1. Nguồn điện chuyển mạch là gì?
Bộ nguồn đóng cắt là loại bộ nguồn sử dụng công nghệ điện tử công suất hiện đại để điều khiển tỷ lệ thời gian bật tắt nhằm duy trì điện áp đầu ra ổn định. Bộ nguồn chuyển mạch thường bao gồm các IC điều khiển điều chế độ rộng xung (PWM) và MOSFET.
Nguồn cung cấp năng lượng chuyển mạch là tương đối với nguồn điện tuyến tính. Đầu vào của nó trực tiếp chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, sau đó dưới tác dụng của mạch dao động cao tần, ống công tắc dùng để điều khiển tắt mở dòng điện tạo thành dòng điện xung tần số cao. Với sự trợ giúp của cuộn cảm (máy biến áp tần số cao), dòng điện một chiều điện áp thấp ổn định được tạo ra.
Vì kích thước của lõi từ của máy biến áp tỷ lệ nghịch với bình phương tần số hoạt động của nguồn điện đóng cắt, tần số càng cao thì lõi càng nhỏ. Bằng cách này, máy biến áp có thể được giảm bớt đáng kể, đồng thời có thể giảm trọng lượng và khối lượng của bộ nguồn. Và vì nó điều khiển trực tiếp DC nên hiệu suất của bộ nguồn này cao hơn nhiều so với bộ nguồn tuyến tính. Điều này giúp tiết kiệm điện năng nên được người dân ưa chuộng. Nhưng nó cũng có những khuyết điểm, đó là mạch phức tạp, khó bảo trì và gây ô nhiễm mạch nghiêm trọng. Nguồn cung cấp là ồn ào và không phù hợp với một số mạch tiếng ồn thấp.
2. Đặc điểm của nguồn điện đóng cắt
Bộ nguồn chuyển mạch thường bao gồm các IC điều khiển điều chế độ rộng xung (PWM) và MOSFET. Với sự phát triển và đổi mới của công nghệ điện tử công suất, bộ nguồn chuyển mạch hiện nay được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các thiết bị điện tử chủ yếu do kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và hiệu suất cao, và tầm quan trọng của nó là điều hiển nhiên.
Ba, phân loại nguồn cung cấp điện chuyển mạch
Theo cách thức kết nối thiết bị chuyển mạch trong mạch, nguồn điện đóng cắt có thể được chia thành ba loại: nguồn điện chuyển mạch nối tiếp, nguồn điện chuyển mạch song song và nguồn điện chuyển mạch máy biến áp.
Trong số đó, nguồn cung cấp điện chuyển mạch kiểu máy biến áp có thể được chia thành: bộ đẩy, nửa cầu, toàn cầu, vv Theo kích thích của máy biến áp và pha của điện áp đầu ra, nó có thể được chia thành : loại chuyển tiếp, loại quay ngược, loại kích thích đơn và loại kích thích kép.
Thứ tư, sự khác biệt giữa nguồn điện chuyển mạch và nguồn điện thông thường
Bộ nguồn thông thường nói chung là bộ nguồn tuyến tính và bộ nguồn tuyến tính đề cập đến bộ nguồn mà ống điều chỉnh làm việc ở trạng thái tuyến tính. Tuy nhiên, nó khác nhau trong việc chuyển đổi nguồn điện. Ống chuyển mạch (trong nguồn điện chuyển mạch, chúng ta thường gọi ống điều chỉnh là ống chuyển mạch) hoạt động ở hai trạng thái: điện trở bật là rất nhỏ và điện trở tắt là rất cao. to lớn.
Nguồn điện chuyển mạch là một loại nguồn điện tương đối mới. Nó có ưu điểm là hiệu suất cao, trọng lượng nhẹ, tăng giảm điện áp và công suất đầu ra cao. Nhưng do mạch làm việc ở trạng thái chuyển mạch nên nhiễu tương đối lớn.
5. Ví dụ: cung cấp điện chuyển mạch bước xuống
Hãy để' nói sơ qua về nguyên lý hoạt động của bộ nguồn chuyển mạch bậc xuống: mạch bao gồm các công tắc (triot hoặc ống hiệu ứng trường trong mạch thực tế), điốt tự do, cuộn cảm lưu trữ năng lượng, tụ lọc , Vân vân.
Khi đóng công tắc, nguồn điện cung cấp năng lượng cho tải thông qua công tắc và cuộn cảm, đồng thời tích trữ một phần năng lượng điện trong cuộn cảm và tụ điện. Do hiện tượng tự cảm của cuộn cảm, dòng điện tăng tương đối chậm sau khi bật công tắc, tức là đầu ra không thể đạt được giá trị điện áp nguồn cung cấp ngay lập tức.
Sau một khoảng thời gian nhất định, công tắc sẽ tắt. Do hiện tượng tự cảm của cuộn cảm (có thể coi sinh động hơn là dòng điện trong cuộn cảm có tác dụng quán tính) nên dòng điện trong mạch sẽ không đổi, tức là tiếp tục chạy từ trái sang phải. Dòng điện này chạy qua tải, trở lại từ dây nối đất, chảy đến cực dương của điốt tự do, đi qua điốt và quay trở lại đầu bên trái của cuộn cảm, do đó tạo thành một vòng lặp.
Điện áp đầu ra có thể được điều khiển bằng cách điều khiển thời gian đóng và mở công tắc (tức là điều chế độ rộng xung PWM). Nếu điện áp đầu ra được phát hiện để kiểm soát thời gian bật và tắt để giữ cho điện áp đầu ra không đổi, điều này đạt được mục đích ổn định điện áp.
Bộ nguồn thông thường và bộ nguồn đóng cắt giống nhau ở chỗ đều có bộ điều chỉnh điện áp, sử dụng nguyên lý hồi tiếp để điều chỉnh điện áp. Sự khác biệt là các bộ nguồn chuyển mạch sử dụng các ống chuyển mạch để điều chỉnh, trong khi các bộ nguồn thông thường thường sử dụng vùng khuếch đại tuyến tính của một triode để điều chỉnh. Trong khi đó, công suất tiêu thụ của nguồn điện chuyển mạch thấp, phạm vi ứng dụng của điện áp xoay chiều rộng và hệ số gợn sóng của nguồn điện một chiều đầu ra tốt hơn. Điểm bất lợi là nhiễu xung chuyển mạch.
Nguyên lý làm việc chính của bộ nguồn chuyển mạch nửa cầu thông thường là các ống chuyển mạch của cầu trên và cầu dưới (ống chuyển mạch là VMOS khi tần số cao) được bật lần lượt. Đầu tiên, dòng điện chạy qua ống chuyển mạch cầu trên, và chức năng lưu trữ của cuộn cảm được sử dụng để thu thập năng lượng điện. Trong cuộn dây, ống công tắc của cầu trên cuối cùng được tắt, và ống công tắc của cầu dưới được bật. Cuộn dây thuần cảm và tụ điện tiếp điện ra bên ngoài. Sau đó tắt ống công tắc cầu dưới, rồi bật cầu trên để dòng điện đi vào, lặp lại cách này. Vì hai ống công tắc được đóng mở lần lượt nên nó được gọi là bộ nguồn đóng cắt.
Nguồn cung cấp tuyến tính là khác nhau. Do không có sự can thiệp của công tắc nên đường ống cấp nước đã bị thoát nước. Nếu có quá nhiều, nó sẽ bị rò rỉ ra ngoài. Đây là những gì chúng ta thường thấy rằng một số ống điều chỉnh nguồn điện tuyến tính tạo ra rất nhiều nhiệt. Điện năng vô tận đều được chuyển hóa thành nhiệt năng. Theo quan điểm này, hiệu suất chuyển đổi của bộ nguồn tuyến tính là rất thấp, và khi nhiệt cao, tuổi thọ của linh kiện nhất định giảm, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng cuối cùng.
Sáu. Sự khác biệt chính: phương pháp làm việc
Ống điều chỉnh công suất của bộ nguồn tuyến tính luôn hoạt động trong vùng khuếch đại, dòng điện chạy qua là liên tục. Do tổn thất công suất trên ống điều chỉnh lớn nên cần có ống điều chỉnh công suất lớn hơn và lắp đặt bộ tản nhiệt lớn. Nhiệt nghiêm trọng và hiệu suất rất thấp, thường là 40% đến 60% (phải nói rằng nó là cấp điện rất tuyến tính).
Phương thức làm việc của nguồn điện tuyến tính cần có thiết bị giảm điện áp để thay đổi từ điện áp cao xuống điện áp thấp. Nói chung, nó là một máy biến áp, nhưng cũng có những loại khác như bộ nguồn KX, sau đó được chỉnh lưu để tạo ra điện áp một chiều. Theo cách này, khối lượng cũng lớn, tương đối nặng, hiệu suất thấp, sinh nhiệt lớn; nhưng nó cũng có ưu điểm: gợn sóng nhỏ, tỷ lệ điều chỉnh tốt, nhiễu bên ngoài nhỏ, thích hợp để sử dụng với các mạch tương tự / bộ khuếch đại khác nhau, v.v.
Thiết bị công suất của nguồn điện đóng cắt làm việc ở trạng thái đóng cắt. Khi điều chỉnh điện áp, năng lượng được tích trữ tạm thời qua cuộn cảm, do đó tổn hao nhỏ, hiệu suất cao, yêu cầu tản nhiệt thấp, nhưng nó có một máy biến áp và điện cảm tích trữ năng lượng. Cũng có những yêu cầu cao hơn để sử dụng vật liệu có độ hao hụt thấp và độ thấm cao. Máy biến áp của nó chỉ là một từ nhỏ. Tổng hiệu suất là từ 80% đến 98%. Bộ nguồn chuyển mạch có hiệu suất cao nhưng kích thước nhỏ, nhưng so với bộ nguồn tuyến tính, độ gợn sóng và tốc độ điều chỉnh điện áp và dòng điện của nó được chiết khấu ở một mức độ nhất định.