Prinsip kerja switching power supply Tiga kondisi switching power supply
Prinsip kerja switching power supply Proses kerja switching power supply cukup mudah dipahami. Dalam catu daya linier, transistor daya dibuat untuk bekerja dalam mode linier. Berbeda dengan catu daya linier, catu daya switching PWM membuat transistor daya bekerja dalam keadaan hidup dan mati. , dalam dua keadaan ini, hasil volt-ampere yang ditambahkan ke transistor daya sangat kecil (saat dihidupkan, tegangannya rendah dan arusnya besar; saat dimatikan, tegangannya tinggi dan arusnya besar). kecil) / volt pada perangkat daya Produk Ampere adalah kerugian yang dihasilkan pada perangkat semikonduktor daya.
Prinsip kerja switching power supply
Proses kerja catu daya switching cukup mudah dipahami. Dalam catu daya linier, transistor daya dibuat untuk bekerja dalam mode linier. Berbeda dengan catu daya linier, catu daya switching pwm membuat transistor daya bekerja dalam keadaan hidup dan mati. Dalam keadaan volt-ampere yang ditambahkan ke transistor daya sangat kecil (saat dihidupkan, tegangannya rendah dan arusnya besar; ketika dimatikan, tegangannya tinggi dan arusnya kecil) / produk volt-ampere pada perangkat daya adalah kerugian semikonduktor daya yang terjadi pada perangkat. Dibandingkan dengan catu daya linier, proses kerja catu daya switching pwm yang lebih efisien dicapai dengan "memotong", yaitu memotong tegangan input DC menjadi tegangan pulsa yang amplitudonya sama dengan amplitudo tegangan input. Siklus tugas pulsa disesuaikan oleh pengontrol catu daya switching. Setelah tegangan input dipotong menjadi gelombang persegi AC, amplitudonya dapat dinaikkan atau diturunkan melalui transformator. Dengan menambah jumlah belitan sekunder transformator, jumlah kelompok tegangan keluaran dapat ditingkatkan. Akhirnya, bentuk gelombang AC ini diperbaiki dan disaring untuk mendapatkan tegangan keluaran DC. Tujuan utama dari pengontrol adalah untuk menjaga agar tegangan keluaran tetap stabil, dan operasinya sangat mirip dengan bentuk linier pengontrol. Dengan kata lain, blok fungsional, referensi tegangan, dan penguat kesalahan pengontrol dapat dirancang agar sama dengan regulator linier. Perbedaan di antara mereka adalah bahwa output dari penguat kesalahan (tegangan kesalahan) melewati unit konversi tegangan/lebar pulsa sebelum menggerakkan transistor daya. Ada dua mode kerja utama untuk mengalihkan catu daya: konversi maju dan konversi dorong. Meskipun susunan berbagai bagiannya sangat kecil, proses kerjanya sangat berbeda, dan masing-masing memiliki kelebihannya sendiri dalam aplikasi tertentu.
Tiga kondisi switching catu daya
mengalihkan
Elektronika daya beroperasi dalam keadaan switching daripada keadaan linier
frekuensi tinggi
Perangkat elektronik daya beroperasi pada frekuensi tinggi daripada frekuensi rendah yang dekat dengan frekuensi industri
DC
Catu daya switching mengeluarkan DC alih-alih AC dan juga dapat mengeluarkan AC frekuensi tinggi seperti transformator elektronik
Klasifikasi catu daya switching
Di bidang teknologi catu daya switching, orang mengembangkan perangkat elektronik daya terkait dan teknologi konversi frekuensi switching pada saat yang bersamaan. Keduanya mempromosikan satu sama lain untuk mempromosikan catu daya switching ke cahaya, kecil, tipis, kebisingan rendah, keandalan tinggi, pengembangan ke arah anti-jamming. Switching catu daya dapat dibagi menjadi dua kategori: AC/DC dan DC/DC. Ada juga AC/ACDC/AC seperti inverter. Konverter DC/DC kini telah dimodulasi, dan teknologi desain serta proses produksi telah matang di dalam dan luar negeri. Standardisasi telah diakui oleh pengguna, tetapi modularisasi AC/DC, karena karakteristiknya sendiri, mengalami masalah teknis dan proses pembuatan yang lebih rumit dalam proses modularisasi. Struktur dan karakteristik dari dua jenis catu daya switching dijelaskan di bawah ini.
Tren Perkembangan Teknologi Switching Power Supply
Arah pengembangan catu daya switching adalah frekuensi tinggi, keandalan tinggi, konsumsi rendah, kebisingan rendah, anti-interferensi, dan modularisasi. Karena teknologi utama catu daya switching ringan, kecil dan tipis adalah frekuensi tinggi, maka produsen catu daya switching asing utama berkomitmen untuk secara bersamaan mengembangkan komponen kecerdasan tinggi baru, terutama untuk meningkatkan hilangnya perangkat perbaikan sekunder, dan dalam bahan kekuatan besi Oksigen (Mn? Zn) untuk meningkatkan inovasi ilmiah dan teknologi untuk meningkatkan kinerja magnet tinggi pada frekuensi tinggi dan kerapatan fluks magnet (Bs) yang besar, dan miniaturisasi perangkat juga merupakan teknologi utama. Penerapan teknologi SMT telah membuat kemajuan besar dalam mengganti catu daya. Komponen disusun di kedua sisi papan sirkuit untuk memastikan catu daya switching ringan, kecil, dan tipis. Frekuensi tinggi switching power supply pasti akan berinovasi teknologi switching PWM tradisional. Teknologi soft switching ZVS dan ZCS telah menjadi teknologi arus utama catu daya switching, dan efisiensi kerja catu daya switching telah sangat ditingkatkan. Untuk indikator keandalan yang tinggi, produsen catu daya switching di Amerika Serikat mengurangi tekanan pada perangkat dengan mengurangi arus pengoperasian dan suhu sambungan, yang sangat meningkatkan keandalan produk. Modularisasi adalah tren umum dalam pengembangan catu daya switching. Catu daya modular dapat digunakan untuk membentuk sistem catu daya terdistribusi, dan sistem catu daya redundan N plus 1 dapat dirancang untuk mencapai perluasan kapasitas dalam mode paralel. Bertujuan pada kerugian dari kebisingan operasi yang tinggi dari catu daya switching, jika frekuensi tinggi dikejar sendiri, kebisingan juga akan meningkat, dan penggunaan teknologi rangkaian konversi resonansi parsial secara teoritis dapat mencapai frekuensi tinggi dan mengurangi kebisingan, tetapi beberapa Ada masih merupakan masalah teknis dalam aplikasi praktis teknologi konversi resonansi, sehingga masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan di bidang ini untuk membuat teknologi ini praktis. Inovasi berkelanjutan dari teknologi elektronika daya membuat industri catu daya switching memiliki prospek pengembangan yang luas. Untuk mempercepat pengembangan industri catu daya switching negara saya, kita harus mengambil jalan inovasi teknologi, keluar dari jalan pengembangan bersama industri, pendidikan dan penelitian dengan karakteristik China, dan berkontribusi pada perkembangan pesat industri saya. perekonomian nasional negara.
Metode Peningkatan Efisiensi Siaga dari Switching Power Supply
potong mulai
Untuk catu daya flyback, chip kontrol ditenagai oleh belitan tambahan setelah pengaktifan, dan penurunan tegangan pada resistor pengaktifan sekitar 300V. Dengan asumsi resistansi awal adalah 47kΩ, konsumsi daya hampir 2W. Untuk meningkatkan efisiensi siaga, saluran resistor ini harus diputus setelah penyalaan. TOPSWITCH, ICE2DS02G memiliki sirkuit start-up khusus di dalamnya, yang dapat mematikan resistor setelah start-up. Jika pengontrol tidak memiliki rangkaian start-up khusus, kapasitor juga dapat dihubungkan secara seri dengan resistor start-up, dan kerugian setelah start-up secara bertahap dapat turun ke nol. Kerugiannya adalah catu daya tidak dapat memulai ulang sendiri, dan rangkaian hanya dapat dihidupkan kembali setelah melepaskan tegangan input untuk melepaskan kapasitor.
mengurangi frekuensi clock
Frekuensi jam dapat ditingkatkan dengan lancar atau tiba-tiba. Penurunan halus berarti bahwa ketika umpan balik melebihi ambang batas tertentu, frekuensi clock menurun secara linier melalui modul tertentu.
beralih mode kerja
1. QR→pWM Untuk mengalihkan catu daya yang bekerja dalam mode frekuensi tinggi, beralih ke mode frekuensi rendah selama siaga dapat mengurangi kehilangan siaga. Misalnya, untuk catu daya switching kuasi-resonan (frekuensi kerja beberapa ratus kHz hingga beberapa MHz), dapat dialihkan ke mode kontrol modulasi lebar pulsa frekuensi rendah pWM (puluhan kHz) selama siaga. Chip IRIS40xx meningkatkan efisiensi siaga dengan beralih antara QR dan pWM. Ketika catu daya berada di bawah beban ringan dan mode siaga, tegangan belitan bantu kecil, Q1 dimatikan, dan sinyal resonansi tidak dapat ditransmisikan ke terminal FB. Tegangan FB lebih rendah dari tegangan ambang di dalam chip, dan mode kuasi-resonansi tidak dapat dipicu, dan rangkaian bekerja pada frekuensi yang lebih rendah. mode kontrol PWM.
2. pWM → pFM Untuk mengalihkan catu daya yang bekerja dalam mode pWM dengan daya pengenal, Anda juga dapat beralih ke mode pFM untuk meningkatkan efisiensi siaga, yaitu untuk memperbaiki waktu aktif dan menyesuaikan waktu tidak aktif. Semakin rendah bebannya, semakin lama waktu mati dan semakin tinggi frekuensi pengoperasiannya. Rendah. Tambahkan sinyal siaga ke pW/ pinnya, di bawah kondisi beban pengenal, pinnya tinggi, sirkuit bekerja dalam mode pWM, ketika beban di bawah ambang tertentu, pin ditarik rendah, sirkuit beroperasi dalam mode pFM. Menyadari peralihan antara pWM dan pFM juga meningkatkan efisiensi catu daya selama beban ringan dan keadaan siaga. Dengan mengurangi frekuensi jam dan mengganti mode kerja, frekuensi operasi siaga dapat dikurangi, efisiensi siaga dapat ditingkatkan, pengontrol dapat terus berjalan, dan output dapat diatur dengan benar di seluruh rentang beban. Menanggapi dengan cepat bahkan saat beban melonjak dari nol ke beban penuh dan sebaliknya. Penurunan tegangan output dan nilai overshoot dijaga dalam kisaran yang diperbolehkan.
Mode Pulsa Terkendali
(BurstMode) mode pulsa yang dapat dikontrol, juga dikenal sebagai SkipCycleMode (SkipCycleMode), mengacu pada tautan tertentu dari sirkuit yang dikendalikan oleh sinyal dengan periode yang lebih besar dari periode jam pengontrol pWM saat berada di bawah beban ringan atau kondisi siaga, jadi bahwa pWM Pulsa keluaran valid atau tidak valid secara berkala, sehingga efisiensi beban ringan dan siaga dapat ditingkatkan dengan mengurangi jumlah sakelar dan meningkatkan siklus tugas pada frekuensi konstan. Sinyal ini dapat ditambahkan ke saluran umpan balik, saluran keluaran sinyal pWM, pin aktif chip pWM (seperti LM2618, L6565) atau modul internal chip (seperti chip seri NCp1200, FSD200, L6565 dan TinySwitch).
