Skirtumas tarp linijinio maitinimo šaltinio ir perjungiamojo maitinimo šaltinio
Pagal konversijos principą maitinimo šaltiniai gali būti skirstomi į linijinius maitinimo šaltinius ir perjungiamuosius maitinimo šaltinius. Kai skirstome linijinius maitinimo šaltinius ir perjungiamuosius maitinimo šaltinius, iš tikrųjų turime išsiaiškinti, ar tai yra AC/DC ar DC/DC. Nors šia klasifikacija siekiama išskirti transformacijos principus. Tačiau ar linijiniai maitinimo šaltiniai ir perjungiamieji maitinimo šaltiniai, kurie atlieka AC/DC funkcijas, yra pilnas kintamosios srovės konvertavimo į nuolatinės srovės procesas, o kai kurios grandinės yra sudarytos iš DC/DC.
Linijinis maitinimo ir perjungimo maitinimo šaltinis AC/DC
Yra daug vadovėlių, knygų ir straipsnių, kuriuose linijiniai maitinimo šaltiniai tiesiogiai minimi kaip „linijiniai kintamosios srovės / nuolatinės srovės šaltiniai“. Kas yra linijinis maitinimo šaltinis? Linijinis maitinimo šaltinis pirmiausia sumažina kintamosios srovės įtampos amplitudę per transformatorių, tada išlygina ją per lygintuvo grandinę, kad gautų impulsinę nuolatinės srovės galią, o tada filtruoja, kad gautų nuolatinę įtampą su maža pulsavimo įtampa.
Kintamosios srovės / nuolatinės srovės linijinio maitinimo šaltinio ir perjungiamojo maitinimo šaltinio charakteristikos skiriasi taip:
Linijinis AC/DC maitinimo šaltinis pirmiausia sumažinamas kintamosios srovės įtampa naudojant galios dažnio transformatorių, o po to ištaisomas. Sumažinus įtampą per transformatorių, įtampa tapo santykinai žema, o įtampai stabilizuoti galima naudoti tokias galios lustus kaip trijų gnybtų įtampos reguliatorius. Linijinio maitinimo šaltinio reguliavimo vamzdis veikia sustiprinto būsenoje, todėl susidaro didelis šilumos kiekis ir mažas efektyvumas (susijęs su įtampos kritimu), todėl reikia pridėti didelių gabaritų šilumos šalintuvą. Galios dažnio transformatorių tūris taip pat yra gana didelis, o gaminant kelis įtampos išėjimų rinkinius transformatoriaus tūris bus didesnis.
AC/DC perjungiamojo maitinimo šaltinio reguliavimo vamzdelis veikia prisotintoje ir išjungtoje būsenoje, todėl generuojama mažai šilumos ir didelis efektyvumas. AC/DC perjungiamas maitinimo šaltinis pašalina didelių galios dažnio transformatorių poreikį. Tačiau kintamosios srovės / nuolatinės srovės maitinimo šaltinio nuolatinės srovės išvestis turės didesnius pulsavimus, kuriuos galima pagerinti išėjimo gale prijungus įtampos reguliatoriaus diodą. Be to, dėl didelių didžiausių impulsų trukdžių, atsirandančių veikiant jungiklio vamzdžiui, norint pagerinti magnetinius karoliukus, grandinėje reikia nuosekliai sujungti. Santykinai kalbant, linijinio maitinimo šaltinio bangavimas gali būti labai mažas. Maitinimo šaltiniai gali būti perjungiami naudojant skirtingas topologines struktūras, tokias kaip įtampos mažinimas, padidinimas ir padidinimas, o linijiniai maitinimo šaltiniai gali sumažinti tik įtampą.
Daugelis ankstyvųjų maitinimo adapterių buvo gana sunkūs, o jų konversijos principas buvo AC/DC linijinis maitinimo šaltinis, kurio viduje buvo naudojamas galios dažnio transformatorius. AC/DC linijinis maitinimo šaltinis pirmiausia naudoja transformatorių, kad sumažintų kintamosios srovės įtampą. Tokio tipo transformatoriai, tiesiogiai mažinantys įtampą tinkle, vadinami galios dažnio transformatoriumi, kaip parodyta 1.9 pav. Galios dažnio transformatoriai, dar žinomi kaip žemo dažnio transformatoriai, išskiria juos nuo aukšto dažnio transformatorių, naudojamų perjungiant maitinimo šaltinius. Galios dažnio transformatoriai anksčiau buvo plačiai naudojami tradiciniuose maitinimo šaltiniuose. Standartinis maitinimo tinklo dažnis energetikos pramonėje, dar žinomas kaip tinklo maitinimas ("maitinimas iš tinklo" reiškia maitinimo šaltinį, kurį daugiausia naudoja miestų gyventojai), Kinijoje yra 50 Hz, o kitose šalyse - 60 Hz. Transformatorius, galintis keisti kintamosios srovės įtampą tokiu dažniu, vadinamas galios dažnio transformatoriumi. Galios dažnio transformatoriai paprastai yra didesni, palyginti su aukšto dažnio transformatoriais. Taigi kintamosios srovės / nuolatinės srovės linijinio maitinimo, įdiegto su galios dažnio transformatoriais, tūris yra gana didelis.
AC/DC perjungimo maitinimo šaltinyje pirmiausia reikia ištaisyti ir filtruoti kintamosios srovės maitinimo šaltinį, kad susidarytų apytikslė nuolatinė aukšta įtampa, o tada valdyti jungiklį, kad generuotų aukšto dažnio impulsus, kurie transformuojami per transformatorių. AC / DC perjungimo maitinimo šaltinis yra didesnio efektyvumo ir mažesnio dydžio. Viena iš svarbių mažo dydžio priežasčių yra ta, kad aukšto dažnio transformatoriai yra daug mažesni nei galios dažnio transformatoriai. Kodėl kuo didesnis dažnis, tuo mažesnis transformatoriaus tūris?
Transformatoriaus šerdies medžiagos turi prisotinimo ribas, todėl didžiausias magnetinio lauko stiprumas yra ribojamas. Srovė, magnetinio lauko stiprumas ir kintamosios srovės magnetinis srautas yra sinusiniai signalai. Žinome, kad tos pačios amplitudės sinusiniams signalams kuo didesnis dažnis, tuo didesnis signalo „pokyčio greičio“ pikas (momentas, kai sinusinis signalas kerta nulį, yra „pokyčio greičio“ pikas). pokytis signalo piko metu yra 0). Tuo tarpu indukuotą įtampą lemia magnetinio srauto kitimo greitis. Taigi, esant tokiai pačiai įtampai vienam apsisukimui, kuo didesnis dažnis, tuo mažesnis reikalingas didžiausias magnetinis srautas. Tačiau, kaip minėta aukščiau, didžiausia magnetinio lauko intensyvumo vertė yra ribota. Todėl, sumažinus magnetinio srauto poreikį, geležies šerdies skerspjūvio plotas gali būti sumažintas. Aukščiau pateiktoje analizėje daroma prielaida, kad viena įtampa yra tokia pati. O įtampa vienam apsisukimui yra susijusi su galia. Todėl darant tokią pat galią. Jei galia mažesnė, srovė irgi mažesnė, o leistinas laidas plonesnis, o varža šiek tiek didesnė, galima padidinti apsisukimų skaičių. Tokiu būdu taip pat sumažinama įtampa vienam apsisukimui, o tai taip pat gali sumažinti magnetinio srauto poreikį. Tada sumažinkite garsumą. Be to, aukščiau pateikta analizė daro prielaidą, kad medžiaga yra pastovi, tai yra, soties magnetinio lauko stiprumas yra pastovus. Žinoma, jei naudojamos medžiagos, turinčios didesnį soties magnetinio lauko stiprumą, tūrį taip pat galima sumažinti. Žinome, kad, palyginti su tokio pat dydžio transformatoriais prieš dešimtmečius, šiais laikais transformatoriai turi daug mažesnius tūrius, nes dabar juose naudojamos naujos geležinės šerdies medžiagos.
Pagal Maksvelo lygtį transformatoriaus ritėje indukuota elektrovaros jėga E yra
Tai yra, magnetinio srauto tankio B kitimo greičio per N laido posūkius integralas, kurio plotas yra Ac.
Transformatoriams indukuota elektrovaros jėga E pirminėje transformatoriaus pusėje ir įtampa U, taikoma įėjimo pusėje, gali būti laikomos tiesiniu ryšiu. Darant prielaidą, kad U amplitudė transformatoriaus įėjimo pusėje išlieka nepakitusi, galima laikyti, kad E amplitudė taip pat išlieka nepakitusi.
Be to, yra nustatyta viršutinė kiekvieno tipo magnetinio šerdies magnetinio srauto tankio B riba. Aukšto dažnio įrenginiuose naudojamas feritas yra maždaug kelios dešimtosios Tesla, o geležies šerdies, naudojamos maitinimo dažnio programoms, lygis yra šiek tiek didesnis nei vienas, su nedideliu skirtumu.
Todėl, kai dažnis didėja, magnetinio srauto tankio kitimo greitis dB/dt kiekvieno ciklo metu žymiai padidėja, jei didžiausias magnetinio srauto tankio B pokytis nėra reikšmingas. Todėl galima naudoti mažesnę Ac arba N, kad būtų pasiekta tokia pati indukuota elektrovaros jėga E. Ac sumažėjimas reiškia magnetinės šerdies skerspjūvio ploto sumažėjimą; N sumažėjimas reiškia, kad gali būti sumažintas tuščio magnetinės šerdies lango plotas, o tai gali padėti pasiekti mažesnį magnetinės šerdies tūrį. Aukšto dažnio transformatoriaus skerspjūvio plotas yra mažesnis, o ritės apsisukimų skaičius mažėja, todėl tūris yra mažesnis.
Perjungiamojo maitinimo šaltinio reguliavimo vamzdis veikia prisotintoje ir išjungtoje būsenoje, todėl šilumos generavimas yra mažas ir efektyvumas yra didelis. AC/DC perjungiamiems maitinimo šaltiniams nereikia naudoti didelių galios dažnio transformatorių. Tačiau perjungiamojo maitinimo šaltinio nuolatinės srovės išvestis turės didelių bangų. Be to, dėl didelių didžiausių impulsų trukdžių, atsirandančių veikiant perjungimo tranzistorius, taip pat būtina filtruoti maitinimo šaltinį grandinėje, kad būtų pagerinta maitinimo kokybė. Santykinai kalbant, linijiniai maitinimo šaltiniai minėtų defektų neturi, o jų bangavimas gali būti labai mažas.
