Care este diferența dintre proiectarea electronică a surselor de alimentare AC-DC și DC-DC
Complicații semnificative apar atunci când încercați să alimentați alimentarea cu energie electrică de la o priză de perete.
A face o tensiune de curent continuu dintr-o sursă de curent alternativ înseamnă că va trebui să rectificați tensiunea de curent alternativ pentru a obține o magistrală de curent continuu. O diferență față de un convertor DC-DC este că puteți utiliza o sursă de alimentare liniară cu o tensiune alternativă. Asta înseamnă că puteți profita de utilizarea unui transformator pentru a reduce sau crește tensiunea de curent alternativ și apoi a rectifica rezultatul. Cel mai apropiat de o sursă de alimentare liniară cc-cc ar fi un motor de curent continuu care acționează un generator de curent continuu, ceea ce nu este o propunere foarte eficientă.
Puterea liniară de curent alternativ are încă un loc în consumabilele de laborator și audio de ultimă generație, dar cea mai modernă conversie de energie utilizează regulatoare de tensiune de comutare, nu liniare. În această aplicație, veți corecta tensiunea de curent alternativ pentru a crea o magistrală de curent continuu. Odată ce aveți această magistrală DC, puteți utiliza oricare dintre arhitecții de conversie a puterii DC-DC pentru a face tensiunea sau tensiunile finale de ieșire de care aveți nevoie.
Problema cu rectificarea
Deși simplă din punct de vedere conceptual, rectificarea curentului alternativ de intrare adaugă o serie de probleme la sursa de alimentare. Cea mai mare parte a rectificării se face cu diode. Aceste diode vor crea vârfuri de comutare în timp ce funcționează, care pot trimite zgomot condus înapoi în priza de perete. De asemenea, vor avea o cădere de tensiune înainte, care consumă energie.
Puteți utiliza o punte MOSFET pentru a corecta conexiunea alternativă, dar este o provocare semnificativă de control. Am un prieten care a făcut acest lucru pentru termostatul Nest, care este alimentat de 24 V ca utilizat pentru termostatele convenționale. Aceasta este o adevărată provocare de putere, deoarece pornirea cuptorului sau a aerului condiționat se bazează pe scurtcircuitarea a 24 V ca la termostat - așa funcționează un termostat convențional. Cuibul atrage un curent foarte mic pentru a-și încărca bateriile. Apoi, poate scurtcircuita intrarea de 24 V c.a.pentru a porni cuptorul, utilizând același pod FET, în timp ce funcționează pe baterii. Termostatul Nest are nevoie de fiecare cantitate mică de energie pe care o poate obține; de aici și nevoia de a elimina o simplă punte cu diode.
Rectificarea ac are alte probleme, cum ar fi curentul de supratensiune pe care îl va trage (Fig. 1). Acest lucru este diferit de curentul de intrare, pe care îl au și sursele de curent continuu, când le aplicați prima dată energie. Curenții de supratensiune apar deoarece diodele rectificatoare pot conduce numai atunci când tensiunea de intrare alternativă este mai mare decât tensiunea de magistrală de curent continuu pe care o creați. Asta înseamnă că există o scurtă creștere de curent numai la vârfurile de tensiune alternativă. Acest lucru face ca factorul de putere al unei surse de curent alternativ să fie slab. Factorul de putere este o măsură a coerenței tensiunii și curentului furnizat de linia de curent alternativ.
1. Când o punte cu diode rectifică o intrare de curent alternativ, curentul curge numai atunci când tensiunea de curent alternativ de intrare este mai mare decât tensiunea de curent continuu pe care o creează. Acest lucru provoacă supratensiuni de curent pe o perioadă mică a formei de undă, ceea ce reduce factorul de putere. (Amabilitatea lui Jose Soares Augusto, quora.com)
Pentru sarcini inductive, cum ar fi motoarele, curentul alternativ va întârzia tensiunea alternativă. Pentru o sarcină capacitivă, curentul duce la tensiune. În ambele cazuri tensiunea și curentul sunt defazate, deci factorul de putere scade de la idealul „1.” Odată cu rectificarea, factorul de putere scade dintr-un motiv diferit. În timp ce creșterea curentului ar putea fi în fază cu tensiunea, se întâmplă doar pentru o scurtă perioadă a formei de undă alternativă.
Corectați-vă factorul de putere
Deși factorul de putere slab nu va crește costul energiei electrice pentru dvs., înseamnă că compania de energie electrică are nevoie de fire mai mari pentru a transporta sarcinile curente intermitente. Multe țări au dezvoltat standarde care necesită o sursă de curent alternativ off-line cu corecție a factorului de putere (PFC). PFC se asigură că curentul de intrare la sursa de alimentare este un sinusoid care este în fază cu tensiunea de intrare.
PFC adaugă un alt regulator de comutare la sursa de curent alternativ. Front-end-ul PFC este de obicei un convertor boost (Fig. 2). Întrucât crește intrarea alternativă la o tensiune mai mare, poate de 350 V c.c., convertorul poate extrage curent de la linia alternativă în aproape toate momentele formei de undă. Cipul de control va modula lățimea impulsurilor (PWM) tranzistorilor convertorului de creștere pentru a face curentul extras din linia de curent alternativ să fie direct proporțional cu tensiunea. Nu poate trage curent la punctele de trecere zero, deci factorul de putere nu poate fi perfect. Cu toate acestea, este posibil să treci peste 0,9, ceea ce rezolvă problema majoră.