¿Cuál es el circuito y el principio de la fuente de alimentación conmutada?
La fuente de alimentación conmutada utiliza dispositivos de conmutación electrónicos (como transistores, tubos de efecto de campo, tiristores, etc.) para "encender" y "apagar" continuamente los dispositivos de conmutación electrónicos a través del circuito de control”, permitiendo. el dispositivo de conmutación electrónico para modular por impulsos el voltaje de entrada para lograr la conversión de voltaje CC/CA, CC/CC, así como voltaje de salida ajustable y estabilización automática de voltaje.
Las fuentes de alimentación conmutadas generalmente tienen tres modos de funcionamiento: modo de frecuencia fija y ancho de pulso, modo de frecuencia fija y ancho de pulso variable, y modo de frecuencia y ancho de pulso variable. El primer modo de trabajo se utiliza principalmente para la fuente de alimentación del inversor CC/CA, o la conversión de voltaje CC/CC; los dos últimos modos de trabajo se utilizan principalmente para conmutar la fuente de alimentación regulada.
Además, el voltaje de salida de la fuente de alimentación conmutada también tiene tres modos de funcionamiento: modo de voltaje de salida directo, modo de voltaje de salida promedio y modo de voltaje de salida de amplitud. De manera similar, el primer modo de trabajo se usa principalmente para la fuente de alimentación del inversor CC/CA o la conversión de voltaje CC/CC; los dos últimos modos de trabajo se usan principalmente para conmutar la fuente de alimentación regulada.
De acuerdo con la forma en que los dispositivos de conmutación están conectados en el circuito, las fuentes de alimentación conmutadas se pueden dividir aproximadamente en tres categorías: fuente de alimentación conmutada en serie, fuente de alimentación conmutada en paralelo y fuente de alimentación conmutada por transformador.
Entre ellos, la fuente de alimentación conmutada por transformador (en lo sucesivo, fuente de alimentación conmutada por transformador) se puede dividir en: tipo push-pull, tipo medio puente, tipo puente completo, etc.; la excitación del transformador y la fase del voltaje de salida, se puede dividir en: tipo directo, tipo flyback, tipo simple y tipo doble, etc., si se divide según el uso, también se puede dividir en más tipos.
Principio de funcionamiento
El proceso de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada es bastante fácil de entender. En la fuente de alimentación lineal, se permite que el transistor de potencia funcione en modo lineal. fuente de alimentación lineal, la fuente de alimentación conmutada PWM permite que el transistor de potencia funcione en los estados encendido y apagado;
En estos dos estados, el producto de voltios-amperios agregado al transistor de potencia es muy pequeño (cuando está encendido, el voltaje es bajo y la corriente grande; cuando está apagado, el voltaje es alto y la corriente es pequeña)/el producto voltio-amperio en el dispositivo de potencia es la pérdida generada en el dispositivo semiconductor de potencia.
En comparación con las fuentes de alimentación lineales, el proceso de trabajo más efectivo de las fuentes de alimentación conmutadas PWM se logra "cortando", es decir, cortando el voltaje CC de entrada en un voltaje de pulso cuya amplitud es igual al voltaje de entrada. amplitud.
El ciclo de trabajo del pulso lo ajusta el controlador de la fuente de alimentación conmutada. Una vez que el voltaje de entrada se ha cortado en una onda cuadrada de CA, su amplitud se puede aumentar o disminuir a través del transformador. Al aumentar el número de devanados secundarios del transformador, se puede aumentar el valor del voltaje de salida. Finalmente, estas formas de onda de CA se rectifican y filtran para obtener el voltaje de salida de CC.
El objetivo principal del controlador es mantener un voltaje de salida estable, y su proceso de trabajo es muy similar al de un controlador lineal. Esto significa que los bloques funcionales, la referencia de voltaje y el amplificador de error del controlador pueden diseñarse para que sean idénticos a los de un regulador lineal. La diferencia entre ellos es que la salida del amplificador de error (voltaje de error) pasa a través de una unidad de conversión de voltaje/ancho de pulso antes de accionar el tubo de potencia.
Las fuentes de alimentación conmutadas tienen dos modos de funcionamiento principales: conversión directa y conversión boost. Aunque hay poca diferencia en la disposición de sus piezas, sus procesos de trabajo varían mucho y cada uno tiene sus propias ventajas en aplicaciones específicas.
Comparación con las fuentes de alimentación lineales
En comparación con las fuentes de alimentación lineales tradicionales, la ventaja de las fuentes de alimentación conmutadas es su alta eficiencia (la eficiencia aquí puede considerarse simplemente como la relación entre la potencia de entrada y la salida). potencia), además, el transistor de conmutación funciona en el estado de conmutación, tiene menores pérdidas y menor generación de calor, y no requiere un radiador de tamaño/peso muy grande, por lo que es más pequeño en tamaño y más liviano. Sin embargo, cuando la fuente de alimentación conmutada está funcionando, debido a la alta frecuencia, causará interferencias en la red eléctrica y los equipos circundantes. Por lo tanto, este problema debe manejarse adecuadamente.
Las ventajas del suministro de energía lineal son que la estructura es relativamente simple, la confiabilidad es relativamente alta, la tasa de ondulación actual se puede reducir fácilmente y el mantenimiento también es más conveniente.
De hecho, en los circuitos modernos, los circuitos de fuente de alimentación conmutada y los circuitos de fuente de alimentación lineal se utilizan en combinación en la mayoría de los casos; al utilizar fuentes de alimentación conmutadas para la transformación preliminar, los requisitos de ondulación y precisión no son un alto uso del circuito. al mismo tiempo, utilice un regulador de voltaje de baja caída (LDO) para obtener un voltaje de ondulación (ruido) preciso y bajo para uso en operaciones como amplificadores operacionales (OP-AMP) y convertidores analógicos a digitales (convertidores A/D); ).