En dispositivos electrónicos modernos, la eficiencia y la compacidad defuentes de energía son cruciales. Con su excelente miniaturización, peso ligero y alta eficiencia, las fuentes de potencia de conmutación se han convertido en una solución de fuente de energía indispensable en la industria de la información electrónica. Este artículo explorará el principio de funcionamiento, la clasificación, las características y las diferencias entre las fuentes de potencia de cambio y las fuentes de energía lineales tradicionales, y revelará cómo esta tecnología de fuente de energía satisface las necesidades de los dispositivos electrónicos contemporáneos.
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¿Qué es una fuente de alimentación de conmutación?
La tecnología de fuente de alimentación de conmutación también siempre está cambiando a medida que la tecnología de electrónica de potencia se desarrolla y avanza. Casi todos los dispositivos electrónicos modernos con tamaño pequeño, peso ligero y gran eficiencia dependen de las fuentes de alimentación de cambio en la actualidad. Para el crecimiento explosivo del sector de información electrónica de hoy, es una fuente de energía absolutamente vital.
Una fuente de alimentación de conmutación es una fuente de alimentación que utiliza la tecnología electrónica de potencia moderna para controlar la relación de tiempo del tubo de interruptor para abrir y cerrar para mantener un voltaje de salida estable. Por lo general, consiste en un control MOSFET y un control de modulación de ancho de pulso (PWM) IC de la fuente de alimentación de conmutación.
Relativamente a una fuente de alimentación lineal, una fuente de alimentación de conmutación es su extremo de entrada inmediatamente rectifica la alimentación de CA en la alimentación de CC, luego bajo la acción de un circuito de oscilación de alta frecuencia, el tubo de interruptor se usa para controlar la corriente y apagado a la corriente a Genere una corriente de pulso de alta frecuencia. Un inductor, un transformador de alta frecuencia, obtiene una potencia de CC de bajo voltaje constante.
El núcleo del transformador es inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia operativa de la fuente de alimentación de conmutación; Entonces, la frecuencia reduce el tamaño del núcleo. Esto ayuda a reducir drásticamente el transformador, por lo tanto, aligerando el peso y el volumen de la fuente de alimentación. Además, dado que regula directamente el DC, la eficiencia de esta fuente de energía es mucho más alta que la de uno lineal. La gente encuentra esto preferido ya que ahorra electricidad. El circuito es complejo, el mantenimiento es desafiante y está bastante contaminado; El ruido de la fuente de alimentación es significativo y no es adecuado para algunos circuitos de bajo ruido.
Características de la fuente de alimentación de conmutación
Por lo general, el control de la modulación de ancho de pulso y MOSFET y el pulso (PWM) comprende la fuente de alimentación de conmutación. Casi todos los dispositivos electrónicos con los rasgos de tamaño pequeño, peso ligero y alta eficiencia ahora utilizan una fuente de alimentación de conmutación gracias al desarrollo y la creatividad de la tecnología de electrónica de potencia; Su relevancia es evidente.
Clasificación de la fuente de alimentación de conmutación
Tres tipos principales de fuente de alimentación de conmutación generalmente se pueden distinguir de la forma en que el dispositivo de conmutación está vinculado en el circuito: fuente de alimentación de conmutación en serie, fuente de alimentación de conmutación paralela y fuente de alimentación de conmutación del transformador.
Entre ellos, Push-Pull, Half-Bridge, Full-Bridge y otros formularios pueden ser divisiones adicionales de la fuente de alimentación de conmutación del transformador. La excitación del transformador y la fase del voltaje de salida permiten dividirlo en el tipo de avance, tipo de volante, tipo de excitación única, tipo de doble excitación y otros tipos.
La diferencia entre la fuente de alimentación de conmutación y la fuente de alimentación ordinaria
Por lo general, la fuente de energía ordinaria es lineal. La fuente de alimentación lineal se refiere a una fuente de alimentación en la que el tubo de ajuste funciona en estado lineal. Eso difiere en una fuente de alimentación de conmutación. Trabajando en dos estados: ON - Muy pequeña resistencia, apagado - Resistencia muy grande, el tubo del interruptor, con una fuente de alimentación de conmutación, generalmente nos referimos como el tubo de ajuste.
Un tipo de fuente de alimentación relativamente reciente es cambiar la fuente de alimentación. La alta eficiencia, el peso ligero, el aumento de voltaje y el descenso, y la fuerte potencia de salida son sus beneficios. Sin embargo, dado que el circuito funciona en un estado de conmutación, el ruido es relativamente grande.
Ejemplo: fuente de alimentación de conmutación de buck
El principio de funcionamiento de la fuente de alimentación de la conmutación de buck es esencialmente que el circuito comprende un diodo de rueda libre, un inductor de almacenamiento de energía, un condensador de filtro, un interruptor (un triodo o tubo de efecto de campo en el circuito real), etc.
Cuando el interruptor está cerrado, la fuente de alimentación suministra energía a la carga a través del interruptor e inductor, y almacena parte de la energía eléctrica en el inductor y el condensador. La auto-inductancia del inductor hace que la corriente aumente gradualmente después del interruptor, lo que evita que la salida instantánea alcance el voltaje de la fuente de alimentación.
El interruptor se apaga después de un tiempo. La corriente en el circuito permanecerá constante, es decir, continuará fluyendo de izquierda a derecha, debido a la autoinductancia del inductor, que puede entenderse más vívidamente, ya que el efecto inercial del inductor determina la corriente en el circuito. La carga recibe esta corriente; regresa del flujo de cable de tierra al polo positivo del diodo de rueda libre; pasa a través del diodo; Vuelve al extremo izquierdo del inductor, por lo tanto, creando un bucle.
Al controlar el tiempo de cierre y apertura del interruptor (es decir, la modulación de ancho de pulso PWM), se puede controlar el voltaje de salida. Si el tiempo de apertura y cierre se controla detectando el voltaje de salida para mantener el voltaje de salida sin cambios, se logra el propósito de la regulación de voltaje.
Con respecto a las fuentes de energía regulares, así como las fuentes de alimentación de conmutación, ambos cuentan con tubos de ajuste de voltaje y aplican el concepto de retroalimentación para estabilizar el voltaje. La distinción principal es que la fuente de energía ordinaria generalmente emplea el área de amplificación lineal del transistor para el ajuste, mientras que la fuente de alimentación de conmutación usa el tubo de conmutación para el ajuste. Por el contrario, la fuente de alimentación de conmutación ofrece un factor de ondulación superior para la salida de CC, un uso de energía más pequeño y un mayor rango de uso para el voltaje de CA. Cambiar la interferencia del pulso tiene inconvenientes.
Una fuente de alimentación de conmutación de medio puente convencional funciona principalmente sobre la base de que los tubos de interruptor de los puentes superiores e inferiores, vMos cuando la frecuencia es alta, se encienden a su vez. Primero, la corriente fluye a través del tubo de interruptor del puente superior, y la función de almacenamiento de la bobina inductor se usa para recoger la energía eléctrica en la bobina. Por fin, el tubo del interruptor del puente inferior se enciende mientras el tubo del interruptor de puente superior está apagado. El condensador y la bobina inductor siguen ejecutando la fuente de energía del exterior. El puente superior se enciende para permitir la corriente una vez que se apaga el tubo del interruptor del puente inferior. Esto se reitera varias veces. Se denomina una fuente de alimentación de conmutación ya que los dos tubos de interruptor se encienden y apagan a su vez.
La fuente de energía lineal difiere. La tubería de agua superior siempre se vacía ya que no hay participación del interruptor. Si existe el exceso, se filtrará. Esta es la razón por la cual el tubo de ajuste de algunos fuentes de energía lineales produce mucho calor y la energía eléctrica innecesaria se transforma en energía térmica. Desde este punto de vista, la vida del componente está obligada a disminuir, por lo que influir en el efecto de uso final y la eficiencia de conversión de la fuente de energía lineal es bastante pobre cuando el calor es alto.
Diferencia principal: modo de trabajo
El tubo de ajuste de alimentación de la fuente de alimentación lineal siempre funciona en el área de amplificación; El paso actual es continuo. Se necesita un gran tubo de ajuste de potencia y se coloca un gran disipador de calor ya que el tubo de ajuste causa una pérdida de potencia significativa. Aunque a menudo del 40% al 60% (debe reconocerse que es una fuente de energía lineal realmente buena), el calor es sustancial y la eficiencia es bastante pobre.
La fuente de alimentación lineal funciona en un modo de trabajo mediante el cual un dispositivo de paso hacia abajo debe existir de alto voltaje a bajo voltaje. Por lo general, es un transformador; Hay otros como fuente de energía KX; Luego, después de la rectificación, el voltaje de CC se emite. En este sentido, el volumen es enorme, bastante voluminoso, ineficiente, y la generación de calor también es grande; Pero, también hay beneficios: pequeña ondulación, buena tasa de ajuste, poca interferencia externa, apto para circuitos analógicos o varios amplificadores, etc.
Funciona en la condición de conmutación, el dispositivo de alimentación de la fuente de alimentación de conmutación La energía se almacena momentáneamente a través de la bobina inductor cuando se cambia el voltaje, por lo tanto, su pérdida es mínima, la eficiencia es alta y los requisitos de disipación de calor son bajos; Sin embargo, también tiene mayores necesidades de transformadores e inductores de almacenamiento de energía. Necesita ser construido de alta permeabilidad y materiales de baja pérdida. Su transformador es simplemente una palabra de una palabra. La eficiencia general es del 80% al 98%. Aunque la fuente de alimentación de conmutación tiene un tamaño compacto y una gran eficiencia, su tasa de ajuste de ondulación, voltaje y corriente tiene un descuento considerable en comparación con la fuente de alimentación lineal.
La tecnología de fuente de alimentación de conmutación se usa cada vez más en dispositivos electrónicos debido a sus ventajas de alta eficiencia, miniaturización y peso ligero. Aunque existen problemas de complejidad y ruido del circuito, estos problemas se están resolviendo gradualmente a través de la innovación tecnológica y la optimización del diseño. En comparación con las fuentes de energía lineales tradicionales, las fuentes de potencia de conmutación tienen ventajas obvias en la eficiencia energética y el volumen, lo que representa una nueva dirección para el desarrollo de la tecnología de fuente de energía. Con el avance continuo de la tecnología de electrónica de potencia, se espera que las fuentes de potencia de conmutación logren un rendimiento más alto y aplicaciones más amplias en el futuro.
Tiempo de publicación: 7 月 -16-2024