Anahtarlamalı güç kaynağı, giriş voltajını cihazın dahili elemanlarının gerektirdiği değere dönüştürmek için kullanılır. Yaygınlaşan darbeli kaynakların bir diğer adı da inverterlerdir.
İçerik
Ne olduğunu?
Evirici, AC giriş voltajının çift dönüşümünü kullanan ikincil bir güç kaynağıdır. Çıkış parametrelerinin değeri, darbelerin süresi (genişliği) ve bazı durumlarda tekrarlanma sıklığı değiştirilerek düzenlenir. Bu tip modülasyon darbe genişlik modülasyonu olarak adlandırılır.
Anahtarlamalı bir güç kaynağının çalışma prensibi
İnvertörün çalışması, birincil voltajın doğrultulmasına ve bunun bir dizi yüksek frekanslı darbeye dönüştürülmesine dayanır. Bunda geleneksel bir transformatörden farklıdır.Bloğun çıkış voltajı, darbelerin parametrelerini ayarlamanıza izin veren negatif bir geri besleme sinyali oluşturmak için kullanılır. Darbelerin genişliğini kontrol ederek, çıkış parametrelerinin, voltajın veya akımın stabilizasyonunu ve ayarlanmasını organize etmek kolaydır. Yani hem voltaj dengeleyici hem de akım dengeleyici olabilir.
Anahtarlamalı güç kaynağının nasıl çalıştığına bağlı olarak çıkış değerlerinin sayısı ve polaritesi çok farklı olabilir.
Güç kaynağı çeşitleri
Yapı şemalarında farklılık gösteren çeşitli tipte invertörler kullanılmıştır:
- transformatörsüz;
- transformatör
İlki, darbe dizisinin doğrudan cihazın çıkış doğrultucusuna ve yumuşatma filtresine gitmesi bakımından farklılık gösterir. Böyle bir şema minimum bileşene sahiptir. Basit bir invertör, özel bir entegre devre içerir - bir darbe genişliği üreteci.
Trafosuz cihazların dezavantajlarından başlıcası, şebekeden galvanik izolasyonlarının olmaması ve elektrik çarpması riski oluşturabilmesidir. Ayrıca genellikle düşük güce sahiptirler ve sadece 1 çıkış voltajı verirler.
Daha yaygın olanı, transformatörün birincil sargısına yüksek frekanslı bir darbe treninin beslendiği transformatör cihazlarıdır. İstediğiniz kadar sekonder sargı olabilir, bu da birkaç çıkış voltajı üretmenize izin verir. Her sekonder sargı kendi doğrultucu ve yumuşatma filtresi ile yüklenir.
Herhangi bir bilgisayar için güçlü bir anahtarlama güç kaynağı, yüksek güvenilirlik ve güvenliğe sahip bir şemaya göre oluşturulmuştur. Geri besleme sinyali için burada 5 veya 12 voltluk bir voltaj kullanılır, çünkü bu değerler en doğru stabilizasyonu gerektirir.
Yüksek frekanslı voltajı (50 Hz yerine onlarca kilohertz) dönüştürmek için transformatörlerin kullanılması, boyutlarını ve ağırlıklarını birçok kez azaltmayı ve çekirdek malzeme olarak elektrikli demir değil, yüksek zorlayıcı kuvvete sahip ferromanyetik malzemeler kullanmayı mümkün kıldı ( manyetik devre).
DC dönüştürücüler ayrıca darbe genişlik modülasyonu temelinde oluşturulur. İnverter devreleri kullanılmadan, dönüşüm büyük zorluklarla ilişkilendirildi.
PSU şeması
Bir darbe dönüştürücünün en yaygın konfigürasyonunun devresi şunları içerir:
- ağ gürültüsü bastırma filtresi;
- doğrultucu;
- yumuşatma filtresi;
- darbe genişliği dönüştürücü;
- anahtar transistörler;
- çıkış yüksek frekanslı transformatör;
- çıkış doğrultucular;
- bireysel ve grup filtreleri çıktı.
Gürültü bastırma filtresinin amacı, cihazın çalışmasından şebekeye karışmayı geciktirmektir. Anahtarlamalı güç yarı iletken elemanlarına geniş bir frekans aralığında kısa süreli darbelerin oluşturulması eşlik edebilir. Bu nedenle, burada filtreleme ünitelerinin geçiş kondansatörleri olarak bu amaç için özel olarak tasarlanmış elemanların kullanılması gereklidir.
Doğrultucu, giriş AC voltajını DC'ye dönüştürmek için kullanılır ve bir sonraki yumuşatma filtresi, doğrultulmuş voltajın dalgalanmasını ortadan kaldırır.
Bir DC/DC dönüştürücü kullanıldığında, doğrultucu ve filtre gereksiz hale gelir ve gürültü filtresi devrelerini geçen giriş sinyali doğrudan PWM olarak kısaltılan darbe genişliği dönüştürücüsüne (modülatör) beslenir.
PWM, anahtarlamalı güç kaynağı devresinin en karmaşık parçasıdır. Görevi şunları içerir:
- yüksek frekanslı darbelerin üretimi;
- bloğun çıkış parametrelerinin kontrolü ve geri besleme sinyaline göre darbe dizisinin düzeltilmesi;
- kontrol ve aşırı yük koruması.
PWM sinyali, bir köprü veya yarım köprü devresine bağlı güçlü anahtar transistörlerin kontrol çıkışlarına beslenir. Transistörlerin güç çıkışları, yüksek frekanslı çıkış transformatörünün birincil sargısına yüklenir. Geleneksel bipolar transistörler yerine, bağlantı noktalarında düşük voltaj düşüşü ve yüksek hız ile karakterize edilen IGBT veya MOSFET transistörleri kullanılır. Geliştirilmiş transistör parametreleri, aynı boyutlar ve teknik tasarım parametreleri ile güç kaybını azaltmaya yardımcı olur.
Çıkış darbe transformatörü, klasik olanla aynı dönüştürme ilkesini kullanır. Bir istisna, daha yüksek bir frekansta çalışmaktır. Sonuç olarak, aynı iletilen güce sahip yüksek frekanslı transformatörler daha küçük boyutlara sahiptir.
Güç transformatörünün sekonder sargısından gelen voltaj (birkaç tane olabilir) çıkış doğrultucularına verilir. Giriş doğrultucudan farklı olarak, ikincil devrenin doğrultucu diyotları artan bir çalışma frekansına sahip olmalıdır.Schottky diyotları devrenin bu bölümünde en iyi sonucu verir. Geleneksel olanlara göre avantajları:
- yüksek çalışma frekansı;
- azaltılmış kapasitans pn bağlantısı;
- küçük voltaj düşüşü.
Anahtarlamalı güç kaynağının çıkış filtresinin amacı, doğrultulmuş çıkış voltajının dalgalanmasını gerekli minimuma indirmektir. Dalgalanma frekansı şebeke voltajından çok daha yüksek olduğu için kapasitörlerin kapasitans değerlerinin ve bobinlerin endüktansının büyük olmasına gerek yoktur.
Anahtarlama güç kaynağının kapsamı
Çoğu durumda yarı iletken stabilizatörlü geleneksel transformatörler yerine anahtarlamalı voltaj dönüştürücüler kullanılır. Aynı güce sahip invertörler daha küçük genel boyutlar ve ağırlık, yüksek güvenilirlik ve en önemlisi - daha yüksek verimlilik ve geniş bir giriş voltajı aralığında çalışma yeteneği. Ve karşılaştırılabilir boyutlarla, maksimum inverter gücü birkaç kat daha yüksektir.
Doğrudan voltaj dönüşümü gibi bir alanda, darbeli kaynakların pratik olarak alternatif bir değişimi yoktur ve yalnızca voltajı düşürmek için değil, aynı zamanda polarite değişikliği düzenlemek için artan bir voltaj üretmek için de çalışabilirler. Yüksek dönüştürme frekansı, çıkış parametrelerinin filtrelenmesini ve dengelenmesini büyük ölçüde kolaylaştırır.
Özel entegre devrelere dayalı küçük boyutlu invertörler, her türlü cihaz için şarj cihazı olarak kullanılır ve güvenilirlikleri, şarj ünitesinin hizmet ömrü, bir mobil cihazın çalışma süresini birkaç kat aşabilecek şekildedir.
LED aydınlatma kaynaklarını açmak için 12 Volt güç sürücüleri de darbeli bir devreye göre yapılmıştır.
Kendi elinizle bir anahtarlama güç kaynağı nasıl yapılır
İnvertörler, özellikle güçlü olanlar, karmaşık devrelere sahiptir ve sadece deneyimli radyo amatörleri tarafından tekrarlanabilir. Ağ güç kaynaklarının kendi kendine montajı için, özel PWM denetleyici yongaları kullanan basit düşük güçlü devreler önerebiliriz. Bu tür IC'lerin az sayıda bağlama elemanı vardır ve pratik olarak ayarlama ve ayarlama gerektirmeyen kanıtlanmış tipik anahtarlama devrelerine sahiptir.
Ev yapımı yapılarla çalışırken veya endüstriyel cihazları onarırken, devrenin bir kısmının her zaman ağın potansiyelinde olacağı unutulmamalıdır, bu nedenle güvenlik önlemlerine uyulmalıdır.
Benzer makaleler:
