Reconocer fuentes de alimentación conmutadas y fuentes de alimentación lineales.

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Reconocer fuentes de alimentación conmutadas y fuentes de alimentación lineales.

Es bien sabido que muchos dispositivos electrónicos y dispositivos de control eléctrico funcionan con una fuente de alimentación de CC. Antes de que apareciera la fuente de alimentación conmutada, la potencia operativa de estos dispositivos utilizaba principalmente energía lineal.

Una fuente de alimentación lineal es un dispositivo que utiliza un tubo de ajuste de potencia en serie con una carga para estabilizar el voltaje o la corriente de CC de salida, también llamada fuente de alimentación regulada por CC regulada en serie. Tiene dos tipos de regulador de voltaje CC y regulador de corriente CC. La fuente de alimentación lineal generalmente se compone de un transformador de frecuencia industrial, un circuito de filtro rectificador no controlado, un tubo de ajuste y un circuito de control. La potencia de CA de entrada es aislada y transformada por el transformador de frecuencia de potencia, rectificada y filtrada, y ajustada por el tubo regulador para proporcionar un voltaje o corriente estable a la carga. Cuando el voltaje de CA de entrada o la corriente del terminal de carga cambian hacen que la salida sea inestable, el circuito de control cambia la caída de voltaje (grado de conducción) del tubo de ajuste de acuerdo con el cambio de la salida, de modo que el voltaje o corriente de CC de salida permanece estable. La fuente de alimentación lineal tiene las ventajas de un circuito simple, pequeña ondulación, buena compatibilidad electromagnética, precisión de regulación de alto voltaje y bajo costo. Sin embargo, también son obvios su consumo de energía interno, baja eficiencia, gran volumen, peso pesado, pequeño rango dinámico de voltaje de entrada y voltaje de salida no puede ser mayor que el voltaje de entrada. Se compara con una fuente de alimentación de CC de bajo consumo, especialmente una fuente de alimentación de CC de micropotencia. adecuado.

Con el desarrollo continuo de la tecnología electrónica, la integración de dispositivos electrónicos está aumentando, las funciones son cada vez más fuertes y los requisitos de volumen son cada vez más pequeños. Por lo tanto, se necesita urgentemente un nuevo tipo de fuente de alimentación con tamaño pequeño, peso ligero, alta eficiencia y buen rendimiento para satisfacer las necesidades de desarrollo de los equipos electrónicos, y esta demanda se ha convertido en una poderosa fuerza impulsora para el desarrollo de la tecnología de fuente de alimentación conmutada.

La razón por la cual la eficiencia de la fuente de alimentación lineal no es alta es que el tubo de ajuste funciona en un estado de amplificación lineal y el tubo de ajuste está en serie con la carga. Este modo de operación provoca una gran caída de voltaje a través del tubo regulador y la pérdida de energía es necesariamente mayor con cargas pesadas, especialmente cuando el voltaje de entrada de CA está por encima del valor nominal.

Para reducir la pérdida de potencia, lo primero que los ingenieros quieren cambiar es el estado de funcionamiento del tubo de potencia. Es decir, el tubo de ajuste no funciona en el estado amplificado sino en los dos estados de saturación y corte, es decir, el tubo de potencia se utiliza como interruptor, reduciendo así el tubo de potencia. La caída de voltaje en los extremos reduce su pérdida de potencia. Este cambio en el modo de funcionamiento trae dos problemas: uno es cómo proporcionar energía CC uniforme a la carga y el otro es cómo estabilizar el voltaje CC de salida. La solución al primer problema es utilizar un filtro de paso bajo. El segundo problema se resuelve utilizando el Control de relación de tiempo (TRC). El llamado control proporcional al tiempo significa que la conducción de saturación del tubo de potencia de control es proporcional al tiempo de corte. El método de implementación específico puede ser que la conducción de saturación y el tiempo de corte total sean fijos, y el tiempo de conducción de saturación del tubo de potencia se cambie para cambiar la relación de tiempo. Este método se llama modulación de ancho de pulso; en segundo lugar, se fija el tiempo de conducción de saturación del tubo de potencia y se cambia la potencia. La conducción de saturación y el tiempo total de corte del tubo cambian la relación de tiempo. Este método se llama modulación de frecuencia de pulso. La tercera es que la conducción de saturación y el tiempo total de corte del tubo de potencia y el tiempo de saturación del tubo de potencia no son fijos. Cambiar el período y la saturación en el tiempo para cambiar la proporción del tiempo se llama modulación híbrida. Entre los tres métodos de modulación anteriores, la aplicación de la modulación por ancho de pulso es la más utilizada y popular.

En segundo lugar, para reducir el volumen de la fuente de alimentación lineal y reducir su peso, cómo retirar el transformador de frecuencia de alimentación de entrada de CA se convierte en una cuestión clave. Si simplemente se retira el transformador de frecuencia eléctrica, el circuito tiene una coincidencia del voltaje CC rectificado y los circuitos posteriores. El aislamiento eléctrico de la entrada y la salida, después de la investigación y exploración por parte de los ingenieros, encontró que el transformador se puede insertar después del dispositivo de conmutación de energía, el volumen y el peso del transformador disminuirán a medida que aumenta la frecuencia del dispositivo de conmutación de energía, reduciendo así el conjunto El tamaño y peso de la fuente de alimentación. De acuerdo con esta idea, se obtuvo una fuente de alimentación conmutada sin voltaje de frecuencia industrial (transformador de alta frecuencia) y nació una fuente de alimentación conmutada.

La red eléctrica pasa directamente por el filtro de entrada, el circuito rectificador de diodos y el filtro del condensador para obtener la tensión continua. El circuito inversor invierte el voltaje de CC en un voltaje de pulso de onda cuadrada de alta frecuencia, que es aislado por el transformador de alta frecuencia y se convierte en un voltaje de CA apropiado. El circuito de filtrado y rectificación de salida se convierte a la salida de voltaje de CC requerida. Cuando el voltaje de CA de entrada o la carga cambian, el voltaje de salida de CC también muestra una tendencia de cambio. En este momento, se puede ajustar la relación de tiempo del voltaje del pulso de onda cuadrada emitido por el circuito inversor, de modo que el voltaje de salida de CC se mantenga estable. A través de lo anterior, podemos entender que el circuito inversor es el núcleo de la fuente de alimentación conmutada. Además, dado que el rango de audio que puede oír el oído humano es generalmente de 20 Hz a 20 kHz, cuando se selecciona la frecuencia de conmutación del circuito inversor para que sea 20 kHz o más, se puede evitar el ruido irritante.