Proiectarea mașinilor de surse de alimentare cu reglare prin comutare
Cel mai frecvent tip de sursă de alimentare de astăzi este sursa de comutare.
Cel mai frecvent tip de sursă de alimentare de astăzi este sursa de comutare. Aceste unități utilizează modulația lățimii impulsurilor (PWM) pentru a regla ieșirea. În prezent, consumabilele utilizează mai multe configurații diferite de circuite PWM. În toate cazurile, semnalul logic PWM acționează tranzistorul de putere de comutare, iar tranzistorul de putere acționează sarcina.
Tranzistorul de comutare pornește și se oprește rapid, producând o tensiune de curent continuu. Tensiunea de curent continuu este alimentată către un transformator care convertește curentul continuu pulsatoriu în c.a. Acest curent alternativ este apoi alimentat către un al doilea redresor de pod care produce ieșirea continuă de curent continuu. Un circuit de detectare monitorizează continuu tensiunea de ieșire, ajustând ciclul de funcționare de comutare pentru a menține o tensiune de ieșire constantă.
Sursele de alimentare de comutare sunt mai eficiente decât cele reglementate în serie, deoarece puterea mică este disipată într-un tranzistor de comutare. Sursele de comutare sunt fizic mai mici decât tipurile reglate în serie, deoarece componentele care funcționează la frecvența de comutare (de obicei 20 kHz) sunt mult mai mici decât cele utilizate într-o sursă fără comutare care funcționează la 50 până la 60 Hz. Aceste surse de alimentare sunt potrivite acolo unde este necesară compactitatea, eficiența și o reglare moderată precisă. Dar sursele de alimentare de tip comutare sunt electric și uneori zgomotoase. Astfel, acestea nu sunt adecvate pentru alimentarea circuitelor sensibile la zgomotul electric, cu excepția cazului în care aceste circuite sunt filtrate și ecranate. În cele din urmă, sursele de comutare sunt în general mai costisitoare decât alte surse de alimentare.
Frecvențele de comutare cresc continuu. Avantajele frecvențelor mai ridicate includ dimensiunea redusă a componentelor, tensiunea de ondulare mai mică, puterea mai mare pe unitate de volum și funcționarea silențioasă. În timp ce 20-30 kHz pare a fi cea mai utilizată frecvență în prezent, se utilizează și 100 până la 500 kHz. Și unele circuite integrate de tip PWM sunt capabile să gestioneze frecvențele de comutare la 1 MHz și mai mult.
Circuitul care produce semnalul de acționare PWM este acum disponibil pe numeroase circuite integrate standard. Aceste jetoane au o varietate de caracteristici. Multe dintre caracteristici protejează cipul și sursa de alimentare de supratensiuni de curent de pornire, supratensiune și defecțiuni la scurtcircuit. Alții permit proiectantului de aprovizionare să construiască mai multă flexibilitate, cum ar fi controlul pornit/oprit de la distanță, detectarea la distanță a erorilor și partajarea proporțională a curentului de încărcare. IC-urile personalizate și microprocesoarele sunt acum încorporate în surse de alimentare mai complexe, în special în cele care interacționează cu computerele gazdă prin autobuze standard.
Producătorii de aprovizionare spun că opțiunile devin rapid caracteristici standard pe măsură ce utilizatorii solicită produse mai bune. Și pe măsură ce sistemele devin mai complexe, caracteristicile standard devin necesități de bază. Protecția la supratensiune, tensiunea reglabilă și pornirea activă sunt printre cele mai frecvente capabilități găsite pe sursele de alimentare actuale care au fost odată opțiuni. Opțiunile suplimentare, care sunt candidate la standardizare, includ filtre EMI specializate, indicatori valabili de defecțiune și putere și circuite de echilibru de curent pentru partajarea proporțională a sarcinii.
Comutarea este de obicei implementată într-unul din cele trei moduri. Primul este o configurație a circuitului flyback. Este potrivit până la 100 W și este cel mai economic dintre cele trei tipuri, deoarece conține cel mai mic număr de piese. O a doua se numește convertor de transmisie directă Este cel mai eficient din punct de vedere al costurilor între 80 și 200 W. Al treilea este un tip mai complex care vine fie ca un circuit de împingere centrală, fie ca un circuit de împingere pe jumătate de punte. Aceste două sunt utilizate pe scară largă în gama 150 - 600-W.