(A) Nguyên lý cấu tạo của nguồn điện chuyển mạch
1.1 Mạch đầu vào
Mạch lọc tuyến tính, mạch triệt dòng xung, mạch chỉnh lưu.
Chức năng: Chuyển đổi nguồn điện xoay chiều của lưới đầu vào thành nguồn điện đầu vào DC của nguồn điện chuyển mạch đáp ứng yêu cầu.
1.1.1 Mạch lọc tuyến tính
Ngăn chặn sóng hài và tiếng ồn
1.1.2 Mạch lọc xung điện
Ngăn chặn dòng điện đột biến từ lưới điện
1.1.3 Mạch chỉnh lưu
Chuyển đổi AC sang DC
Có hai loại: loại đầu vào tụ điện và loại đầu vào cuộn cảm. Hầu hết các nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi đều trước đây
1.2 Mạch chuyển đổi
Chứa mạch chuyển mạch, mạch cách ly đầu ra (bộ chuyển đổi), v.v. Đây là kênh chính chochuyển đổi nguồn điệnchuyển đổi và hoàn thành việc điều chế cắt và đầu ra của dạng sóng cung cấp điện có nguồn.
Ống nguồn chuyển mạch ở cấp độ này là thiết bị cốt lõi của nó.
1.2.1 Mạch chuyển mạch
Chế độ truyền động: tự kích thích, kích thích bên ngoài
Mạch chuyển đổi: cách ly, không cách ly, cộng hưởng
Thiết bị cấp nguồn: Được sử dụng phổ biến nhất là GTR, MOSFET, IGBT
Chế độ điều chế:PWM, PFM, hybrid. PLC được sử dụng phổ biến nhất.
1.2.2 Đầu ra bộ chuyển đổi
Được chia thành không có trục và có trục. Không cần trục để chỉnh lưu nửa sóng và chỉnh lưu nhân đôi dòng điện. Trục là cần thiết cho toàn sóng.
1.3 Mạch điều khiển
Cung cấp các xung hình chữ nhật được điều chế cho mạch điều khiển để điều chỉnh điện áp đầu ra.
Mạch tham chiếu: Cung cấp điện áp tham chiếu. Chẳng hạn như tham chiếu song song LM358, AD589, tham chiếu sê-ri AD581, REF192, v.v.
Mạch lấy mẫu: Lấy toàn bộ hoặc một phần điện áp ra.
Khuếch đại so sánh: So sánh tín hiệu lấy mẫu với tín hiệu tham chiếu để tạo ra tín hiệu lỗi điều khiển mạch PM cấp nguồn.
Chuyển đổi V/F: Chuyển đổi tín hiệu điện áp lỗi thành tín hiệu tần số.
Oscillator: Tạo sóng dao động tần số cao
Mạch điều khiển đế: Chuyển đổi tín hiệu dao động đã điều chế thành tín hiệu điều khiển phù hợp để điều khiển đế của ống công tắc.
1.4 Mạch đầu ra
Chỉnh lưu và lọc
Chỉnh lưu điện áp đầu ra thành DC dao động và làm mịn nó thành điện áp DC có độ gợn sóng thấp. Công nghệ chỉnh lưu đầu ra hiện nay có các phương pháp chỉnh lưu nửa sóng, toàn sóng, công suất không đổi, tăng gấp đôi dòng điện, đồng bộ và các phương pháp chỉnh lưu khác.
(B) Phân tích các nguồn cung cấp năng lượng topo khác nhau
Bộ chuyển đổi 2.1 Buck
Mạch Buck: Buck chopper, cực đầu vào và đầu ra giống nhau.
Vì tích vôn-giây của điện tích và phóng điện trên cuộn cảm bằng nhau ở trạng thái ổn định nên điện áp đầu vào Ui, điện áp đầu ra Uo; Vì vậy:
(Ui-Uo)ton=Uotoff
Uiton-Uoton=Uo*toff
Ui*ton=Uo(ton+toff)
Uo/Ui=tấn/(tấn+toff)=▲
Nghĩa là, mối quan hệ điện áp đầu vào và đầu ra là:
Uo/Ui=▲ (chu kỳ nhiệm vụ)
Cấu trúc liên kết mạch Buck
Khi bật công tắc, nguồn điện đầu vào được lọc bởi cuộn cảm L và tụ điện C để cung cấp dòng điện cho đầu tải; khi tắt công tắc, cuộn cảm L tiếp tục chạy qua diode để giữ cho dòng tải liên tục. Điện áp đầu ra sẽ không vượt quá điện áp nguồn đầu vào do chu kỳ làm việc.
2.2 Bộ chuyển đổi tăng cường
Mạch tăng cường: bộ điều chỉnh tăng tốc, cực tính đầu vào và đầu ra giống nhau.
Sử dụng phương pháp tương tự, theo nguyên tắc tích số volt-giây sạc và xả của cuộn cảm L bằng nhau ở trạng thái ổn định, có thể suy ra mối quan hệ điện áp: Uo/Ui=1/(1-▲)
Cấu trúc liên kết mạch tăng cường
Ống công tắc Q1 và tải của mạch này được mắc song song. Khi bật ống công tắc, dòng điện đi qua cuộn cảm L1 để làm phẳng sóng và nguồn điện sẽ sạc cho cuộn cảm L1. Khi tắt ống công tắc, cuộn cảm L phóng điện vào tải và nguồn điện, điện áp đầu ra sẽ là điện áp đầu vào Ui+UL nên có tác dụng tăng áp.
2.3 Bộ chuyển đổi Flyback
Mạch Buck-Boost: Boost/Buck Chopper, cực đầu vào và đầu ra ngược nhau và cuộn cảm được truyền đi.
Mối quan hệ điện áp: Uo/Ui=-▲/(1-▲)
Cấu trúc liên kết mạch Buck-Boost
Khi S bật, nguồn điện tải chỉ sạc cho cuộn cảm. Khi S tắt, nguồn điện được xả vào tải thông qua cuộn cảm để truyền tải điện.
Vì vậy, cuộn cảm L ở đây là thiết bị truyền năng lượng.
(C) Các trường ứng dụng
Mạch cấp nguồn chuyển mạch có ưu điểm là hiệu suất cao, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và điện áp đầu ra ổn định nên được sử dụng rộng rãi trong truyền thông, máy tính, tự động hóa công nghiệp, thiết bị gia dụng và các lĩnh vực khác. Ví dụ, trong lĩnh vực máy tính, nguồn điện chuyển mạch đã trở thành nguồn cung cấp năng lượng máy tính chủ đạo, có thể đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị máy tính; Trong lĩnh vực năng lượng mới, bộ nguồn chuyển mạch cũng đóng vai trò quan trọng như một thiết bị có thể chuyển đổi năng lượng ổn định.
Tóm lại, mạch cấp nguồn chuyển mạch là mạch chuyển đổi nguồn hiệu quả và đáng tin cậy. Nguyên lý làm việc của nó chủ yếu là chuyển đổi năng lượng điện đầu vào thành đầu ra nguồn DC ổn định và đáng tin cậy thông qua bộ lọc chỉnh lưu và chuyển đổi chuyển mạch tần số cao.
Thời gian đăng: Oct-10-2024