Nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi là gì và nó khác với một loại tương tự thông thường như thế nào

Trong nhiều thiết bị điện, nguyên tắc thực hiện nguồn thứ cấp đã được áp dụng từ lâu thông qua việc sử dụng các thiết bị bổ sung, được ủy thác với chức năng cung cấp điện cho các mạch cần nguồn điện từ một số loại điện áp, tần số, dòng điện ...

Đối với điều này, các yếu tố bổ sung được tạo ra: nguồn điệnbiến đổi điện áp của loại này sang loại khác. Họ có thể là:

• được tích hợp vào trường hợp người tiêu dùng, như trên nhiều thiết bị vi xử lý;

• hoặc được tạo bởi các mô-đun riêng biệt với dây kết nối, tương tự như bộ sạc thông thường trên điện thoại di động.

Trong kỹ thuật điện hiện đại, hai nguyên tắc chuyển đổi năng lượng cho người tiêu dùng điện, dựa trên:

1. việc sử dụng các thiết bị biến áp tương tự để truyền điện cho mạch thứ cấp;

2. chuyển đổi nguồn điện.

Họ có sự khác biệt cơ bản trong thiết kế, làm việc trên các công nghệ khác nhau.

Cung cấp năng lượng máy biến áp

Ban đầu, chỉ có những thiết kế như vậy được tạo ra. Chúng thay đổi cấu trúc điện áp do hoạt động của máy biến áp được cấp nguồn từ mạng gia đình 220 volt, trong đó biên độ của sóng hài hình sin giảm, sau đó được gửi đến một thiết bị chỉnh lưu bao gồm các điốt điện, thường được kết nối theo mạch cầu.

Sau đó, điện áp gợn được làm mịn song song bởi điện dung được chọn theo giá trị của công suất cho phép và được ổn định bởi mạch bán dẫn có bóng bán dẫn công suất.

Bằng cách thay đổi vị trí của các điện trở điều chỉnh trong mạch ổn định, có thể điều chỉnh điện áp ở các đầu ra.

Chuyển đổi nguồn điện (UPS)

Những phát triển thiết kế như vậy đã xuất hiện với số lượng lớn từ nhiều thập kỷ trước và bắt đầu phổ biến ngày càng phổ biến trong các thiết bị điện do:

• sự sẵn có của việc hoàn thành một cơ sở nguyên tố chung;

• độ tin cậy trong thực hiện;

• khả năng mở rộng phạm vi làm việc của điện áp đầu ra.

Hầu như tất cả các nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi khác nhau một chút trong thiết kế và hoạt động theo một sơ đồ điển hình của các thiết bị khác.

Các bộ phận chính của nguồn cung cấp điện bao gồm:

• một bộ chỉnh lưu mạng được lắp ráp từ: cuộn cảm đầu vào, bộ lọc cơ điện cung cấp độ lệch khỏi nhiễu và cách ly các trạng thái với tụ điện, cầu chì chính và cầu diode;

• khả năng lọc tích lũy;

• bóng bán dẫn điện chính;

• dao động chủ;

• mạch phản hồi được thực hiện trên các bóng bán dẫn;

• máy ghép quang;

• chuyển đổi nguồn điện, từ cuộn dây thứ cấp mà điện áp được phát ra để chuyển đổi thành mạch điện;

• điốt chỉnh lưu của mạch đầu ra;

• điều khiển điện áp đầu ra mạch, ví dụ, 12 volt với điều chỉnh được thực hiện trên một bộ ghép quang và bóng bán dẫn;

• tụ lọc;

• cuộn cảm, thực hiện vai trò hiệu chỉnh điện áp và chẩn đoán của nó trong mạng;

• kết nối đầu ra.

Một ví dụ về một bảng điện tử của một nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi tương tự với một chỉ định ngắn gọn của cơ sở phần tử được hiển thị trong hình.

Làm thế nào để cung cấp năng lượng chuyển đổi

Việc cung cấp năng lượng chuyển đổi tạo ra một điện áp cung cấp ổn định thông qua việc sử dụng các nguyên tắc tương tác của các yếu tố của mạch biến tần.

Điện áp mạng 220 volt được cung cấp thông qua các dây kết nối với bộ chỉnh lưu. Biên độ của nó được làm mịn bằng bộ lọc điện dung do sử dụng các tụ điện chịu được các đỉnh có thứ tự 300 volt và được phân tách bằng bộ lọc nhiễu.

Đầu vào cầu diode điều chỉnh các sin sin đi qua nó, sau đó được biến đổi bởi một mạch bán dẫn thành các xung tần số cao và hình chữ nhật với một chu kỳ nhiệm vụ nhất định. Chúng có thể được chuyển đổi:

1. với sự phân tách điện của mạng lưới cung cấp điện từ các mạch đầu ra;

2. mà không thực hiện một sự từ chối như vậy.

Bộ nguồn chuyển mạch cách ly

Trong trường hợp này, tín hiệu tần số cao được gửi đến một máy biến áp xung, thực hiện cách ly điện của các mạch. Do tần số tăng, hiệu quả của việc sử dụng máy biến áp tăng lên, kích thước của mạch từ và trọng lượng của nó bị giảm. Thông thường, ferromagnets được sử dụng cho một vật liệu có lõi như vậy và thép điện thực tế không được sử dụng trong các thiết bị này. Nó cũng giúp giảm thiểu thiết kế tổng thể.

Một trong những phiên bản của mạch cấp nguồn chuyển mạch với cách ly máy biến áp của các mạch được hiển thị trong hình.

Trong các thiết bị như vậy, có ba chuỗi kết nối với nhau:

1. Bộ điều khiển PWM;

2. một loạt các phím nguồn;

3. Biến áp xung.

Làm thế nào để một bộ điều khiển PWM hoạt động?

Bộ điều khiển là một thiết bị điều khiển một quá trình. Trong đơn vị cung cấp điện đang được xem xét, đó là quá trình chuyển đổi điều chế độ rộng xung. Nó dựa trên nguyên tắc tạo ra các xung có cùng tần số, nhưng với thời gian chuyển mạch khác nhau.

Cung cấp động lượng tương ứng với chỉ định của một đơn vị logic và sự vắng mặt tương ứng với không. Hơn nữa, chúng đều có độ lớn và tần số bằng nhau (có cùng chu kỳ dao động T). Thời lượng của trạng thái bật của thiết bị và mối quan hệ của nó với thời gian thay đổi và cho phép bạn kiểm soát hoạt động của các mạch điện tử.

Những thay đổi điển hình trong chuỗi SHIP được hiển thị trong biểu đồ.

Bộ điều khiển thường tạo ra các xung như vậy với tần số 30 60 kHz.

Một ví dụ là bộ điều khiển được làm trên chip TL494. Để điều chỉnh tần số tạo xung của nó, một mạch gồm các điện trở có tụ điện được sử dụng.

Dòng công việc của các phím nguồn

Nó bao gồm các bóng bán dẫn mạnh mẽ được chọn từ các mô hình lưỡng cực, trường hoặc IGBT. Một hệ thống điều khiển riêng có thể được tạo cho chúng trên các bóng bán dẫn công suất thấp hoặc trình điều khiển tích hợp khác.

Phím nguồn có thể được bật theo nhiều cách khác nhau:

• vỉa hè;

• nửa cầu;

• với một điểm giữa.

Biến áp xung

Các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được gắn xung quanh lõi từ làm bằng ferrite hoặc alsifer có thể truyền các xung tần số cao với tần số lên đến 100 kHz một cách đáng tin cậy.

Công việc của họ được bổ sung bởi các chuỗi bộ lọc, chất ổn định, điốt và các thành phần khác.

Chuyển đổi nguồn cung cấp mà không cách ly điện

Khi chuyển đổi nguồn cung cấp năng lượng được thiết kế theo các thuật toán loại trừ cách ly điện, máy biến áp cách ly tần số cao không được sử dụng và tín hiệu đi trực tiếp đến bộ lọc thông thấp. Một nguyên tắc hoạt động tương tự của mạch được hiển thị dưới đây.

Tính năng ổn định điện áp đầu ra

Tất cả các nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi kết hợp các yếu tố cung cấp phản hồi tiêu cực với các tham số đầu ra. Do đó, chúng có sự ổn định tốt của điện áp đầu ra dưới sự thay đổi tải và biến động trong mạng lưới cung cấp.

Các phương pháp để thực hiện phản hồi phụ thuộc vào sơ đồ được sử dụng để vận hành nguồn điện. Nó có thể được thực hiện trong các đơn vị hoạt động với cách ly điện do:

1. ảnh hưởng trung gian của điện áp đầu ra lên một trong các cuộn dây của máy biến áp xung tần số cao;

2. Việc sử dụng một opt ​​optpler.

Trong cả hai trường hợp, các tín hiệu này điều khiển chu kỳ nhiệm vụ của các xung được cung cấp cho đầu ra của bộ điều khiển PWM.

Khi sử dụng mạch không có cách ly điện, thông tin phản hồi thường được tạo ra bằng cách kết nối một bộ chia điện áp.

Ưu điểm của việc chuyển đổi nguồn cung cấp so với tương tự thông thường

Khi so sánh thiết kế của các khối với các chỉ số hiệu suất bằng nhau, việc chuyển đổi nguồn điện có các ưu điểm sau:

1. giảm cân;

2. tăng hiệu quả;

3. chi phí thấp hơn;

4. phạm vi điện áp cung cấp mở rộng;

5. sự hiện diện của bảo vệ tích hợp.

1. Trọng lượng và kích thước của bộ nguồn chuyển đổi giảm được giải thích bằng sự chuyển đổi từ chuyển đổi năng lượng tần số thấp bằng máy biến áp mạnh và mạnh với hệ thống điều khiển đặt trên bộ tản nhiệt làm mát lớn và hoạt động ở chế độ tuyến tính không đổi sang công nghệ điều chỉnh và chuyển đổi xung.

Bằng cách tăng tần số của tín hiệu được xử lý, điện dung của các bộ lọc điện áp và theo đó, kích thước của chúng bị giảm. Sơ đồ làm thẳng của chúng cũng được đơn giản hóa cho đến khi chuyển sang nửa sóng đơn giản nhất.

2. Đối với máy biến áp tần số thấp, một tỷ lệ tổn thất năng lượng đáng kể được tạo ra do sự giải phóng và tản nhiệt khi thực hiện các phép biến đổi điện từ.

Trong các khối xung, tổn thất năng lượng lớn nhất được tạo ra trong quá độ trong quá trình chuyển đổi các tầng công tắc nguồn. Và thời gian còn lại, bóng bán dẫn ở vị trí ổn định: mở hoặc đóng. Với điều kiện này, tất cả các điều kiện được tạo ra cho sự mất điện tối thiểu, khi hiệu suất có thể là 90 ÷ 98%.

3. Giá chuyển đổi nguồn cung cấp đang giảm dần do sự thống nhất liên tục của cơ sở phần tử, được thực hiện bởi một loạt các doanh nghiệp cơ giới hóa hoàn toàn với máy robot. Ngoài ra, chế độ hoạt động của các yếu tố năng lượng dựa trên các phím được điều khiển cho phép sử dụng các thành phần bán dẫn ít mạnh hơn.

4. Công nghệ xung cho phép bạn cung cấp năng lượng cho các đơn vị cung cấp điện từ các nguồn điện áp với tần số và biên độ khác nhau. Điều này mở rộng phạm vi ứng dụng của chúng trong điều kiện vận hành với các tiêu chuẩn khác nhau về năng lượng điện.

5. Nhờ sử dụng các mô đun bán dẫn công nghệ kỹ thuật số kích thước nhỏ, có thể tích hợp đáng tin cậy các thiết bị bảo vệ vào thiết kế các khối xung, điều khiển sự xuất hiện của dòng điện ngắn mạch, ngắt kết nối tải ở đầu ra của thiết bị và các chế độ khẩn cấp khác.

Đối với các nguồn cung cấp năng lượng máy biến áp thông thường, các bảo vệ như vậy đã được tạo ra trên cơ sở điện, rơle, cơ sở bán dẫn cũ. Áp dụng công nghệ kỹ thuật số cho họ trong hầu hết các chương trình hiện nay không có ý nghĩa gì. Ngoại lệ là trường hợp thực phẩm:

• mạch điều khiển công suất thấp của các thiết bị gia dụng phức tạp;

• thiết bị điều khiển có độ chính xác thấp, độ chính xác cao, ví dụ, được sử dụng trong thiết bị đo lường hoặc mục đích đo lường (công tơ điện kỹ thuật số, vôn kế).

Nhược điểm của việc chuyển đổi nguồn điện

V / h nhiễu

Do các bộ nguồn chuyển đổi hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi các xung tần số cao, nên trong bất kỳ thiết kế nào cũng tạo ra nhiễu truyền đến môi trường. Điều này tạo ra sự cần thiết phải đàn áp chúng theo nhiều cách khác nhau.

Trong một số trường hợp, khử nhiễu có thể không hiệu quả, giúp loại bỏ việc sử dụng nguồn điện chuyển đổi cho một số loại thiết bị kỹ thuật số chính xác.

Giới hạn công suất

Chuyển đổi nguồn cung cấp năng lượng có một chống chỉ định để làm việc không chỉ ở mức cao, mà còn tải thấp. Nếu dòng điện giảm mạnh ngoài giá trị tới hạn tối thiểu xảy ra trong mạch đầu ra, mạch khởi động có thể bị hỏng hoặc thiết bị sẽ cấp điện áp với các đặc tính kỹ thuật bị biến dạng không phù hợp với phạm vi hoạt động.

Và trong bài viết này, hãy đọc về sửa chữa nguồn điện.