گروه بندی منابع تغذیه سوئیچینگ
زمینه فناوری منبع تغذیه سوئیچینگ مردم توسعه دستگاه های الکترونیکی قدرت مرتبط و فناوری تبدیل فرکانس سوئیچ در همان زمان است. این دو یکدیگر را ترویج می کنند تا منبع تغذیه سوئیچینگ را به سبک، کوچک، نازک، سر و صدای کم، قابلیت اطمینان بالا، توسعه در جهت ضد پارگی ارتقا دهند. منابع تغذیه سوئیچینگ را می توان به دو دسته AC/DC و DC/DC تقسیم کرد. مبدل DC/DC اکنون ماژولار شده است و فناوری طراحی و فرآیند تولید در داخل و خارج از کشور بالغ و استاندارد شده است و توسط کاربران به رسمیت شناخته شده است. ماژولارسازی AC/DC به دلیل ویژگیهای خاص خود، در فرآیند ماژولارسازی با مشکلات فنی و فرآیندی پیچیدهتری مواجه میشود. ساختار و ویژگی های دو نوع منبع تغذیه سوئیچینگ در زیر توضیح داده شده است.
تبدیل DC/DC
تبدیل DC/DC برای تبدیل یک ولتاژ DC ثابت به یک ولتاژ DC متغیر است که به آن قطع DC نیز میگویند. دو حالت کار چاپر وجود دارد، یکی حالت مدولاسیون عرض پالس، Ts بدون تغییر، و تن تغییر می کند (متداول)، و دیگری حالت مدولاسیون فرکانس، تن بدون تغییر است، و Ts تغییر می کند (آسان برای ایجاد تداخل).
مدار خاص آن از دسته های زیر تشکیل شده است:
(1) مدار باک - چاپر کاهنده، متوسط ولتاژ خروجی آن Uo کمتر از ولتاژ ورودی Ui است و قطبیت آن یکسان است.
(2) مدار تقویت - چاپر تقویت کننده، متوسط ولتاژ خروجی آن Uo بیشتر از ولتاژ ورودی Ui است و قطبیت یکسان است.
(3) مدار Buck-Boost - باک یا بوست chopper، متوسط ولتاژ خروجی آن Uo بزرگتر یا کمتر از ولتاژ ورودی Ui است، قطبیت مخالف است و اندوکتانس منتقل می شود.
(4) مدار Cuk - باک یا بوست چاپر، ولتاژ متوسط خروجی آن Uo بزرگتر یا کمتر از رابط کاربری ولتاژ ورودی است، قطبیت مخالف است، و ظرفیت خازنی منتقل می شود. فناوری سوئیچینگ نرم امروزی جهشی کیفی در DC/DC ایجاد کرده است. انواع مبدل های DC/DC سوئیچینگ نرم ECI که توسط شرکت VICOR آمریکایی طراحی و تولید شده اند دارای حداکثر توان خروجی 300W، 600W، 800W و غیره می باشند و چگالی توان مربوطه (6، 2، 10، 17) W/cm3 می باشد. راندمان (80-90) درصد است. آخرین ماژول منبع تغذیه سوئیچینگ فرکانس بالا سری RM با استفاده از فناوری سوئیچینگ نرم که توسط شرکت NemicLambda ژاپن راه اندازی شده است دارای فرکانس سوئیچینگ (200~300) کیلوهرتز و چگالی توان 27 W/cm3 است. دیود Tetky)، بازده کل مدار به 90 درصد افزایش یافته است.
تبدیل AC/DC
تبدیل AC/DC برای تبدیل AC به DC است و جریان برق آن می تواند دو طرفه باشد. جریان برق از منبع تغذیه به بار را "اصلاح" و جریان برق از بار به منبع برق را "اینورتر فعال" میگویند. ورودی مبدل AC/DC جریان متناوب 50/60 هرتز است. از آنجا که باید اصلاح و فیلتر شود، یک خازن فیلتر نسبتاً بزرگ ضروری است. در عین حال، به دلیل استانداردهای ایمنی (مانند UL، CCEE، و غیره) و محدودیتهای دستورالعمل EMC (مانند IEC، FCC، CSA)، سمت ورودی AC باید فیلتر EMC را اضافه کند و از قطعاتی استفاده کند که استانداردهای ایمنی را رعایت کنند. کوچک سازی منبع تغذیه AC/DC را محدود می کند. علاوه بر این، به دلیل فرکانس بالای داخلی، ولتاژ بالا، و جریان زیاد، عمل سوئیچینگ حل مشکل سازگاری الکترومغناطیسی EMC را دشوارتر می کند، که همچنین الزامات بالایی را برای طراحی مدارهای نصب با چگالی بالا داخلی مطرح می کند. به همین دلیل، کلیدهای ولتاژ و جریان بالا مصرف برق را افزایش میدهند و فرآیند مدولارسازی مبدل AC/DC را محدود میکنند، بنابراین لازم است روش طراحی بهینهسازی سیستم قدرت اتخاذ شود تا راندمان کاری آن به درجه خاصی از رضایت برسد.
با توجه به روش سیم کشی مدار، تبدیل AC/DC را می توان به مدار نیم موج و مدار تمام موج تقسیم کرد. با توجه به تعداد فازهای منبع تغذیه می توان آن را به تک فاز، سه فاز و چند فاز تقسیم کرد. با توجه به ربع کاری مدار می توان آن را به یک ربع، دو ربع، سه ربع و چهار ربع تقسیم کرد.
اصل اساسی منبع تغذیه سوئیچینگ
به بیان ساده، اصل کار یک منبع تغذیه سوئیچینگ به شرح زیر است:
1. ورودی برق AC اصلاح شده و به DC فیلتر می شود.
2. لوله سوئیچینگ توسط یک سیگنال PWM فرکانس بالا (مدولاسیون عرض پالس) کنترل می شود و DC به اصلی ترانسفورماتور سوئیچینگ اضافه می شود.
3. سمت ثانویه ترانسفورماتور سوئیچینگ یک ولتاژ فرکانس بالا را القا می کند که برای تامین بار اصلاح و فیلتر می شود.
4. قسمت خروجی از طریق مدار خاصی به مدار کنترل باز می گردد تا چرخه وظیفه PWM را کنترل کند تا به هدف خروجی پایدار برسد.
