بحث در مورد منبع تغذیه تثبیت شده DC سوئیچینگ با کارایی بالا
با توسعه مداوم فناوری الکترونیک قدرت، منابع تغذیه تنظیم‌شده سوئیچینگ DC با عملکرد بالا به طور گسترده در سیستم‌های قدرت استفاده خواهند شد. مزایای اصلی سوئیچینگ جریان DC عبارتند از: پایداری کار، قابلیت اطمینان خوب، وزن سبک، راندمان بالا و مصرف برق کم و غیره، روند توسعه آن نسبت به سایر جریان های سوئیچینگ رقابتی تر است. سوئیچینگ جریان DC در زمینه های منبع تغذیه شتاب دهنده ذرات و غیره استفاده می شود. پس از یک تحلیل جامع و بررسی کلی. محققان فناوری مربوطه با استفاده از مدل سیگنال کوچک تبدیل DC/DC، یک منبع تغذیه تنظیم‌شده سوئیچینگ DC با عملکرد بالا طراحی کرده‌اند.
1 تجزیه و تحلیل مدل سیگنال کوچک پویا
انتخاب مدل‌های سیگنال کوچک پویا متنوع است و نتایج طراحی به‌دست‌آمده با استفاده از مدل‌های مختلف متفاوت است. منبع تغذیه سوئیچینگ اساساً یک شی کنترل غیرخطی است. استفاده از روش تحلیلی برای هدایت مدل‌سازی تنها می‌تواند مدل اغتشاش سیگنال کوچک را در حالت پایدار تقریب کند و نتیجه‌گیری که هنگام استفاده از این مدل برای توضیح اختلال در مقیاس بزرگ به‌دست می‌آید کاملاً دقیق نیست. اساساً از این واقعیت سود می برد که منبع تغذیه سوئیچینگ به طور کلی در حالت ثابت کار می کند. منبع تغذیه سوئیچینگ DC با کارایی بالا که با توجه به مدل اختلال سیگنال کوچک طراحی شده است، همراه با استفاده از مدارهای کمکی، می تواند عملکرد منبع تغذیه سوئیچینگ را به طور کامل مطابق با الزامات کند.
2 تعیین شاخص عملکرد منبع تغذیه تثبیت شده DC
2.1 الزامات شاخص پایداری
با توجه به داده های مربوطه و نتایج عملی، سیستم های مختلف باید درجات مختلفی از استحکام داشته باشند و ویژگی های گذرا آنها نسبتاً خوب است. با این حال، برای منبع تغذیه تثبیت شده DC، نیاز است که حاشیه بهره سیستم بیشتر یا مساوی 40 دسی بل و حاشیه فاز بیشتر یا مساوی 30 دسی بل باشد.
2.2 شاخص پاسخ گذرا
هنگامی که منبع تغذیه سوئیچینگ مختل می شود، خروجی آن تحت تأثیر قرار می گیرد و باعث لرزش متناظر می شود و در نهایت به تدریج به یک مقدار پایدار باز می گردد. معمولاً برای ارزیابی ویژگی‌های دینامیکی از محدوده بیش از حد و طول زمان بازیابی پویا استفاده می‌کنیم. هرچه فرکانس متقاطع بالاتر باشد، زمان مورد نیاز برای بازیابی پویا کمتر است. دامنه بیش از حد و حاشیه فاز نیز وجود دارد
در همبستگی نزدیک
2.3 تجزیه و تحلیل دقت منبع تغذیه
دقت ولتاژ الزامات سختی دارد و محدوده طراحی آن بیشتر از 1‰ و ریپل بیشتر از 1‰ نیست. اما ریپل به دو بخش فرکانس بالا و فرکانس پایین تقسیم می شود. فرکانس سوئیچینگ باعث می شود که قسمت فرکانس بالا توسط فیلتر خروجی سرکوب شود. نوسان شبکه بخش فرکانس پایین را معرفی می کند و بخش فرکانس پایین عمدتاً به بازخورد منفی سیستم برای غلبه بر آن بستگی دارد.
3 تجزیه و تحلیل و طراحی منبع تغذیه تنظیم شده سوئیچینگ با عملکرد بالا
3.1 طراحی و کاربرد شبکه جبران خسارت
در طراحی منبع تغذیه پایدار، متداول ترین روش استفاده از الگوریتم PI یا PID برای طراحی شبکه جبران است. پس از جبران رگولاتور PI، توانایی سیستم برای مقاومت در برابر تداخل فرکانس بالا تا حد زیادی بهبود می یابد و تنها نقص عملکرد دینامیکی ضعیف است. هنگامی که الگوریتم دیفرانسیل معرفی می شود، سرعت پاسخ سیستم تا حد زیادی بهبود می یابد، اما نقص های خاصی نیز وجود دارد: (1) معرفی اضافی بیش از حد نقاط صفر، حساسیت به سیگنال های فرکانس بالا را افزایش می دهد و به راحتی باعث مسدود شدن تقویت کننده می شود. . (2) بزرگنمایی مربوط به موج سوئیچینگ افزایش می یابد، که به راحتی باعث می شود تقویت کننده وارد منطقه غیر خطی شود. بنابراین، سعی کنید تاخیر پیشرو را برای جبران مربوط به شبکه جبران انتخاب کنید.
3.2 اصل طراحی منبع تغذیه تنظیم شده سوئیچینگ با عملکرد بالا
در طراحی منبع تغذیه تنظیم‌شده از نوع سوئیچینگ با عملکرد بالا، شاخص‌های فنی ایده‌آل آن: (1) ولتاژ AC ورودی 220V (5{15}}Hz ~ 60Hz). (2) ولتاژ خروجی DC 5 ولت، جریان خروجی 3A. (3) هنگامی که ولتاژ AC ورودی بین 180 ولت و 250 ولت تغییر می کند، تغییر نسبی ولتاژ خروجی کمتر از 2 درصد است. (4) مقاومت خروجی R0 کمتر از 0.1 ولت است. (5) حداکثر ولتاژ ریپل خروجی کمتر از 10mv است.
اصل کار: فرکانس کاری منبع تغذیه تنظیم شده خود جریان خطی کم است و وضعیت لوله تنظیم بزرگ و راندمان پایین است. هنگامی که لوله تنظیم در حالت سوئیچ کار می کند، حجم کم است و راندمان بالا است. با توجه به تولید سیگنال های سوئیچینگ، دو نوع منبع تغذیه تثبیت شده DC از نوع سوئیچینگ وجود دارد: خود تحریک شده و دیگر برانگیخته شده و از نظر روش های انتقال انرژی به دو دسته ذخیره انرژی القایی و کوپلینگ ترانسفورماتور تقسیم می شوند. منبع تغذیه تثبیت شده DC نوع سوئیچ خود تحریک، مدار ساده، محدوده تنظیم ولتاژ باریک و پایداری ولتاژ خروجی پایین. این یک منبع تغذیه تثبیت شده DC از نوع سوئیچینگ هیجان انگیز است که عمدتاً به تنظیم خودکار چرخه کار شکل موج کار برای تثبیت ولتاژ خروجی متکی است و ولتاژ خروجی کاملاً پایدار است. نوع ذخیره انرژی القایی برای استفاده در منابع تغذیه تنظیم شده DC زیر 50 وات مناسب است، در حالی که نوع کوپلینگ ترانسفورماتور اغلب در منابع تغذیه تنظیم شده DC با توان بالا استفاده می شود. مدار مجهز به پیوند تقویت خطای فیدبک است که به طور خودکار نسبت وظیفه موج مستطیل شکل در سمت اولیه ترانسفورماتور را با توجه به تغییر ولتاژ خروجی تنظیم می کند تا به هدف تثبیت ولتاژ خروجی دست یابد.
