Vrste i izbor istosmjernih stabiliziranih izvora napajanja

Elektronički uređaj koji može pružiti stabilno istosmjerno napajanje za opterećenje. Većina izvora napajanja za istosmjerna stabilizirana napajanja su izvori izmjenične struje. Kada se napon ili otpor opterećenja AC napajanja promijeni, DC izlazni napon regulatora ostat će stabilan. S razvojem elektroničkih uređaja prema visokoj preciznosti, visokoj stabilnosti i visokoj pouzdanosti, DC stabilizirani izvori napajanja postavili su veće zahtjeve za napajanje elektroničkih uređaja.

 

Vrste i izbor DC stabiliziranih izvora napajanja:

 

1, Linearno DC stabilizirano napajanje

1) Stabilno istosmjerno napajanje serije tranzistora: stabilno napajanje istosmjerne struje serije tranzistora radi u stanju linearnog pojačanja, s velikom brzinom odziva, visokom naponskom stabilnošću i stabilnošću opterećenja, niskim izlaznim valovitim naponom i niskim šumom. Što se tiče tehnologije krugova, njegov upravljački krug koristi manje komponenti. Ne postoje posebni zahtjevi za sklopne karakteristike regulacijske cijevi i visokofrekventne performanse filtra, što rezultira visokom pouzdanošću.

 

Ozbiljan nedostatak serijski reguliranog napajanja je njegova niska učinkovitost. Za povećanje učinkovitosti potrebno je smanjiti pad tlaka na regulacijskoj cijevi i minimizirati gubitke na regulacijskoj cijevi. Rješenje: 1. PNP i NPN tranzistori su komplementarni: kada je izlazna struja serijski reguliranog napajanja velika, tranzistor za podešavanje obično se spaja na Darlingtonov kombinirani tranzistor sa zajedničkom kolektorskom elektrodom. Zbog istih električnih parametara tranzistora, održavanje istog faktora pojačanja struje smanjuje pad napona kolektorskog emitera komplementarno povezanog kombiniranog regulatora, čime se poboljšava učinkovitost napajanja. 2. Metoda prednapona: Pad napona između kolektora i emitera obične kolektorske kombinirane cijevi općenito u određenoj mjeri ovisi o struji prednapona. Korištenjem metode prednaponske veze, učinkovitost napajanja može se učinkovito poboljšati kada je izlazna struja konstantna. 3. Uklopni regulator napona kao predpodešavanje: Kada je razlika ulaznog i izlaznog napona velika, a izlazna struja velika, upotreba preklopnog regulatora napona kao predpodešavanja za serijski regulator napona također je učinkovita u poboljšanju energetske učinkovitosti. Metoda za implementaciju. Prethodno podešavanje sklopke također se može postaviti na primarnoj strani energetskog transformatora.

 

2) Razvoj integriranih linearnih regulatora: Na ranom tržištu bilo je mnogo proizvođača integriranih regulatora s velikim učinkom i širokim područjima primjene. Uglavnom se dijeli u dvije kategorije: poluvodički integrirani regulatori napona s jednim čipom i hibridni integrirani regulatori napona. Njihovi oblici sklopova, pakiranja, specifikacije napona i struje su raznoliki. Integrirani regulatori napona mogu se podijeliti na konstantne napone, podesive, prateće i plivajuće. Međutim, bez obzira na oblik, obično se sastoje od izvora referentnog napona, komparativnog pojačala, regulacijskog elementa, tj. tranzistora snage, i nekog oblika kruga za ograničavanje struje. Neki integrirani regulatori napona također imaju unutarnje logičke krugove za isključivanje i termičke krugove za isključivanje. U usporedbi s regulatorima napona koji se sastoje od diskretnih komponenti, integrirani regulatori napona imaju značajne prednosti, uključujući nisku cijenu, malu veličinu, prikladnu upotrebu, dobre performanse i visoku pouzdanost.

 

3) Tehnologija stabiliziranog mrežnog napajanja s izvorom konstantne struje: Upotreba stabiliziranog mrežnog napajanja konstantnom strujom karakteristika je serijski stabiliziranih izvora struje. Korištenje mreže konstantne struje može učinkovito poboljšati stabilnost napajanja. Mreže konstantne struje obično se koriste za integriranje regulatora napona. Serijski regulatori napona sastavljeni od diskretnih komponenti sve više prihvaćaju tehnologiju konstantne struje. Konstantna struja može se postići korištenjem komponenti kao što su tranzistori, tranzistori s efektom polja i diode konstantne struje. Pogodnije je koristiti diode konstantne struje u serijskim regulatorima napona s diskretnim komponentama.

 

2, Preklopno DC stabilizirano napajanje

Regulirano istosmjerno napajanje tipa prekidača odnosi se na istosmjerno regulirano napajanje čije komponente za regulaciju snage rade na način "uključeno" i "isključeno". Rani sklopni DC stabilizirani izvori napajanja s magnetskim pojačalima koristili su "zasićena" i "nezasićena" stanja željezne jezgre za izvođenje kontrole "uključeno" i "isključeno". To je niskofrekventno magnetsko pojačalo. Tiristorsko fazno kontrolirano napajanje ispravljača koje se pojavljuje tijekom ovog procesa također je vrsta prekidačkog istosmjernog napajanja. Potom se brzo razvila tehnologija pretvorbe visokofrekventnih prekidačkih izvora napajanja, uglavnom se odnoseći na visokofrekventne prekidačke DC stabilizirane izvore napajanja u obliku pretvarača. U 1990-ima tehnologija energetske elektronike, PWM i druge tehnologije postajale su sve zrelije, a DC prekidački izvori napajanja i AC prekidači napajanja postali su dominantni igrači na tržištu. Tehnologija energetske elektronike je disciplina koja koristi tehnologiju energetske elektronike za kontrolu i pretvorbu električne energije. Sadrži tri dijela: energetske elektroničke uređaje, pretvaračke krugove i upravljačke krugove. To je interdisciplinarno područje između triju glavnih elektrotehničkih tehnologija energije, elektronike i upravljanja. S razvojem znanosti i tehnologije, tehnologija energetske elektronike postupno se razvila u sveobuhvatnu tehničku disciplinu s interdisciplinarnom infiltracijom zbog bliske povezanosti sa suvremenom teorijom upravljanja, znanošću o materijalima, elektrotehnikom, tehnologijom mikroelektronike i mnogim drugim područjima.

 

1) Bez transformatora snage frekvencije: Uklanjanje transformatora snage frekvencije snage i prihvaćanje ulaza ispravljanja izravno iz električne mreže važna je mjera za smanjenje volumena i težine prekidačkih izvora napajanja. Odsutnost energetskih frekvencijskih transformatora postala je karakteristika suvremenih naprednih prekidačkih izvora napajanja. U usporedbi s raznim istosmjernim stabiliziranim izvorima napajanja s transformatorima energetske frekvencije, izvanredne prednosti napajanja s prekidačem bez transformatora energetske frekvencije su mala veličina, mala težina i visoka učinkovitost. Oblici strujnih krugova prekidačkih izvora napajanja su različiti. Što se tiče tehnologije modulacije, postoji modulacija širine impulsa, modulacija frekvencije, hibridna modulacija itd., među kojima modulacija širine impulsa čini veliku većinu. Trenutno postoje prekidački izvori napajanja bez transformatora koji čak ne zahtijevaju ni visokofrekventne pretvarače. Najveća značajka ovog napajanja je da je njegov volumen puno manji nego kod trenutnih switch mode napajanja bez transformatora snage frekvencije, a nema komponenti kao što su namotani transformatori. Može se proizvesti pomoću tehnologije integriranog kruga.

 

2) Visokofrekventni sklopni izvor napajanja: Značajna značajka modernih sklopnih izvora napajanja je kontinuirani porast sklopne frekvencije. Tranzistorski prekidački izvori napajanja, tiristorski prekidački izvori napajanja ili prekidački izvori napajanja tranzistora s efektom polja razvijaju se prema visokoj frekvenciji. S pojavom energetskih IGBT-ova i MOSFET-a, radna frekvencija sklopnih izvora napajanja postupno je porasla od ranih tipičnih 20 KHz do raspona megaherca ili čak raspona gigaherca.

 

3) Integracija upravljačkih krugova: Upravljački krugovi ranih prekidačkih izvora napajanja bili su sastavljeni od diskretnih komponenti. Na ovaj način, dizajn strujnog kruga je složen, otklanjanje pogrešaka i održavanje problematični, što utječe na promociju i primjenu prekidačkih izvora napajanja. Kako bi se prilagodili brzom razvoju prekidačkih izvora napajanja, integrirani prekidački sklopovi za upravljanje napajanjem uspješno su razvijeni, a njihove funkcije postaju sve potpunije. Integracija upravljačkog kruga prekidačkog načina napajanja uvelike pojednostavljuje dizajn prekidačkog načina napajanja, poboljšava električne performanse i pouzdanost prekidačkog načina napajanja i ima mali volumen, smanjujući troškove.

 

4) Visoka frekvencija glavnih komponenti: Kako bi se prilagodili brzom razvoju prekidačkih izvora napajanja, glavne komponente koje se koriste u prekidačkim izvorima napajanja također se brzo razvijaju, a njihov glavni cilj je postići visoku frekvenciju. Preklopne komponente u sklopnim izvorima napajanja - tranzistori snage, tiristori i tranzistori s efektom polja - napredovale su u povećanju radne frekvencije. Međutim, najviše upada u oči pojava tranzistora snage IGBT kompozitnih tranzistora i MOSFET tranzistora s efektom polja, koji ne samo da povećavaju frekvenciju prekapčanja na 1 MHz -1 GHz, već imaju i posebne prednosti kao što su dobra sklopna svojstva , niska potrebna pogonska snaga, bez sekundarnog trošenja i sposobnost sprječavanja toplinskog odlaska. Osim toga, pojava Schottky barijera velike struje uvelike je poboljšala učinkovitost ispravljanja niskonaponskih sklopnih izvora napajanja velike struje. Ima prednosti velike brzine prebacivanja, kratkog vremena oporavka unatrag i malog pada napona prema naprijed. Tijekom procesa filtriranja, kondenzatori i drugi uređaji također moraju biti razvijeni u smislu materijala, strukture i tehnologije kako bi zadovoljili visokofrekventne zahtjeve prekidačkih izvora napajanja.

 

5) Potpuno digitalno upravljanje: Upravljanje prekidačkim izvorima napajanja prošlo je kroz analogno upravljanje i mješovito analogno i digitalno upravljanje, a sada je ušlo u fazu potpuno digitalnog upravljanja. Potpuno digitalno upravljanje novi je razvojni trend koji je primijenjen u mnogim uređajima za pretvorbu energije. Međutim, u prošlosti je primjena digitalnog upravljanja bila relativno ograničena u DC/DC pretvaračima. Tijekom godina razvijeni su potpuno digitalni upravljački čipovi visokih performansi za prekidačke izvore napajanja, a cijena je također smanjena na relativno razumnu razinu. Mnoge tvrtke u Europi i Sjedinjenim Državama razvile su i proizvele digitalne upravljačke čipove i softver za pretvarače sklopki. Prednost potpuno digitalnog upravljanja je u tome što se digitalni signali mogu kalibrirati na manje količine nego mješoviti analogni digitalni signali, a cijena čipa je također jeftinija. Pogreška očitavanja struje može se precizno digitalno ispraviti, čineći očitavanje napona preciznijim. Može postići brz i fleksibilan dizajn kontrole.