Lülitustoiteallika koostise põhimõte + lülitusskeemide analüüs (2. osa)

(A) Lülitustoiteallika koostise põhimõte

1.1 Sisendlülitus

Lineaarne filtriahel, liigpingevoolu summutamise ahel, alaldi ahel.
Funktsioon: teisendab sisendvõrgu vahelduvvoolu toiteallika nõuetele vastavaks lülitustoiteallika alalisvoolu sisendtoiteallikaks.
1.1.1 Lineaarne filtriahel
Summuta harmoonilised ja müra
1.1.2 Pingefiltri ahel
Summuta võrgust tuleva liigvool
1.1.3 Alaldi ahel
Teisendage vahelduvvoolu alalisvooluks
Neid on kahte tüüpi: kondensaatori sisendi tüüp ja õhuklapi pooli sisendi tüüp. Enamik lülitustoiteallikaid on esimesed

1.2 Teisendusahel

Sisaldab lülitusahelat, väljundi isolatsiooni (muunduri) ahelat jne. See on peamine kanallülitustoiteallikasteisendamine ning lõpetab tükeldamise modulatsiooni ja toiteallika lainekuju väljundi võimsusega.
Selle taseme lülitustoitetoru on selle põhiseade.

1.2.1 Lülitusahel
Sõidurežiim: ise ergastatud, väliselt põnevil
Teisendusahel: isoleeritud, isoleerimata, resonants
Toiteseadmed: kõige sagedamini kasutatavad on GTR, MOSFET, IGBT
Modulatsioonirežiim: PWM, PFM ja hübriid. PWM on kõige sagedamini kasutatav.
1.2.2 Konverteri väljund
Jaotatud võllivabaks ja võlliga. Poollainealalduse ja voolu kahekordistava alalduse jaoks pole võlli vaja. Täislaine jaoks on võll vajalik.

1.3 Juhtahel

Väljundpinge reguleerimiseks andke ajami vooluringile moduleeritud ristkülikukujulisi impulsse.

Võrdlusahel: esitage võrdluspinge. Näiteks paralleelviide LM358, AD589, seeriaviide AD581, REF192 jne.

Proovivõtuahel: võtke kogu väljundpinge või osa sellest.

Võrdlusvõimendus: võrrelge diskreetimissignaali võrdlussignaaliga, et genereerida veasignaal toiteallika PM-ahela juhtimiseks.

V/F konversioon: teisendage veapinge signaal sagedussignaaliks.

Ostsillaator: genereerib kõrgsageduslikku võnkelainet

Põhiajami ahel: teisendage moduleeritud võnkesignaal sobivaks juhtsignaaliks, et juhtida lüliti toru põhja.

1.4 Väljundlülitus

Parandamine ja filtreerimine
Alaldage väljundpinge pulseerivaks alalisvooluks ja tasandage see madala pulsatsiooniga alalispingeks. Väljundi alaldustehnoloogial on nüüd poollaine, täislaine, püsivõimsus, voolu kahekordistamine, sünkroonne ja muud alaldusmeetodid.

(B) Erinevate topoloogiliste toiteallikate analüüs

2.1 Buck converter
Buck circuit: Buck chopper, sisendi ja väljundi polaarsus on samad.
Kuna induktiivpooli laengu ja tühjenemise volt-sekund korrutis on püsiolekus võrdne, siis sisendpinge Ui, väljundpinge Uo; seega:
(Ui-Uo)ton=Uotoff
Uiton-Uoton=Uo*toff
Ui*ton=Uo(ton+toff)
Uo/Ui=ton/(ton+toff)=▲
See tähendab, et sisend- ja väljundpinge suhe on järgmine:
Uo/Ui=▲ (töötsükkel)

Buck-ahela topoloogia

Kui lüliti on sisse lülitatud, filtreeritakse sisendvõimsus L induktiivpooli ja C kondensaatoriga, et anda voolu koormuse otsa; kui lüliti on välja lülitatud, jätkab L induktiivpool voolamist läbi dioodi, et hoida koormusvoolu pidev. Töötsükli tõttu ei ületa väljundpinge sisendvõimsuse pinget.

2.2 Boost Converter
Võimendusahel: võimendushakkuri, sisendi ja väljundi polaarsus on samad.
Sama meetodit kasutades, vastavalt põhimõttele, et induktiivpooli L laadimise ja tühjenemise volt-sekund korrutis on püsiolekus võrdne, saab tuletada pinge seose: Uo/Ui=1/(1-▲）

Võimendusahela topoloogia

Lüliti toru Q1 ja selle ahela koormus on ühendatud paralleelselt. Kui lüliti toru on sisse lülitatud, läbib vool laine tasandamiseks induktiivpooli L1 ja toiteallikas laeb induktiivpooli L1. Kui lüliti toru on välja lülitatud, tühjendub induktiivpool L koormusele ja toiteallikale ning väljundpingeks on sisendpinge Ui+UL, seega on sellel võimendusefekt.

2.3 Flyback-muundur

Buck-Boost Circuit: Boost/Buck Chopper, sisendi ja väljundi polaarsus on vastupidised ning induktiivpool edastatakse.
Pinge suhe: Uo/Ui=-▲/(1-▲）

Buck-Boost Circuit Topology

Kui S on sisse lülitatud, laeb koormustoiteallikas ainult induktiivpooli. Kui S on välja lülitatud, tühjendatakse toiteallikas koormusele läbi induktiivpooli, et saavutada jõuülekanne.
Seetõttu on L induktiivpool siin energia edastamise seade.

(C) Rakendusväljad

Lülitustoiteahela eelisteks on kõrge efektiivsus, väike suurus, kerge kaal ja stabiilne väljundpinge, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt side, arvutite, tööstusautomaatika, kodumasinate ja muudes valdkondades. Näiteks arvutivaldkonnas on lülitustoiteallikast saanud arvuti toiteallika peavool, mis võib tagada arvutiseadmete stabiilse töö; uue energia vallas mängib olulist rolli ka lülitustoiteallikas kui seade, mis suudab energiat stabiilselt muundada.

Lühidalt öeldes on lülitustoiteahel tõhus ja töökindel võimsuse muundamise ahel. Selle tööpõhimõte seisneb peamiselt sisendelektrienergia muutmises stabiilseks ja usaldusväärseks alalisvoolu väljundiks kõrgsagedusliku lülitusmuunduse ja alaldusfiltrimise kaudu.