1. Tổng quan về nguồn điện chuyển mạch
Chuyển đổi nguồn điệnlà một thiết bị chuyển đổi năng lượng điện tần số cao, còn được gọi là bộ nguồn chuyển mạch hoặc bộ chuyển đổi chuyển mạch. Nó chuyển điện áp đầu vào thành tín hiệu xung tần số cao thông qua ống chuyển mạch tốc độ cao, sau đó chuyển đổi năng lượng điện từ dạng này sang dạng khác thông qua quá trình xử lýmáy biến áp, mạch chỉnh lưu và mạch lọc, và cuối cùng thu được điện áp DC gợn sóng thấp ổn định để cung cấp điện.
Bộ nguồn chuyển mạch có ưu điểm là hiệu suất cao, độ ổn định tốt, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, độ tin cậy cao và có thể thích ứng với các nhu cầu năng lượng khác nhau của thiết bị.
Nguồn điện chuyển mạch đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm tự động hóa công nghiệp, truyền thông và năng lượng mới. Trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, nguồn điện chuyển mạch cung cấp hỗ trợ nguồn điện ổn định cho các thiết bị tự động hóa khác nhau để đảm bảo thiết bị hoạt động hiệu quả và ổn định.
Trong lĩnh vực truyền thông, nguồn điện chuyển mạch được sử dụng rộng rãi trong trạm gốc không dây, thiết bị mạng, v.v., để đảm bảo độ ổn định truyền tín hiệu của hệ thống truyền thông và cải thiện chất lượng truyền thông. Trong lĩnh vực năng lượng mới, việc cung cấp năng lượng chuyển mạch đóng vai trò then chốt trong hệ thống năng lượng mặt trời và năng lượng gió, giúp sử dụng hiệu quả năng lượng tái tạo.
Bộ nguồn chuyển mạch gần như bao gồm bốn thành phần chính: mạch đầu vào, bộ chuyển đổi, mạch điều khiển và mạch đầu ra. Sau đây là sơ đồ khối cung cấp năng lượng chuyển mạch điển hình, nắm vững điều quan trọng là chúng ta phải hiểu được nguồn cung cấp năng lượng chuyển mạch.
2. Phân loại nguồn điện chuyển mạch
Bộ nguồn chuyển mạch có thể được phân loại theo các tiêu chuẩn phân loại khác nhau. Sau đây là một số phương pháp phân loại phổ biến:
1. Phân loại theo loại nguồn điện đầu vào:
Bộ nguồn chuyển mạch AC-DC: chuyển đổi nguồn AC thành nguồn DC.
Bộ nguồn chuyển mạch DC-DC: chuyển đổi nguồn DC thành điện áp DC khác.
2. Phân loại theo chế độ làm việc:
Bộ nguồn chuyển mạch một đầu: chỉ có một ống chuyển mạch, thích hợp cho các ứng dụng tiêu thụ điện năng thấp.
Bộ nguồn chuyển mạch hai đầu: có hai ống chuyển mạch, thích hợp cho các ứng dụng công suất cao.
3. Phân loại theo cấu trúc liên kết:
Theo cấu trúc liên kết, nó có thể được chia đại khái thành Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback, Forward, Two-Transistor Forward, Push-Pull, Half Bridge, Full Bridge, v.v. Những phương pháp phân loại này chỉ là một phần trong số đó. Bộ nguồn chuyển mạch cũng có thể được phân loại chi tiết hơn theo các yêu cầu và ứng dụng cụ thể khác.
Tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu Flyback và Forward thường được sử dụng. Forward và flyback là hai công nghệ cung cấp năng lượng chuyển mạch khác nhau. Nguồn cung cấp năng lượng chuyển tiếp chuyển tiếp đề cập đến nguồn cung cấp năng lượng chuyển mạch sử dụng máy biến áp tần số cao chuyển tiếp để cách ly năng lượng được ghép nối và nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi flyback tương ứng là nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi flyback.
2.1 Nguồn điện chuyển tiếp
Nguồn điện chuyển tiếp trong cấu trúc phức tạp hơn, nhưng công suất đầu ra rất cao, phù hợp với nguồn điện chuyển mạch 100W-300W, thường được sử dụng trong nguồn điện chuyển mạch điện áp thấp, dòng điện cao, được sử dụng rộng rãi hơn.
Như thể hiện trong hình bên dưới, đối với nguồn điện chuyển mạch thuận, đặc biệt khi bật ống chuyển mạch, máy biến áp đầu ra hoạt động như một phương tiện được ghép trực tiếp với năng lượng từ trường, năng lượng điện và năng lượng từ được chuyển đổi lẫn nhau, do đó đầu vào và đầu ra cùng một lúc.
Ngoài ra còn có những thiếu sót trong ứng dụng hàng ngày: chẳng hạn như cần tăng cuộn dây điện thế ngược (để ngăn cuộn dây sơ cấp của máy biến áp tạo ra bởi điện thế ngược dẫn đến sự cố ống chuyển mạch), nhiều hơn một cuộn cảm thứ cấp để lọc lưu trữ năng lượng, do đó so với bộ cấp nguồn chuyển mạch flyback, giá thành của nó cao hơn, và thể tích của máy biến áp cấp nguồn chuyển mạch thuận lớn hơn thể tích của bộ cấp nguồn chuyển mạch flyback.
Chuyển tiếp nguồn điện
2.2 Bộ nguồn chuyển mạch Flyback
Như thể hiện trong hình bên dưới, bộ nguồn chuyển mạch flyback dùng để chỉ bộ nguồn chuyển mạch sử dụng biến áp tần số cao flyback để cách ly các mạch đầu vào và đầu ra. Máy biến áp của nó không chỉ đóng vai trò chuyển đổi điện áp để truyền năng lượng mà còn đóng vai trò là cuộn cảm lưu trữ năng lượng. Vì vậy, máy biến áp flyback có thiết kế tương tự như một cuộn cảm. Tất cả các mạch tương đối đơn giản và dễ điều khiển. Flyback được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công suất thấp 5W-100W.
Đối với nguồn điện chuyển mạch flyback, khi bật ống công tắc, dòng điện trong cuộn cảm sơ cấp của máy biến áp sẽ tăng lên. Do cuộn dây đầu ra của mạch flyback có hai đầu đối diện nhau nên diode đầu ra bị tắt, máy biến áp lưu trữ năng lượng và tải được cung cấp năng lượng bằng tụ điện đầu ra. Khi tắt ống công tắc, điện áp cảm ứng của cuộn cảm sơ cấp của máy biến áp sẽ bị đảo ngược. Lúc này, diode đầu ra được bật và năng lượng của máy biến áp được cung cấp cho tải thông qua diode, đồng thời sạc tụ điện.
Bộ nguồn chuyển mạch Flyback
Từ so sánh, có thể thấy rằng máy biến áp kích thích thuận chỉ có chức năng của máy biến áp, và toàn bộ có thể được coi là một mạch Buck với máy biến áp. Máy biến áp Flyback có thể được coi là một cuộn cảm có chức năng biến áp, là một mạch tăng áp. Nhìn chung, nguyên lý hoạt động của flyback thuận là khác nhau, tiến là công việc chính phụ, công việc thứ cấp không hoạt động với cuộn cảm hiện tại để đổi mới dòng điện, nói chung là chế độ CCM.
Hệ số công suất nhìn chung không cao, chu kỳ nhiệm vụ đầu vào và đầu ra và biến đổi tỷ lệ thuận. Flyback là công việc chính, thứ cấp không hoạt động, hai bên độc lập, nói chung là chế độ DCM, nhưng độ tự cảm của máy biến áp sẽ tương đối nhỏ và cần thêm khe hở không khí, vì vậy thường phù hợp với công suất vừa và nhỏ.
Máy biến áp thuận là lý tưởng, không tích trữ năng lượng, nhưng do độ tự cảm kích thích là giá trị hữu hạn nên dòng điện kích thích làm cho lõi sẽ lớn, để tránh bão hòa từ thông, máy biến áp cần cuộn dây phụ để thiết lập lại từ thông.
Máy biến áp flyback có thể được coi là một dạng cuộn cảm ghép, cuộn cảm đầu tiên lưu trữ năng lượng và sau đó được phóng điện, do điện áp đầu vào và đầu ra của máy biến áp flyback phân cực ngược nhau, vì vậy khi ngắt kết nối ống chuyển mạch, thứ cấp có thể cung cấplõi từvới điện áp đặt lại, và do đó máy biến áp flyback không cần thêm cuộn dây đặt lại từ thông.
Thời gian đăng: 29-09-2024