;

Sipas formës së tensionit të daljes;

Sipas llojit të qarkut të furnizimit;

Nga tensioni në të gjithë ngarkesën;

Nga fuqia e ngarkesës;

Nga natyra e rrymës së ngarkesës;

Nga numri i daljeve;

Sipas qëndrueshmërisë së tensionit në të gjithë ngarkesën.

Sipas llojit të tensionit të hyrjes dhe daljes

1. AC/DC janë konvertues AC/DC. Konvertuesit e tillë përdoren në fusha të ndryshme - automatizimi industrial, pajisjet e telekomunikacionit, pajisjet e kontrollit dhe matjes, pajisjet industriale për përpunimin e të dhënave, pajisjet e sigurisë, si dhe pajisjet për qëllime të veçanta.

2. DC/DC janë konvertues DC/DC. Në konvertuesit e tillë DC / DC, përdoren transformatorë pulsi me dy ose më shumë mbështjellje, dhe nuk ka asnjë lidhje midis qarqeve hyrëse dhe dalëse. Transformatorët e pulsit kanë një ndryshim të madh potencial midis hyrjes dhe daljes së konvertuesit. Një shembull i aplikimit të tyre mund të jetë një njësi furnizimi me energji elektrike (PSU) për njësitë e ndezjes pulsuese me një tension daljeje prej rreth 400 V.

3. DC / AC janë konvertues DC-në-AC (inventari). Fusha kryesore e aplikimit të invertorëve është puna në mjetet lëvizëse të hekurudhave dhe mjeteve të tjera me një rrjet të tensionit konstant në bord. Ato mund të përdoren gjithashtu si konvertues kryesorë si pjesë e furnizimit me energji rezervë.

Kapaciteti i lartë i mbingarkesës lejon furnizimin me energji elektrike të një game të gjerë pajisjesh dhe pajisjesh, duke përfshirë motorët e kondensatorëve të kompresorëve të njësive ftohëse dhe kondicionerëve.

Sipas tipologjisë SMPS klasifikohen si më poshtë:

konvertuesit e pulsit flyback (flybackconverter);

konvertuesit e impulsit përpara (përpara konvertues);

konvertues me dalje push-tërheqëse;

konvertues me dalje gjysmë urë (halfbridgeconverter);

konvertuesit me dalje të urëzuar (fullfbridgeconverter).

Sipas formës së tensionit në dalje SMPS klasifikohen si më poshtë:

1.Me sinusoid të modifikuar

2. Me një sinusoid të formës së rregullt.

Figura 3 - Format e sinjalit të daljes

Sipas llojit të qarkut të furnizimit:

SMPS duke përdorur energjinë elektrike të marrë nga një rrjet njëfazor i rrymës alternative;

SMPS duke përdorur energjinë elektrike të marrë nga një rrjet trefazor i rrymës alternative;

SMPS duke përdorur energji elektrike nga një burim autonom DC.

Sipas tensionit në ngarkesë:

Sipas fuqisë së ngarkesës:

SMPS me fuqi të ulët (deri në 100 W);

SMPS me fuqi mesatare (nga 100 në 1000 W);

SMPS me fuqi të lartë (mbi 1000 W).

Nga natyra e rrymës së ngarkesës:

SMPS me dalje AC;

SMPS me dalje DC;

SMPS me dalje AC dhe DC.

Nga numri i daljeve:

SMPS me një kanal me një dalje DC ose AC;

SMPS shumëkanalëshe me dy ose më shumë tensione dalëse.

Nga qëndrueshmëria e tensionit në të gjithë ngarkesën:

SMPS e stabilizuar;

SMPS i pastabilizuar.

3. Metodat kryesore të ndërtimit të furnizimit me energji komutuese

Figura më poshtë do të tregojë pamjen e një furnizimi me energji komutuese.

Figura 4 - Furnizimi me energji komutuese

Pra, për të filluar, le të përshkruajmë në terma të përgjithshëm se cilat janë modulet kryesore në çdo njësi të furnizimit me energji impuls. Në një version tipik, furnizimi me energji komutuese mund të ndahet me kusht në tre pjesë funksionale. Kjo:

1. Kontrolluesi PWM (PWM), në bazë të të cilit është montuar oshilatori kryesor, zakonisht me një frekuencë prej rreth 30 ... 60 kHz;

2. Një kaskadë çelsash energjie, rolin e të cilëve mund ta luajnë transistorët e fuqishëm bipolarë, me efekt në terren ose IGBT (bipolarë me portë të izoluar); kjo fazë e fuqisë mund të përfshijë një qark kontrolli shtesë për këta çelësa të njëjtë në drejtues të integruar ose transistorë me fuqi të ulët; qarku i ndërprerësit të energjisë është gjithashtu i rëndësishëm: urë (urë e plotë), gjysmë urë (gjysmë urë) ose me një pikë të mesme (push-pool);

3. Transformator pulsi me mbështjellje (s) primare (s) dhe sekondare (s) dhe, në përputhje me rrethanat, dioda ndreqës, filtra, stabilizues, etj. në dalje; ferrit ose alsifer zakonisht zgjidhet si bërthamë; në përgjithësi, materiale të tilla magnetike janë të afta të funksionojnë në frekuenca të larta (në disa raste mbi 100 kHz).

Ekzistojnë tre mënyra kryesore të ndërtimit të furnizimit me energji pulsuese (shih Fig. 3): 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.

tensioni i furnizimit me energji komutuese

Figura 5 - Diagramet tipike të bllokut të furnizimit me energji komutuese

Elementi kryesor (zakonisht përdoren transistorë bipolarë ose MOS), që funksionojnë në një frekuencë prej rreth 20-100 kHz, periodikisht për një kohë të shkurtër (jo më shumë se 50% të kohës) aplikon një tension të plotë të pastabilizuar në hyrje në induktor. Rryma e pulsit që rrjedh nëpër spirale siguron akumulimin e energjisë në fushën e saj magnetike 1 / 2LI ^ 2 në çdo impuls. 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.

4. Varietetet e zgjidhjeve qarkore për furnizimin me energji komutuese

Qarku SMPS i viteve '90 është paraqitur në Fig. 6. Furnizimi me energji elektrike përmban një ndreqës rrjeti VD1-VD4, një filtër për shtypjen e interferencave L1C1-C3, një konvertues transistor komutues VT1 dhe një transformator pulsi T1, një ndreqës daljeje VD8 me një filtër C9C10L2 dhe një njësi stabilizimi të bazuar në një stabilizues DA1 dhe një U1 optobashkues.

Figura 6 - Furnizimi me energji komutuese i viteve 1990

Qarku SMPS është paraqitur në Fig. 7. Siguresa FU1 mbron elementët nga emergjencat. Termistori RK1 kufizon pulsin e rrymës së karikimit të kondensatorit C2 në një vlerë që është e sigurt për urën diodike VD1, dhe së bashku me kondensatorin C1 formon një filtër RC që shërben për të reduktuar zhurmën e impulsit që depërton nga SMPS në rrjet. Ura e diodës VD1 korrigjon tensionin e rrjetit, kondensatorin C2 - zbutjen. Rritjet e tensionit në mbështjelljen parësore të transformatorit T1 zvogëlohen nga qarku i amortizimit R1C5VD2. Kondensatori C4 është një filtër fuqie nga i cili fuqizohen elementët e brendshëm të mikroqarkut DA1.

Ndreqësi i daljes është montuar në një diodë VD3 Schottky, valëzimi i tensionit të daljes zbutet nga një filtër LC C6C7L1C8. Elementet R2, R3, VD4 dhe U1 sigurojnë, së bashku me mikroqarkun DA1, stabilizimin e tensionit të daljes kur rryma e ngarkesës dhe tensioni i rrjetit ndryshojnë. Qarku i treguesit të ndezjes është bërë në LED HL1 dhe rezistencën kufizuese të rrymës R4.

Figura 7 - Furnizimi me energji komutuese i viteve 2000

Figura 8 tregon një furnizim me energji komutuese push-tërheqëse me një fazë dalëse të fuqisë gjysmë urë të përbërë nga dy MOSFET të fuqishëm IRFP460. Mikroqarku K1156EU2R u zgjodh si një kontrollues PWM.

Për më tepër, duke përdorur një stafetë dhe një rezistencë kufizuese R1 në hyrje, zbatohet një fillim i butë për të shmangur rritjet e papritura të rrymës. Rele mund të aplikohet në një tension prej 12 dhe 24 volt me ​​zgjedhjen e një rezistence R19. Varistor RU1 mbron qarkun e hyrjes nga impulset me amplitudë të tepërt. Kondensatorët C1-C4 dhe një mbytje me dy dredha-dredha L1 formojnë një filtër për shtypjen e zhurmës së rrjetit që parandalon hyrjen e valëzimeve me frekuencë të lartë të krijuar nga konverteri në rrjetin e furnizimit.

Prerësi R16 dhe kondensatori C12 përcaktojnë frekuencën e konvertimit.

Për të zvogëluar EMF-në e vetë-induksionit të transformatorit T2, diodat e amortizatorit VD7 dhe VD8 janë të lidhura paralelisht me kanalet e transistorëve. Diodat Schottky VD2 dhe VD3 mbrojnë transistorët komutues dhe daljet e çipit të tensionit të kundërt DA2 nga impulset.

Figura 8 - Furnizimi me energji komutuese moderne

konkluzioni

Gjatë punës kërkimore të bërë, unë kam kryer një studim të furnizimit me energji komutuese, i cili bëri të mundur analizimin e qarkut ekzistues të këtyre pajisjeve dhe nxjerrjen e përfundimeve të duhura.

Furnizimet me energji komutuese kanë avantazhe shumë më të mëdha në krahasim me të tjerët - ato kanë një efikasitet më të lartë, kanë një masë dhe vëllim dukshëm më të ulët, përveç kësaj, ato kanë një çmim kostoje shumë më të ulët, gjë që përfundimisht çon në çmimin e tyre relativisht të ulët për konsumatorët dhe, në përputhje me rrethanat , kërkesa e lartë në treg.

Shumë komponentë elektronikë moderne të përdorur në pajisjet dhe sistemet elektronike moderne kërkojnë një furnizim me energji të cilësisë së lartë. Për më tepër, voltazhi i daljes (rryma) duhet të jetë i qëndrueshëm, të ketë formën e kërkuar (për shembull, për invertorët), si dhe një nivel minimal të valëzimit (për shembull, për ndreqësit).

Kështu, furnizimet me energji komutuese janë një pjesë integrale e çdo pajisjeje dhe sistemi elektronik të mundësuar nga një rrjet industrial 220 V dhe nga burime të tjera energjie. Në këtë rast, besueshmëria e pajisjes elektronike varet drejtpërdrejt nga cilësia e burimit të energjisë.

Kështu, zhvillimi i qarqeve të reja të përmirësuara për furnizimin me energji komutuese do të përmirësojë karakteristikat teknike dhe operacionale të pajisjeve dhe sistemeve elektronike.

Bibliografi

1. Gurevich V.I. Besueshmëria e pajisjeve mbrojtëse rele të bazuara në mikroprocesor: mitet dhe realiteti. - Probleme energjetike, 2008, nr 5-6, f.47-62.

2. Burimi i energjisë [Burimi elektronik] // Wikipedia. - Mënyra e hyrjes: http: // ru. wikipedia.org/wiki/Power_Source

3. Burimi sekondar i energjisë [Burimi elektronik] // Wikipedia. - Mënyra e hyrjes: http: // ru. wikipedia.org/wiki/Secondary_Power_Source

4. Furnizimet me energji të tensionit të lartë [Burimi elektronik] // Optosystems LLC - Mënyra e hyrjes: http://www.optosystems.ru/power_supplies_about. php

5. Efimov I.P. Furnizimet me energji elektrike - Universiteti Teknik Shtetëror Ulyanovsk, 2001, f. 3-13.

6. Fushat e burimeve të furnizimit me energji elektrike [Burimi elektronik] - Mënyra e hyrjes: http://www.power2000.ru/apply_obl.html

7. Furnizimet e energjisë kompjuterike [Burimi elektronik] - Mënyra e hyrjes: http://offline.computerra.ru/2002/472/22266/

8. Evoluimi i furnizimit me energji komutuese [Burimi elektronik] - Mënyra e hyrjes: http://www.power-e.ru/2008_4_26. php

9. Parimi i funksionimit të furnizimit me energji komutuese [Burimi elektronik] - Mënyra e hyrjes: http: // radioginn. ucoz.ru/publ/1-1-0-1

Dokumente të ngjashme

Koncepti, qëllimi dhe klasifikimi i furnizimit me energji dytësore. Diagramet strukturore dhe skematike të një burimi dytësor të energjisë që vepron nga një rrjet i rrymës së drejtpërdrejtë dhe që prodhon një tension të alternuar në dalje. Llogaritja e parametrave të furnizimit me energji elektrike.

punim afatshkurtër, shtuar 28.01.2014


Furnizimet dytësore të energjisë si pjesë përbërëse e çdo pajisjeje elektronike. Shqyrtimi i konvertuesve gjysmëpërçues që lidhin sistemet AC dhe DC. Analiza e parimeve të ndërtimit të qarqeve të burimeve pulsuese.

tezë, shtuar 17.02.2013


Burimi i energjisë si një pajisje e krijuar për të furnizuar pajisjet me energji elektrike. Konvertimi i tensionit AC në frekuencën industriale në valëzim të tensionit DC duke përdorur ndreqës. Stabilizues të tensionit të vazhdueshëm.

abstrakt i shtuar më 02/08/2013


Stabilizimi i vlerës mesatare të tensionit të daljes së furnizimit me energji sekondare. Faktori minimal i stabilizimit të tensionit. Stabilizuesi kompensues i tensionit. Rryma maksimale e kolektorit të tranzistorit. Faktori i filtrit zbutës.

test, shtuar 19.12.2010


Kombinimi i funksioneve të korrigjimit me rregullimin ose stabilizimin e tensionit të daljes. Zhvillimi i një diagrami skematik të një burimi strukturor të energjisë elektrike. Transformatori zbritës dhe zgjedhja e bazës së elementit të furnizimit me energji elektrike. Llogaritja e një transformatori me fuqi të ulët.

punim afatshkurtër, shtuar 16.07.2012


Llogaritja e transformatorit dhe parametrave të stabilizatorit të tensionit të integruar. Diagrami skematik i furnizimit me energji elektrike. Llogaritja e parametrave të një ndreqësi të pakontrolluar dhe një filtri zbutës. Përzgjedhja e diodave ndreqës, zgjedhja e madhësisë së qarkut magnetik.

punim termi shtuar 14.12.2013


Analiza e sistemit të furnizimit me energji sekondare të sistemit raketor anti-ajror Strela-10. Karakteristikat e stabilizatorëve të ndërrimit skematik. Analiza e funksionimit të stabilizatorit të tensionit të modernizuar. Llogaritja e elementeve dhe parametrave bazë të tij.

tezë, shtuar 03/07/2012


Parimi i funksionimit të burimit të energjisë inverter për harkun e saldimit, avantazhet dhe disavantazhet e tij, qarqet dhe dizajnet. Efikasiteti i funksionimit të furnizimeve me inverter në drejtim të kursimit të energjisë. Baza përbërëse e ndreqësve me një inverter.

punim afatshkurtër, shtuar 28.11.2014


Sekuenca e mbledhjes së një përforcuesi invertues që përmban një gjenerator funksioni dhe një matës të përgjigjes së frekuencës. Oshilogrami i sinjaleve hyrëse dhe dalëse në një frekuencë prej 1 kHz. Qarku i matjes së tensionit të daljes, devijimi i tij.

punë laboratorike, shtuar 07/11/2015


Analiza e qarkut elektrik: përcaktimi i nyjeve, rrymave. Përcaktimi i sinjaleve hyrëse dhe dalëse, karakteristikë e transferimit të një rrjeti me katër porta. Blloku i sistemit të kontrollit. Përgjigjet e sistemit ndaj një veprimi me hap të vetëm në kushte zero.