หลักการของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นและการเปรียบเทียบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง

หลักการของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นและการเปรียบเทียบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง

1. รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น:
แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับผ่านหม้อแปลงก่อน จากนั้นจึงแก้ไขและกรองผ่านวงจรเรียงกระแสเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ไม่คงที่ เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่มีความแม่นยำสูง ต้องปรับแรงดันเอาต์พุตผ่านแรงดันป้อนกลับ จากมุมมองของประสิทธิภาพหลัก เทคโนโลยีพาวเวอร์ซัพพลายนี้พัฒนาเต็มที่แล้ว มีความเสถียรสูง ระลอกคลื่นยังเล็กมาก และไม่มีการรบกวนและสัญญาณรบกวนที่สวิตช์พาวเวอร์ซัพพลายมี วงจรป้อนกลับแรงดันทำงานในสถานะเชิงเส้น และมีแรงดันตกคร่อมบนท่อปรับค่า เมื่อปล่อยกระแสการทำงานขนาดใหญ่ การใช้พลังงานของท่อปรับค่าจะใหญ่เกินไป และประสิทธิภาพการแปลงต่ำ

แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นหมายความว่าหลอดที่ใช้สำหรับการปรับแรงดันไฟฟ้าทำงานในพื้นที่เชิงเส้น ในทำนองเดียวกัน ยังมีแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ซึ่งหมายความว่าท่อที่ใช้สำหรับการปรับแรงดันไฟฟ้าจะทำงานในบริเวณความอิ่มตัวและจุดตัด นั่นคือ สถานะสวิตชิ่ง

โดยทั่วไป แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะสุ่มตัวอย่างแรงดันเอาต์พุต จากนั้นจึงส่งไปยังเครื่องขยายแรงดันไฟฟ้าเปรียบเทียบกับแรงดันอ้างอิง เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์แรงดันไฟฟ้าใช้เป็นอินพุตของท่อปรับแรงดันเพื่อควบคุมท่อปรับแรงดันเพื่อให้แรงดันไฟแยกเปลี่ยนแปลงกับอินพุต ซึ่งจะเป็นการปรับเอาต์พุต แรงดันไฟฟ้า. อย่างไรก็ตาม แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะเปลี่ยนแรงดันเอาต์พุตโดยการเปลี่ยนเวลาเปิดและปิดของหลอดเรกูเลเตอร์ ซึ่งก็คือรอบการทำงาน

หลอดที่ใช้ในการปรับแรงดันไฟฟ้าในแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะทำงานในพื้นที่เชิงเส้น ในทำนองเดียวกัน ยังมีแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ซึ่งหมายความว่าท่อที่ใช้สำหรับการปรับแรงดันไฟฟ้าจะทำงานในบริเวณความอิ่มตัวและจุดตัด นั่นคือ สถานะสวิตชิ่ง

โดยทั่วไป แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะสุ่มตัวอย่างแรงดันเอาต์พุต จากนั้นจึงส่งไปยังเครื่องขยายแรงดันไฟฟ้าเปรียบเทียบกับแรงดันอ้างอิง เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์แรงดันไฟฟ้าใช้เป็นอินพุตของท่อปรับแรงดันเพื่อควบคุมท่อปรับแรงดันเพื่อให้แรงดันไฟแยกเปลี่ยนแปลงกับอินพุต ซึ่งจะเป็นการปรับเอาต์พุต แรงดันไฟฟ้า. อย่างไรก็ตาม แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะเปลี่ยนแรงดันเอาต์พุตโดยการเปลี่ยนเวลาเปิดและปิดของหลอดเรกูเลเตอร์ ซึ่งก็คือรอบการทำงาน 2. หลักการของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น: แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยหม้อแปลงความถี่ไฟฟ้า, ตัวกรองวงจรเรียงกระแสเอาต์พุต, วงจรควบคุม, วงจรป้องกันและอื่น ๆ แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับผ่านหม้อแปลงก่อน จากนั้นจึงแก้ไขและกรองผ่านวงจรเรียงกระแสเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ไม่เสถียร เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่มีความแม่นยำสูง ต้องปรับแรงดันเอาต์พุตผ่านแรงดันป้อนกลับ เทคโนโลยีพาวเวอร์ซัพพลายนี้เติบโตเต็มที่และสามารถบรรลุความเสถียรสูง ระลอกคลื่นขนาดเล็ก และไม่มีการรบกวนและเสียงรบกวนจากสวิตช์พาวเวอร์ซัพพลาย อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของมันคือต้องใช้หม้อแปลงขนาดใหญ่และหนัก และปริมาตรและน้ำหนักของตัวเก็บประจุตัวกรองที่ต้องการก็ค่อนข้างใหญ่เช่นกัน และวงจรป้อนกลับแรงดันไฟฟ้าทำงานในสถานะเชิงเส้น และมีแรงดันตกคร่อมบน ท่อปรับและเอาต์พุตมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ในขณะนี้ การใช้พลังงานของท่อปรับมีขนาดใหญ่เกินไป ประสิทธิภาพการแปลงต่ำ และต้องติดตั้งแผ่นระบายความร้อนขนาดใหญ่ แหล่งจ่ายไฟประเภทนี้ไม่เหมาะกับความต้องการของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อื่นๆ และจะค่อยๆ แทนที่ด้วยแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง 3. การเปรียบเทียบแหล่งจ่ายไฟสลับ: แหล่งจ่ายไฟสลับส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวกรองกริดอินพุต, ตัวกรองการแก้ไขอินพุต, อินเวอร์เตอร์, ตัวกรองการแก้ไขเอาต์พุต, วงจรควบคุมและวงจรป้องกัน หน้าที่ของพวกเขาคือ:

1. ตัวกรองกริดอินพุต: กำจัดสัญญาณรบกวนจากกริด เช่น การสตาร์ทมอเตอร์ สวิตช์ของเครื่องใช้ไฟฟ้า ฟ้าผ่า ฯลฯ และยังป้องกันเสียงรบกวนความถี่สูงที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่งไม่ให้กระจายไปยัง กริด

2. ตัวกรองการแก้ไขอินพุต: แก้ไขและกรองแรงดันอินพุตของกริดเพื่อให้แรงดัน DC สำหรับตัวแปลง

3. อินเวอร์เตอร์: เป็นส่วนสำคัญของสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลาย แปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับความถี่สูง และมีบทบาทในการแยกส่วนเอาต์พุตออกจากกริดอินพุต

4. ตัวกรองการแก้ไขเอาต์พุต: แก้ไขและกรองเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับความถี่สูงโดยตัวแปลงเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ต้องการ และในขณะเดียวกันก็ป้องกันเสียงรบกวนความถี่สูงไม่ให้รบกวนโหลด

5. วงจรควบคุม: ตรวจจับแรงดัน DC เอาต์พุต เปรียบเทียบกับแรงดันอ้างอิง และขยาย ความกว้างพัลส์ของออสซิลเลเตอร์ถูกมอดูเลตเพื่อควบคุมคอนเวอร์เตอร์เพื่อให้แรงดันเอาต์พุตคงที่

6. วงจรป้องกัน: เมื่อแหล่งจ่ายไฟสลับมีไฟฟ้าลัดวงจรเกินหรือกระแสเกิน วงจรป้องกันจะหยุดแหล่งจ่ายไฟสลับเพื่อป้องกันโหลดและแหล่งจ่ายไฟเอง

อันดับแรก แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะแก้ไขกระแสสลับเป็นกระแสตรง จากนั้นแปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับ จากนั้นแก้ไขและส่งออกแรงดันกระแสตรงที่ต้องการ ด้วยวิธีนี้ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะช่วยประหยัดหม้อแปลงไฟฟ้าในแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นด้านล่างและวงจรป้อนกลับแรงดันไฟฟ้า วงจรอินเวอร์เตอร์ในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเป็นการปรับแบบดิจิตอลทั้งหมด ซึ่งสามารถให้ความแม่นยำในการปรับสูงมากเช่นกัน

หลักการทำงานหลักของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งคือหลอด Mos ของสะพานด้านบนและสะพานด้านล่างจะเปิดสลับกัน ประการแรก กระแสไหลผ่านท่อ Mos ของสะพานด้านบน และพลังงานไฟฟ้าจะถูกสะสมในขดลวดโดยใช้ฟังก์ชันการจัดเก็บของขดลวด ในที่สุด ท่อ Mos ของสะพานด้านบนจะปิด และสะพานด้านล่างจะเปิดขึ้น หลอดมอส คอยล์ และคาปาซิเตอร์ของบริดจ์จ่ายไฟออกสู่ภายนอกอย่างต่อเนื่อง จากนั้นปิดหลอด Mos ของสะพานด้านล่าง จากนั้นเปิดสะพานด้านบนเพื่อให้กระแสเข้า และทำซ้ำเช่นนี้ เนื่องจากหลอด Mos ต้องเปิดและปิดสลับกัน จึงเรียกว่าแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง

แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะแตกต่างกัน เนื่องจากไม่มีสวิตช์ ท่อน้ำด้านบนจึงระบายน้ำออกเสมอ หากมีน้ำมากเกินไปก็จะรั่วไหลออกมา นี่คือสิ่งที่เรามักจะเห็นในอุปกรณ์จ่ายไฟเชิงเส้นบางรุ่น หลอด Mos สร้างความร้อนได้มาก พลังงานไฟฟ้าที่ไม่มีที่สิ้นสุดจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนทั้งหมด จากมุมมองนี้ ประสิทธิภาพการแปลงของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นต่ำมาก และเมื่อความร้อนสูง อายุการใช้งานของส่วนประกอบจะลดลง ซึ่งส่งผลต่อผลการใช้งานขั้นสุดท้าย

ความแตกต่างระหว่างแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งและแหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้นคือวิธีการทำงานของพวกมันเป็นหลัก

อุปกรณ์จ่ายไฟของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นทำงานในสถานะเชิงเส้น กล่าวคือ อุปกรณ์จ่ายไฟจะทำงานตลอดเวลาเมื่อมีการใช้งาน ดังนั้นจึงทำให้ประสิทธิภาพในการทำงานต่ำ โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 50[[ เปอร์เซ็นต์ ]]~60[ [ เปอร์เซ็นต์ ]] และต้องบอกว่ามันเป็นแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นที่ดีมาก วิธีการทำงานของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นทำให้จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนจากไฟฟ้าแรงสูงเป็นแรงดันต่ำ โดยทั่วไปจะเป็นหม้อแปลงไฟฟ้า และยังมีตัวจ่ายไฟอื่นๆ เช่น แหล่งจ่ายไฟ KX ซึ่งจะแก้ไขและส่งออกแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง เป็นผลให้ปริมาณของเขามีขนาดใหญ่ หนัก ประสิทธิภาพต่ำ และสร้างความร้อนจำนวนมาก นอกจากนี้เขายังมีข้อได้เปรียบ: ระลอกคลื่นขนาดเล็ก อัตราการปรับที่ดี และสัญญาณรบกวนจากภายนอกเล็กน้อย เหมาะสำหรับใช้กับวงจรแอนะล็อก วงจรขยายต่างๆ ฯลฯ

สลับแหล่งจ่ายไฟ อุปกรณ์จ่ายไฟทำงานในสถานะสวิตชิ่ง (เปิดและปิด หนึ่งเปิดและปิด ความถี่เร็วมาก ความถี่ของแหล่งจ่ายไฟสลับแผงทั่วไปคือ 100 ~ 200KHz และความถี่ของแหล่งจ่ายไฟโมดูลคือ 300 ~500KHz) ด้วยวิธีนี้การสูญเสียเพียงเล็กน้อยและประสิทธิภาพสูง นอกจากนี้ยังมีข้อกำหนดสำหรับหม้อแปลงซึ่งต้องทำจากวัสดุที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง หมึกนิดหน่อย หม้อแปลงของเขาเป็นคำเล็กๆ ประสิทธิภาพ 80 เปอร์เซ็นต์ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ ว่ากันว่าโมดูล VICOR ที่ดีที่สุดในสหรัฐอเมริกาสูงถึง 99 เปอร์เซ็นต์ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีประสิทธิภาพสูงและมีขนาดเล็ก แต่เมื่อเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น อัตราการปรับคลื่นและแรงดันและกระแสจะลดลง

หลักการทำงานพื้นฐานของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น
ขั้นตอนการทำงานของวงจรหลักของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นคือ แหล่งจ่ายไฟอินพุตจะเสถียรในขั้นต้นโดยวงจรแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรล่วงหน้า จากนั้นจึงแปลงเป็นแหล่งจ่ายไฟ DC ผ่านการแยกและแก้ไขของหม้อแปลงทำงานหลัก จากนั้น ควบคุมโดยวงจรควบคุมและตัวควบคุมการประมวลผลไมโครชิปตัวเดียว องค์ประกอบการปรับเชิงเส้นได้รับการปรับอย่างละเอียดเพื่อให้เอาต์พุตเป็นแหล่งจ่ายไฟ DC ที่มีความแม่นยำสูง

1. หม้อแปลงไฟฟ้าและการแก้ไข: แปลง 380V AC เป็น DC ที่ต้องการ

2. วงจรปรับเสถียรล่วงหน้า: ส่วนประกอบรีเลย์หรือส่วนประกอบไทริสเตอร์ใช้เพื่อปรับล่วงหน้าและทำให้แรงดันไฟฟ้า AC หรือ DC อินพุตเสถียรในขั้นต้น จึงช่วยลดการใช้พลังงานของส่วนประกอบการปรับเชิงเส้นและปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน และให้ความแม่นยำสูงของแหล่งจ่ายแรงดันเอาต์พุตและความเสถียรสูง

3. องค์ประกอบการปรับเชิงเส้น: ปรับแรงดัน DC ที่กรองอย่างละเอียดเพื่อให้แรงดันอินพุตตรงตามค่าที่ต้องการและข้อกำหนดความแม่นยำ

4. วงจรกรอง: สามารถป้องกันและดูดซับคลื่นที่เต้นเป็นจังหวะ การรบกวน และเสียงรบกวนของแหล่งจ่ายไฟ DC ได้ในระดับสูงสุด เพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันขาออกของแหล่งจ่ายไฟ DC มีการกระเพื่อมต่ำ เสียงต่ำ และการรบกวนต่ำ

5. ระบบควบคุมไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว: ตัวควบคุมไมโครโปรเซสเซอร์ชิปตัวเดียวเปรียบเทียบ ตัดสิน คำนวณ วิเคราะห์ และประมวลผลสัญญาณต่างๆ ที่ตรวจพบ จากนั้นจะออกคำสั่งควบคุมที่สอดคล้องกันเพื่อทำให้ระบบรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าโดยรวมของแหล่งจ่ายไฟ DC เสถียร ทำงานได้ตามปกติและเชื่อถือได้ ,ประสานงาน.

6. แหล่งจ่ายไฟเสริมและแหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิง: จัดหาแหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิงที่มีความแม่นยำสูงและแหล่งจ่ายไฟที่จำเป็นสำหรับงานวงจรอิเล็กทรอนิกส์สำหรับระบบรักษาแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง

7. การสุ่มตัวอย่างแรงดันไฟฟ้าและการควบคุมแรงดันไฟฟ้า: ตรวจจับค่าแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ DC ที่มีการควบคุม และตั้งค่าและปรับค่าแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ DC ที่มีการควบคุม

8. วงจรเปรียบเทียบและขยายสัญญาณ: หลังจากเปรียบเทียบค่าแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ DC ที่เสถียรกับแรงดันของแหล่งอ้างอิงเพื่อให้ได้สัญญาณแรงดันผิดพลาด ให้ดำเนินการป้อนกลับการขยายและควบคุมองค์ประกอบการปรับเชิงเส้นเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันเอาต์พุตมีเสถียรภาพ .

9. วงจรตรวจจับกระแส: รับค่ากระแสเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ DC ที่เสถียรสำหรับข้อมูลการควบคุมการ จำกัด หรือการป้องกันในปัจจุบัน

10. วงจรไดรฟ์: วงจรขยายกำลังที่จัดไว้เพื่อขับองค์ประกอบที่สั่งการได้

11. จอแสดงผล: การแสดงค่าแรงดันขาออกและค่ากระแสขาออกของแหล่งจ่ายไฟ DC ที่มีการควบคุม