หลักการสลับองค์ประกอบแหล่งจ่ายไฟ + การวิเคราะห์แผนภาพวงจร (ตอนที่ 2)

(A) หลักการองค์ประกอบของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง

1.1 วงจรอินพุต

วงจรกรองเชิงเส้น, วงจรป้องกันกระแสไฟกระชาก, วงจรเรียงกระแส
ฟังก์ชั่น: แปลงแหล่งจ่ายไฟ AC ของตารางอินพุตให้เป็นแหล่งจ่ายไฟ DC ของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่ตรงตามข้อกำหนด
1.1.1 วงจรกรองเชิงเส้น
ปราบปรามฮาร์โมนิคและเสียงรบกวน
1.1.2 วงจรกรองไฟกระชาก
ระงับกระแสไฟกระชากจากกริด
1.1.3 วงจรเรียงกระแส
แปลงเอซีเป็นดีซี
มีสองประเภท: ประเภทอินพุตตัวเก็บประจุและประเภทอินพุตคอยล์โช้ค แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งส่วนใหญ่เป็นแบบเดิม

1.2 วงจรการแปลง

ประกอบด้วยวงจรสวิตชิ่ง, วงจรแยกเอาต์พุต (ตัวแปลง) ฯลฯ เป็นช่องทางหลักสำหรับแหล่งจ่ายไฟสลับการแปลงและเสร็จสิ้นการมอดูเลตการสับและเอาต์พุตของรูปคลื่นของแหล่งจ่ายไฟด้วยกำลัง
ท่อจ่ายไฟสวิตชิ่งในระดับนี้เป็นอุปกรณ์หลัก

1.2.1 วงจรสวิตชิ่ง
โหมดขับเคลื่อน: ตื่นเต้นในตัวเอง, ตื่นเต้นจากภายนอก
วงจรการแปลง: แยก, ไม่แยก, เรโซแนนซ์
อุปกรณ์ไฟฟ้า: ที่ใช้กันมากที่สุดคือ GTR, MOSFET, IGBT
โหมดการมอดูเลต: PWM, PFM และไฮบริด PWM เป็นที่นิยมใช้มากที่สุด
1.2.2 เอาต์พุตตัวแปลง
แบ่งออกเป็นแบบไม่มีเพลาและแบบมีเพลา ไม่จำเป็นต้องมีเพลาสำหรับการแก้ไขแบบครึ่งคลื่นและการแก้ไขกระแสสองเท่า ต้องใช้เพลาสำหรับคลื่นเต็ม

1.3 วงจรควบคุม

ให้พัลส์สี่เหลี่ยมมอดูเลตแก่วงจรขับเคลื่อนเพื่อปรับแรงดันเอาต์พุต

วงจรอ้างอิง: ให้การอ้างอิงแรงดันไฟฟ้า เช่นการอ้างอิงแบบขนาน LM358, AD589, การอ้างอิงซีรีส์ AD581, REF192 เป็นต้น

วงจรสุ่มตัวอย่าง: ใช้แรงดันเอาต์พุตทั้งหมดหรือบางส่วน

การขยายสัญญาณเปรียบเทียบ: เปรียบเทียบสัญญาณสุ่มตัวอย่างกับสัญญาณอ้างอิงเพื่อสร้างสัญญาณข้อผิดพลาดสำหรับการควบคุมวงจร PM ของแหล่งจ่ายไฟ

การแปลง V/F: แปลงสัญญาณแรงดันข้อผิดพลาดให้เป็นสัญญาณความถี่

Oscillator: สร้างคลื่นการสั่นความถี่สูง

วงจรขับเคลื่อนฐาน: แปลงสัญญาณการสั่นแบบมอดูเลตให้เป็นสัญญาณควบคุมที่เหมาะสมเพื่อขับเคลื่อนฐานของท่อสวิตช์

1.4 วงจรเอาท์พุต

การแก้ไขและการกรอง
แก้ไขแรงดันเอาต์พุตให้เป็น DC แบบพัลซิ่ง และปรับให้เรียบเป็นแรงดันไฟฟ้า DC แบบกระเพื่อมต่ำ เทคโนโลยีการแก้ไขเอาท์พุตในปัจจุบันมีวิธีแก้ไขแบบครึ่งคลื่น เต็มคลื่น กำลังคงที่ การสองเท่าของกระแส ซิงโครนัส และวิธีการแก้ไขอื่นๆ

(B) การวิเคราะห์แหล่งจ่ายไฟทอพอโลยีต่างๆ

2.1 ตัวแปลงบั๊ก
วงจรบั๊ก: บั๊กชอปเปอร์ ขั้วอินพุตและเอาต์พุตเหมือนกัน
เนื่องจากผลคูณโวลต์วินาทีของประจุและคายประจุตัวเหนี่ยวนำมีค่าเท่ากันในสภาวะคงตัว แรงดันไฟฟ้าอินพุต Ui แรงดันเอาต์พุต Uo; ดังนั้น:
(Ui-Uo)ton=Uotoff
Uiton-Uoton=Uo*toff
Ui*ton=Uo(ตัน+ทอฟฟ์)
Uo/Ui=ton/(ton+toff)=▲
นั่นคือความสัมพันธ์ของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออกคือ:
Uo/Ui=▲ (รอบการทำงาน)

โทโพโลยีวงจรบั๊ก

เมื่อสวิตช์เปิดอยู่ กำลังไฟฟ้าเข้าจะถูกกรองโดยตัวเหนี่ยวนำ L และตัวเก็บประจุ C เพื่อจ่ายกระแสให้กับปลายโหลด เมื่อปิดสวิตช์ ตัวเหนี่ยวนำ L ยังคงไหลผ่านไดโอดเพื่อให้กระแสโหลดต่อเนื่อง แรงดันไฟฟ้าขาออกจะไม่เกินแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเนื่องจากรอบการทำงาน

2.2 บูสต์คอนเวอร์เตอร์
วงจรบูสต์: บูสต์ชอปเปอร์ ขั้วอินพุตและเอาต์พุตเหมือนกัน
โดยใช้วิธีเดียวกัน ตามหลักการที่ว่าการชาร์จและการคายประจุผลิตภัณฑ์โวลต์วินาทีของตัวเหนี่ยวนำ L มีค่าเท่ากันในสภาวะคงตัว ความสัมพันธ์ของแรงดันไฟฟ้าสามารถหาได้: Uo/Ui=1/(1-▲)

เพิ่มโทโพโลยีวงจร

ท่อสวิตช์ Q1 และโหลดของวงจรนี้เชื่อมต่อแบบขนาน เมื่อเปิดท่อสวิตช์ กระแสจะไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ L1 เพื่อทำให้คลื่นเรียบ และแหล่งจ่ายไฟจะชาร์จตัวเหนี่ยวนำ L1 เมื่อปิดท่อสวิตช์ ตัวเหนี่ยวนำ L จะคายประจุไปที่โหลดและแหล่งจ่ายไฟ และแรงดันเอาต์พุตจะเป็นแรงดันไฟฟ้าอินพุต Ui+UL ดังนั้นจึงมีผลบูสต์

2.3 ตัวแปลงฟลายแบ็ค

วงจรบั๊ก-บูสต์: บูสต์/บั๊กชอปเปอร์ ขั้วอินพุตและเอาต์พุตอยู่ตรงข้ามกัน และตัวเหนี่ยวนำถูกส่งผ่าน
ความสัมพันธ์ของแรงดันไฟฟ้า: Uo/Ui=-▲/(1-▲)

โทโพโลยีวงจรบั๊ก-บูสต์

เมื่อเปิด S แหล่งจ่ายไฟโหลดจะชาร์จเฉพาะตัวเหนี่ยวนำเท่านั้น เมื่อปิด S แหล่งจ่ายไฟจะถูกปล่อยให้กับโหลดผ่านตัวเหนี่ยวนำเพื่อให้เกิดการส่งผ่านพลังงาน
ดังนั้นตัวเหนี่ยวนำ L ในที่นี้จึงเป็นอุปกรณ์สำหรับส่งพลังงาน

(C) ช่องแอปพลิเคชัน

วงจรจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีข้อดีคือมีประสิทธิภาพสูง ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และแรงดันเอาต์พุตที่เสถียร ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสาร คอมพิวเตอร์ ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม เครื่องใช้ในครัวเรือน และสาขาอื่นๆ ตัวอย่างเช่นในด้านคอมพิวเตอร์ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งได้กลายเป็นกระแสหลักของแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ ซึ่งสามารถรับประกันการทำงานที่มั่นคงของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ ในด้านพลังงานใหม่ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งยังมีบทบาทสำคัญในฐานะอุปกรณ์ที่สามารถแปลงพลังงานได้อย่างเสถียร

กล่าวโดยสรุป วงจรจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเป็นวงจรแปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ หลักการทำงานของมันคือการแปลงพลังงานไฟฟ้าอินพุตเป็นเอาต์พุต DC ที่เสถียรและเชื่อถือได้ผ่านการแปลงการสลับความถี่สูงและการกรองการแก้ไข