Hakkuriteholähdettä käytetään syöttöjännitteen muuntamiseen laitteen sisäisten elementtien vaatimaan arvoon. Toinen pulssilähteiden nimi, joka on yleistynyt, on invertterit.
Sisältö
Mikä se on?
Invertteri on toissijainen virtalähde, joka käyttää AC-tulojännitteen kaksinkertaista muuntamista. Lähtöparametrien arvoa säädetään muuttamalla pulssien kestoa (leveyttä) ja joissain tapauksissa niiden toiston taajuutta. Tämän tyyppistä modulaatiota kutsutaan pulssinleveysmodulaatioksi.
Hakkuriteholähteen toimintaperiaate
Invertterin toiminta perustuu ensiöjännitteen tasasuuntaukseen ja sen muuntamiseen edelleen suurtaajuuspulssisarjaksi. Tässä se eroaa perinteisestä muuntajasta.Lohkon lähtöjännitettä käytetään negatiivisen takaisinkytkentäsignaalin muodostamiseen, jonka avulla voit säätää pulssien parametreja. Pulssien leveyttä ohjaamalla on helppo järjestää lähtöparametrien, jännitteen tai virran stabilointi ja säätö. Eli se voi olla sekä jännitteen stabilaattori että virran stabilisaattori.
Lähtöarvojen lukumäärä ja napaisuus voivat vaihdella suuresti riippuen siitä, miten hakkurivirtalähde toimii.
Erilaisia virtalähteitä
Useita invertterityyppejä on käytetty, jotka eroavat toisistaan rakennekaavioltaan:
- muuntajaton;
- muuntaja.
Ensimmäiset eroavat siinä, että pulssisekvenssi menee suoraan ulostulotasasuuntaajaan ja laitteen tasoitussuodattimeen. Tällaisessa järjestelmässä on vähintään komponentteja. Yksinkertainen invertteri sisältää erikoistuneen integroidun piirin - pulssinleveysgeneraattorin.
Muuntajattomien laitteiden haitoista tärkein on, että niillä ei ole galvaanista eristystä verkkovirrasta ja ne voivat aiheuttaa sähköiskun vaaran. Lisäksi niillä on yleensä pieni teho ja ne antavat vain yhden lähtöjännitteen.
Yleisempiä ovat muuntajalaitteet, joissa suurtaajuinen pulssijono syötetään muuntajan ensiökäämiin. Toisiokäämiä voi olla niin monta kuin haluat, jolloin voit luoda useita lähtöjännitteitä. Jokainen toisiokäämi on ladattu omalla tasasuuntaajallaan ja tasoitussuodattimellaan.
Tehokas kytkentävirtalähde mille tahansa tietokoneelle on rakennettu järjestelmän mukaan, jolla on korkea luotettavuus ja turvallisuus. Takaisinkytkentäsignaalille käytetään tässä 5 tai 12 voltin jännitettä, koska nämä arvot vaativat tarkimman stabiloinnin.
Muuntajien käyttö suurtaajuisen jännitteen muuntamiseen (kymmeniä kilohertsejä 50 Hz:n sijaan) mahdollisti niiden mittoja ja painoja moninkertaisesti pienentämään ja käyttämään ydinmateriaalina ei sähkörautaa, vaan ferromagneettisia materiaaleja, joilla on suuri pakkovoima ( magneettinen piiri).
Myös DC-muuntimet on rakennettu pulssinleveysmodulaation pohjalta. Ilman invertteripiirejä muuntamiseen liittyi suuria vaikeuksia.
PSU-järjestelmä
Pulssimuuntimen yleisimmän kokoonpanon piiri sisältää:
- verkon melun vaimennus suodatin;
- tasasuuntaaja;
- tasoitus suodatin;
- pulssin leveys muunnin;
- avain transistorit;
- korkean taajuuden muuntaja;
- lähtö tasasuuntaajat;
- yksittäisten ja ryhmien suodattimia.
Melunvaimennussuodattimen tarkoituksena on viivyttää laitteen toiminnasta aiheutuvia häiriöitä verkkovirtaan. Kytkentätehopuolijohdeelementteihin voidaan liittää lyhytaikaisten pulssien luominen laajalla taajuusalueella. Siksi tässä on tarpeen käyttää suodatusyksiköiden läpivientikondensaattoreina erityisesti tähän tarkoitukseen suunniteltuja elementtejä.
Tasasuuntaajaa käytetään muuntamaan syöttöjännite DC:ksi, ja seuraava tasoitussuodatin eliminoi tasasuuntaisen jännitteen aaltoilun.
DC/DC-muunninta käytettäessä tasasuuntaaja ja suodatin tulevat tarpeettomiksi, ja kohinasuodatinpiirit ohitettu tulosignaali syötetään suoraan pulssinleveysmuuntimeen (modulaattoriin), lyhennettynä PWM.
PWM on hakkuriteholähdepiirin monimutkaisin osa. Sen tehtävään kuuluu:
- korkeataajuisten pulssien tuottaminen;
- lohkon lähtöparametrien ohjaus ja pulssisekvenssin korjaus takaisinkytkentäsignaalin mukaisesti;
- ohjaus ja ylikuormitussuoja.
PWM-signaali syötetään silta- tai puolisiltapiiriin kytkettyjen tehokkaiden avaintransistoreiden ohjauslähtöihin. Transistorien tehon lähdöt kuormitetaan suurtaajuisen lähtömuuntajan ensiökäämille. Perinteisten bipolaaristen transistoreiden sijasta käytetään IGBT- tai MOSFET-transistoreja, joille on ominaista pieni jännitehäviö liitoksissa ja suuri nopeus. Parannetut transistorin parametrit auttavat vähentämään tehohäviötä samoilla mitoilla ja teknisillä suunnitteluparametreilla.
Lähtöpulssimuuntaja käyttää samaa muunnosperiaatetta kuin klassinen. Poikkeuksena on työskentely korkeammalla taajuudella. Tämän seurauksena suurtaajuusmuuntajat, joilla on sama lähetysteho, ovat pienempiä.
Jännite tehomuuntajan toisiokäämistä (voi olla useita) syötetään lähtötasasuuntaajiin. Toisin kuin tulotasasuuntaajassa, toisiopiirin tasasuuntaajadiodeissa on oltava suurempi toimintataajuus.Schottky-diodit toimivat parhaiten tässä piirin osassa. Niiden edut perinteisiin verrattuna:
- korkea toimintataajuus;
- alennettu kapasitanssi p-n-liitos;
- pieni jännitehäviö.
Hakkuriteholähteen lähtösuotimen tarkoitus on vähentää tasasuunnan lähtöjännitteen aaltoilu vaadittuun minimiin. Koska aaltoilutaajuus on paljon suurempi kuin verkkojännitteen, ei ole tarvetta suurille kondensaattoreiden kapasitanssiarvoille ja käämien induktanssille.
Hakkurivirtalähteen laajuus
Useimmissa tapauksissa käytetään kytkentäjännitemuuntajia perinteisten puolijohdestabilisaattorien muuntajien sijaan. Samalla teholla invertterit ovat pienemmät kokonaismitat ja painot, korkea luotettavuus ja mikä tärkeintä - suurempi hyötysuhde ja kyky toimia laajalla tulojännitealueella. Ja vertailukelpoisilla mitoilla invertterin maksimiteho on useita kertoja suurempi.
Sellaisella alueella, kuten suorajännitemuunnos, pulssilähteillä ei käytännössä ole vaihtoehtoista vaihtoa ja ne pystyvät toimimaan paitsi jännitteen alentamiseksi, myös lisäämään jännitettä, järjestämään napaisuuden muutoksen. Korkea muunnostaajuus helpottaa suuresti lähtöparametrien suodatusta ja stabilointia.
Pienikokoisia erikoispiireihin perustuvia inverttereitä käytetään kaikenlaisten laitteiden latureina, ja niiden luotettavuus on sellainen, että latausyksikön käyttöikä voi moninkertaisesti ylittää mobiililaitteen käyttöajan.
Myös 12 voltin tehoohjaimet LED-valonlähteiden kytkemiseksi on rakennettu pulssipiirin mukaan.
Kuinka tehdä kytkentävirtalähde omin käsin
Inverttereillä, erityisesti tehokkailla, on monimutkainen piiri, ja ne ovat vain kokeneiden radioamatöörien käytettävissä. Verkkovirtalähteiden itsekokoonpanoon voimme suositella yksinkertaisia pienitehoisia piirejä, joissa käytetään erikoistuneita PWM-ohjainsiruja. Tällaisissa IC:issä on pieni määrä vanne-elementtejä ja ne ovat osoittautuneet tyypillisiksi kytkentäpiireiksi, jotka eivät käytännössä vaadi säätöä ja viritystä.
Kotitekoisten rakenteiden kanssa työskennellessä tai teollisuuslaitteita korjattaessa on muistettava, että osa piiristä on aina verkon potentiaalissa, joten turvatoimenpiteitä on noudatettava.
Samanlaisia artikkeleita:
