หลักการทำงานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย เงื่อนไข 3 ประการของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย
หลักการทำงานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย กระบวนการทำงานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายสามารถเข้าใจได้ง่าย ในแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น ทรานซิสเตอร์กำลังถูกสร้างให้ทำงานในโหมดเชิงเส้น แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง PWM แตกต่างจากแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นตรงที่ทำให้ทรานซิสเตอร์พลังงานทำงานในสถานะเปิดและปิด ในสองสถานะนี้ ผลิตภัณฑ์โวลต์-แอมแปร์ที่เพิ่มให้กับทรานซิสเตอร์กำลังมีขนาดเล็กมาก (เมื่อเปิด แรงดันจะต่ำและกระแสจะมาก เมื่อปิด แรงดันจะสูงและกระแสจะสูง เล็ก) / โวลต์บนอุปกรณ์ไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์แอมแปร์คือการสูญเสียที่เกิดขึ้นบนอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ไฟฟ้า
หลักการทำงานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย
ขั้นตอนการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งนั้นค่อนข้างเข้าใจง่าย ในแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น ทรานซิสเตอร์กำลังถูกสร้างให้ทำงานในโหมดเชิงเส้น แหล่งจ่ายไฟสลับ pwm ทำให้ทรานซิสเตอร์พลังงานทำงานในสถานะเปิดและปิด ซึ่งแตกต่างจากแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น ในสถานะ ผลิตภัณฑ์โวลต์แอมแปร์ที่เพิ่มลงในทรานซิสเตอร์พลังงานมีขนาดเล็กมาก (เมื่อเปิด แรงดันต่ำและกระแสมีขนาดใหญ่ เมื่อปิด แรงดันไฟฟ้าจะสูงและกระแสมีขนาดเล็ก) / ผลิตภัณฑ์โวลต์แอมแปร์บนอุปกรณ์ไฟฟ้าคือการสูญเสียเซมิคอนดักเตอร์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนอุปกรณ์ เมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น กระบวนการทำงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นของแหล่งจ่ายไฟสลับ pwm ทำได้โดยการ "สับ" นั่นคือการตัดแรงดัน DC อินพุตเป็นแรงดันพัลส์ที่มีแอมพลิจูดเท่ากับแอมพลิจูดของแรงดันอินพุต รอบการทำงานของพัลส์จะถูกปรับโดยตัวควบคุมของแหล่งจ่ายไฟสลับ เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตถูกสับเป็นคลื่นสี่เหลี่ยม AC แล้ว แอมพลิจูดของมันสามารถเพิ่มขึ้นหรือลดลงผ่านหม้อแปลง โดยการเพิ่มจำนวนของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงทำให้สามารถเพิ่มจำนวนกลุ่มแรงดันเอาต์พุตได้ สุดท้าย รูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับเหล่านี้จะได้รับการแก้ไขและกรองเพื่อให้ได้แรงดันไฟขาออกไฟฟ้ากระแสตรง วัตถุประสงค์หลักของตัวควบคุมคือการรักษาแรงดันขาออกให้คงที่ และการทำงานของตัวควบคุมจะคล้ายกับรูปแบบเชิงเส้นของตัวควบคุม กล่าวคือ บล็อกการทำงาน การอ้างอิงแรงดันไฟฟ้า และแอมพลิฟายเออร์ข้อผิดพลาดของคอนโทรลเลอร์สามารถออกแบบให้เหมือนกับของลิเนียร์เรกูเลเตอร์ ความแตกต่างระหว่างพวกเขาคือเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ข้อผิดพลาด (แรงดันผิดพลาด) จะผ่านหน่วยแปลงความกว้างของแรงดัน/พัลส์ก่อนที่จะขับทรานซิสเตอร์กำลัง มีสองโหมดการทำงานหลักของแหล่งจ่ายไฟสลับ: การแปลงไปข้างหน้าและการแปลงเพิ่ม แม้ว่าการจัดเรียงชิ้นส่วนต่างๆ จะเล็กมาก แต่กระบวนการทำงานก็แตกต่างกันมาก และแต่ละส่วนก็มีข้อดีในการใช้งานเฉพาะของตัวเอง
สามเงื่อนไขของการเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟ
สวิตช์
อิเล็กทรอนิกส์กำลังทำงานในสถานะสวิตชิ่งแทนที่จะเป็นสถานะเชิงเส้น
ความถี่สูง
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังทำงานที่ความถี่สูงมากกว่าความถี่ต่ำที่ใกล้เคียงกับความถี่อุตสาหกรรม
กระแสตรง
แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งให้เอาต์พุต DC แทน AC และยังสามารถเอาต์พุต AC ความถี่สูง เช่น หม้อแปลงอิเล็กทรอนิกส์
การจำแนกประเภทของแหล่งจ่ายไฟสลับ
ในด้านเทคโนโลยีสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลาย ผู้คนกำลังพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังที่เกี่ยวข้องและเทคโนโลยีการแปลงความถี่สวิตชิ่งในเวลาเดียวกัน ทั้งสองส่งเสริมซึ่งกันและกันเพื่อส่งเสริมแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งให้เบา เล็ก บาง เสียงต่ำ ความน่าเชื่อถือสูง การพัฒนาในทิศทางของการป้องกันการรบกวน แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: AC/DC และ DC/DC นอกจากนี้ยังมี AC/ACDC/AC เช่น อินเวอร์เตอร์ ขณะนี้ตัวแปลง DC/DC ได้รับการทำให้เป็นโมดูลแล้ว และเทคโนโลยีการออกแบบและกระบวนการผลิตได้รับการพัฒนาเต็มที่ทั้งในและต่างประเทศ การกำหนดมาตรฐานได้รับการยอมรับจากผู้ใช้ แต่การทำให้เป็นโมดูลของ AC/DC เนื่องจากลักษณะเฉพาะของมันเอง ทำให้พบปัญหาทางเทคนิคและกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนมากขึ้นในกระบวนการของการทำให้เป็นโมดูล โครงสร้างและคุณลักษณะของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งทั้งสองประเภทได้อธิบายไว้ด้านล่าง
แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย
ทิศทางการพัฒนาของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งคือ ความถี่สูง ความน่าเชื่อถือสูง การบริโภคต่ำ สัญญาณรบกวนต่ำ การป้องกันการรบกวนและการทำให้เป็นโมดูล เนื่องจากเทคโนโลยีหลักของสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายมีน้ำหนักเบา ขนาดเล็กและบางมีความถี่สูง ดังนั้นผู้ผลิตสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายรายใหญ่ในต่างประเทศจึงมุ่งมั่นที่จะพัฒนาส่วนประกอบที่มีความฉลาดสูงใหม่ ๆ พร้อมกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อปรับปรุงการสูญเสียของอุปกรณ์แก้ไขกระแสตรงรอง และใน วัสดุออกซิเจน (Mn? Zn) ของเตารีดไฟฟ้าเพื่อเพิ่มนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแม่เหล็กสูงที่ความถี่สูงและความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กขนาดใหญ่ (Bs) และการย่อขนาดอุปกรณ์ยังเป็นเทคโนโลยีหลักอีกด้วย การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี SMT มีความก้าวหน้าอย่างมากในการเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟ ส่วนประกอบถูกจัดเรียงไว้ทั้งสองด้านของแผงวงจรเพื่อให้แน่ใจว่าแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีน้ำหนักเบา เล็กและบาง ความถี่สูงของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะช่วยสร้างสรรค์เทคโนโลยีสวิตชิ่งแบบ PWM แบบดั้งเดิมอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เทคโนโลยีซอฟต์สวิตชิ่งของ ZVS และ ZCS ได้กลายเป็นเทคโนโลยีหลักของสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลาย และประสิทธิภาพในการทำงานของสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายก็ดีขึ้นอย่างมาก สำหรับตัวบ่งชี้ความน่าเชื่อถือสูง ผู้ผลิตแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งในสหรัฐอเมริกาช่วยลดความเครียดบนอุปกรณ์โดยการลดกระแสไฟในการทำงานและอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อ ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก การทำให้เป็นโมดูลเป็นแนวโน้มทั่วไปในการพัฒนาอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง พาวเวอร์ซัพพลายแบบแยกส่วนสามารถใช้เพื่อสร้างระบบจ่ายไฟแบบกระจาย และระบบจ่ายไฟสำรองแบบ N บวก 1 สามารถออกแบบเพื่อให้บรรลุการขยายความจุในโหมดขนาน มุ่งเป้าไปที่ข้อเสียของเสียงการทำงานสูงของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง หากความถี่สูงถูกติดตามเพียงอย่างเดียว เสียงรบกวนก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย และการใช้เทคโนโลยีวงจรแปลงเรโซแนนซ์บางส่วนในทางทฤษฎีสามารถบรรลุความถี่สูงและลดเสียงรบกวนได้ แต่บางส่วนมี ยังคงเป็นปัญหาทางเทคนิคในการใช้งานจริงของเทคโนโลยีการแปลงจังหวะ ดังนั้นงานจำนวนมากยังคงต้องดำเนินการในสาขานี้เพื่อให้เทคโนโลยีนี้ใช้งานได้จริง นวัตกรรมอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังทำให้อุตสาหกรรมแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีโอกาสในการพัฒนาในวงกว้าง เพื่อเร่งการพัฒนาอุตสาหกรรมสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายในประเทศของฉัน เราต้องเดินไปตามถนนแห่งนวัตกรรมทางเทคโนโลยี เดินออกจากถนนแห่งการพัฒนาร่วมกันของอุตสาหกรรม การศึกษาและการวิจัยที่มีลักษณะเฉพาะของจีน และมีส่วนร่วมในการพัฒนาอย่างรวดเร็วของฉัน เศรษฐกิจของประเทศ
วิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพสแตนด์บายของแหล่งจ่ายไฟสลับ
เริ่มตัด
สำหรับแหล่งจ่ายไฟฟลายแบ็ค ชิปควบคุมจะได้รับพลังงานจากขดลวดเสริมหลังจากสตาร์ท และแรงดันตกบนตัวต้านทานสตาร์ทจะอยู่ที่ประมาณ 300V สมมติว่าความต้านทานเริ่มต้นคือ 47kΩ การใช้พลังงานจะอยู่ที่เกือบ 2W เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการสแตนด์บาย ต้องตัดช่องตัวต้านทานนี้ออกหลังจากเปิดเครื่อง TOPSWITCH, ICE2DS02G มีวงจรเริ่มต้นพิเศษอยู่ภายใน ซึ่งสามารถปิดตัวต้านทานได้หลังจากเริ่มทำงาน หากคอนโทรลเลอร์ไม่มีวงจรสตาร์ทอัพพิเศษ ตัวเก็บประจุสามารถต่ออนุกรมกับตัวต้านทานสตาร์ทอัพได้ และการสูญเสียหลังจากสตาร์ทอัพจะค่อยๆ ลดลงเหลือศูนย์ ข้อเสียคือแหล่งจ่ายไฟไม่สามารถรีสตาร์ทตัวเองได้ และวงจรสามารถเริ่มต้นได้อีกครั้งหลังจากถอดแรงดันไฟฟ้าอินพุตออกเพื่อคลายตัวเก็บประจุ
ลดความถี่สัญญาณนาฬิกา
ความถี่สัญญาณนาฬิกาสามารถปรับลดลงอย่างราบรื่นหรือทันทีทันใด การปฏิเสธอย่างราบรื่นหมายความว่าเมื่อข้อเสนอแนะเกินเกณฑ์ที่กำหนด ความถี่สัญญาณนาฬิกาจะลดลงเชิงเส้นผ่านโมดูลเฉพาะ
สลับโหมดการทำงาน
1. QR→pWM สำหรับการสลับแหล่งจ่ายไฟที่ทำงานในโหมดความถี่สูง การสลับเป็นโหมดความถี่ต่ำระหว่างสแตนด์บายสามารถลดการสูญเสียการสแตนด์บายได้ ตัวอย่างเช่น สำหรับแหล่งจ่ายไฟสลับกึ่งเรโซแนนซ์ (ความถี่ในการทำงานหลายร้อย kHz ถึงหลาย MHz) สามารถเปลี่ยนไปใช้โหมดควบคุมการมอดูเลตความกว้างพัลส์ความถี่ต่ำ pWM (สิบ kHz) ระหว่างสแตนด์บาย ชิป IRIS40xx ปรับปรุงประสิทธิภาพการสแตนด์บายด้วยการสลับระหว่าง QR และ pWM เมื่อแหล่งจ่ายไฟอยู่ภายใต้โหลดเบาและโหมดสแตนด์บาย แรงดันไฟฟ้าของขดลวดเสริมมีค่าน้อย Q1 จะปิด และไม่สามารถส่งสัญญาณเรโซแนนซ์ไปยังขั้ว FB ได้ แรงดันไฟฟ้า FB ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ภายในชิป และไม่สามารถกระตุ้นโหมดควาซี-เรโซแนนซ์ได้ และวงจรจะทำงานที่ความถี่ต่ำกว่า โหมดควบคุม PWM
2. pWM→pFM สำหรับการสลับแหล่งจ่ายไฟที่ทำงานในโหมด pWM ที่กำลังไฟที่กำหนด คุณยังสามารถสลับไปที่โหมด pFM เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการสแตนด์บาย นั่นคือ เพื่อแก้ไขเวลาเปิดและปรับเวลาปิด ยิ่งโหลดต่ำ เวลาปิดเครื่องก็จะยิ่งนานขึ้น และความถี่ในการทำงานก็จะยิ่งสูงขึ้น ต่ำ. เพิ่มสัญญาณสแตนด์บายไปที่ pW/ พิน ภายใต้สภาวะโหลดที่กำหนด พินจะสูง วงจรทำงานในโหมด pWM เมื่อโหลดต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด พินจะถูกดึงให้ต่ำ วงจรทำงานในโหมด pFM การสลับระหว่าง pWM และ pFM ยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟระหว่างโหลดเบาและสถานะสแตนด์บาย ด้วยการลดความถี่สัญญาณนาฬิกาและเปลี่ยนโหมดการทำงาน สามารถลดความถี่ในการทำงานขณะสแตนด์บาย ปรับปรุงประสิทธิภาพการสแตนด์บาย ตัวควบคุมสามารถทำงานต่อไปได้ และเอาต์พุตสามารถควบคุมได้อย่างเหมาะสมในช่วงโหลดทั้งหมด ตอบสนองอย่างรวดเร็วแม้ในขณะที่โหลดเพิ่มขึ้นจากศูนย์ถึงโหลดเต็ม และในทางกลับกัน ค่าแรงดันขาออกและค่าเกินพิกัดจะคงอยู่ในช่วงที่อนุญาต
โหมดพัลส์ที่ควบคุมได้
โหมดพัลส์ที่ควบคุมได้ (BurstMode) หรือที่เรียกว่า SkipCycleMode (SkipCycleMode) หมายถึงการเชื่อมโยงบางอย่างของวงจรที่ควบคุมโดยสัญญาณที่มีระยะเวลามากกว่าช่วงสัญญาณนาฬิกาของตัวควบคุม pWM เมื่ออยู่ในสภาวะโหลดเบาหรือสภาวะสแตนด์บาย ดังนั้น pWM พัลส์เอาต์พุตนั้นถูกต้องหรือไม่ถูกต้องเป็นระยะๆ เพื่อให้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของโหลดเบาและสแตนด์บายได้โดยการลดจำนวนสวิตช์และเพิ่มรอบการทำงานที่ความถี่คงที่ สัญญาณนี้สามารถเพิ่มไปยังช่องป้อนกลับ, ช่องเอาต์พุตสัญญาณ pWM, พินเปิดใช้งานของชิป pWM (เช่น LM2618, L6565) หรือโมดูลภายในของชิป (เช่น NCp1200, FSD200, L6565 และชิปซีรีย์ TinySwitch)
