1. ¿Qué es una fuente de alimentación conmutada?
La fuente de alimentación de conmutación es un tipo de fuente de alimentación que utiliza la tecnología electrónica de potencia moderna para controlar la relación de tiempo de encendido y apagado para mantener un voltaje de salida estable. Las fuentes de alimentación de conmutación generalmente se componen de CIRCUITOS integrados de control de modulación de ancho de pulso (PWM) y MOSFET.
La fuente de alimentación de conmutación es relativa a la fuente de alimentación lineal. Su terminal de entrada rectifica directamente la corriente alterna en corriente continua, y luego, bajo la acción del circuito de oscilación de alta frecuencia, el tubo de conmutación se utiliza para controlar el encendido y apagado de la corriente para formar una corriente de pulso de alta frecuencia. Con la ayuda de inductores (transformadores de alta frecuencia), se produce una corriente continua estable de bajo voltaje.
Dado que el tamaño del núcleo magnético del transformador es inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia de funcionamiento de la fuente de alimentación de conmutación, cuanto mayor sea la frecuencia, menor será el núcleo. De esta manera, el transformador se puede reducir en gran medida, y el peso y el volumen de la fuente de alimentación se pueden reducir. Y debido a que controla directamente la CC, la eficiencia de esta fuente de alimentación es mucho mayor que la de una fuente de alimentación lineal. Esto ahorra energía, por lo que es favorecido por las personas. Pero también tiene deficiencias, es decir, el circuito es complicado, el mantenimiento es difícil y la contaminación al circuito es grave. La fuente de alimentación es ruidosa y no es adecuada para algunos circuitos de bajo ruido.
2. Características de la fuente de alimentación de conmutación
Las fuentes de alimentación de conmutación generalmente se componen de CIRCUITOS integrados de control de modulación de ancho de pulso (PWM) y MOSFET. Con el desarrollo y la innovación de la tecnología de electrónica de potencia, la fuente de alimentación de conmutación actual es ampliamente utilizada en casi todos los dispositivos electrónicos, principalmente debido a su pequeño tamaño, peso ligero y alta eficiencia, y su importancia es evidente.
Tres, la clasificación de la fuente de alimentación de conmutación
De acuerdo con la forma en que el dispositivo de conmutación está conectado en el circuito, la fuente de alimentación de conmutación se puede dividir en tres categorías: fuente de alimentación de conmutación en serie, fuente de alimentación de conmutación paralela y fuente de alimentación de conmutación de transformador.
Entre ellos, la fuente de alimentación de conmutación tipo transformador se puede dividir en: push-pull, medio puente, puente completo, etc. De acuerdo con la excitación del transformador y la fase del voltaje de salida, se puede dividir en: tipo forward, tipo flyback, tipo de excitación simple y tipo de excitación doble.
Cuarto, la diferencia entre la fuente de alimentación de conmutación y la fuente de alimentación ordinaria
Las fuentes de alimentación ordinarias son generalmente fuentes de alimentación lineales, y las fuentes de alimentación lineales se refieren a la fuente de alimentación en la que el tubo regulador funciona en un estado lineal. Sin embargo, es diferente en la conmutación de la fuente de alimentación. El tubo de conmutación (en la fuente de alimentación de conmutación, generalmente llamamos al tubo de ajuste como el tubo de conmutación) funciona en dos estados: encendido: la resistencia es muy pequeña y apagado, la resistencia es muy alta. grande.
La fuente de alimentación conmutada es un tipo relativamente nuevo de fuente de alimentación. Tiene las ventajas de alta eficiencia, peso ligero, aumento y disminución de voltaje y alta potencia de salida. Pero debido a que el circuito funciona en el estado del interruptor, el ruido es relativamente grande.
5. Ejemplos: fuente de alimentación de conmutación reductora
Hablemos brevemente sobre el principio de funcionamiento de la fuente de alimentación de conmutación reductora: el circuito está compuesto por interruptores (triodos o tubos de efecto de campo en el circuito real), diodos de rueda libre, inductores de almacenamiento de energía, condensadores de filtro, etc.
Cuando el interruptor está cerrado, la fuente de alimentación suministra energía a la carga a través del interruptor y el inductor, y almacena parte de la energía eléctrica en el inductor y el condensador. Debido a la autoinductancia del inductor, la corriente aumenta relativamente lentamente después de encender el interruptor, es decir, la salida no puede alcanzar el valor de voltaje de la fuente de alimentación de inmediato.
Después de un cierto período de tiempo, el interruptor se apaga. Debido a la autoinductancia del inductor (se puede considerar más vívidamente que la corriente en el inductor tiene un efecto inercial), la corriente en el circuito permanecerá sin cambios, es decir, continuará fluyendo de izquierda a derecha. Esta corriente fluye a través de la carga, regresa del cable de tierra, fluye hacia el ánodo del diodo de rueda libre, pasa a través del diodo y regresa al extremo izquierdo del inductor, formando así un bucle.
El voltaje de salida se puede controlar controlando el tiempo en que el interruptor está cerrado y abierto (es decir, modulación de ancho de pulso PWM). Si se detecta el voltaje de salida para controlar el tiempo de encendido y apagado para mantener constante el voltaje de salida, esto logra el propósito de estabilización del voltaje.
La fuente de alimentación ordinaria y la fuente de alimentación de conmutación son las mismas en el sentido de que todas tienen reguladores de voltaje, que utilizan el principio de retroalimentación para la regulación de voltaje. La diferencia es que las fuentes de alimentación de conmutación utilizan tubos de conmutación para el ajuste, mientras que las fuentes de alimentación ordinarias generalmente utilizan el área de amplificación lineal de un triodo para el ajuste. En comparación, el consumo de energía de la fuente de alimentación de conmutación es bajo, el rango de aplicación del voltaje de CA es amplio y el coeficiente de ondulación de la CC de salida es mejor. La desventaja es la interferencia de pulso de conmutación.
El principal principio de funcionamiento de la fuente de alimentación de conmutación de medio puente ordinario es que los tubos de conmutación del puente superior y el puente inferior (el tubo de conmutación es VMOS cuando la frecuencia es alta) se encienden a su vez. Primero, la corriente fluye a través del tubo de conmutación del puente superior, y la función de almacenamiento del inductor se utiliza para recolectar la energía eléctrica. En la bobina, el tubo de conmutación del puente superior finalmente se apaga y el tubo de conmutación del puente inferior se enciende. La bobina del inductor y el condensador continúan suministrando energía al exterior. Luego apague el tubo de interruptor del puente inferior, luego encienda el puente superior para dejar entrar la corriente y repita de esta manera. Debido a que los dos tubos de conmutación se encienden y apagan a su vez, se denomina fuente de alimentación de conmutación.
La fuente de alimentación lineal es diferente. Debido a que no hay intervención de interruptor, la tubería de suministro de agua ha estado drenando agua. Si hay demasiado, se filtrará. Esto es lo que a menudo vemos que algunos tubos reguladores de fuente de alimentación lineal generan mucho calor. La energía eléctrica inagotable se convierte en energía térmica. Desde este punto de vista, la eficiencia de conversión de la fuente de alimentación lineal es muy baja, y cuando el calor es alto, la vida útil del componente está destinada a disminuir, lo que afectará el efecto de uso final.
Seis. Principales diferencias: métodos de trabajo
El tubo de ajuste de potencia de la fuente de alimentación lineal siempre funciona en el área de amplificación, y la corriente que fluye es continua. Debido a la gran pérdida de potencia en el tubo de ajuste, se requiere un tubo de ajuste de potencia más grande y se instala un radiador grande. El calor es grave y la eficiencia es muy baja, generalmente del 40% al 60% (hay que decir que es una fuente de alimentación muy lineal).
El método de trabajo de la fuente de alimentación lineal requiere un dispositivo de reducción de voltaje para cambiar de alto voltaje a bajo voltaje. Generalmente, es un transformador, pero también hay otros tipos como fuentes de alimentación KX, que luego se rectifican para emitir un voltaje de CC. De esta manera, el volumen también es grande, relativamente pesado, de baja eficiencia y gran generación de calor; pero también tiene ventajas: ondulación pequeña, buena tasa de ajuste, pequeña interferencia externa, adecuado para su uso con circuitos analógicos / varios amplificadores, etc.
El dispositivo de alimentación de la fuente de alimentación de conmutación funciona en el estado de conmutación. Cuando se ajusta el voltaje, la energía se almacena temporalmente a través de la bobina de inductancia, de modo que su pérdida es pequeña, la eficiencia es alta y el requisito de disipación de calor es bajo, pero tiene un transformador y una inductancia de almacenamiento de energía. También hay requisitos más altos para usar materiales con baja pérdida y alta permeabilidad. Su transformador es solo una pequeña palabra. La eficiencia total está entre el 80% y el 98%. La fuente de alimentación de conmutación tiene una alta eficiencia pero un tamaño pequeño, pero en comparación con la fuente de alimentación lineal, su ondulación y voltaje y la tasa de ajuste de corriente se descuentan hasta cierto punto.