สวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลาย 180W

กำลังไฟของแหล่งจ่ายไฟประมาณ 180 W แรงดันเอาต์พุตคือ 2x25 V ที่กระแสโหลด 3.5 A ช่วงระลอกคลื่นที่กระแสโหลด 3.5 A ไม่เกิน 10% สำหรับความถี่การแปลง 100 Hz และ 2% สำหรับความถี่ 27 kHz ความต้านทานเอาต์พุตไม่เกิน 0.6 โอห์ม ขนาดบล็อก - 170x80x35 มม. น้ำหนัก - 450 กรัม

หลังจากการแก้ไขโดยไดโอดบริดจ์ VD1 แรงดันไฟหลักจะถูกกรองโดยตัวเก็บประจุ C1-C4 (ดูแผนภาพ) ตัวต้านทาน R1 จะจำกัดกระแสการชาร์จของตัวเก็บประจุตัวกรองที่ไหลผ่านไดโอดเรียงกระแสเมื่อเปิดเครื่อง แรงดันไฟฟ้าที่กรองจะถูกส่งไปยังตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นตามวงจรอินเวอร์เตอร์ฮาล์ฟบริดจ์โดยใช้ทรานซิสเตอร์ VT1, VT2 ตัวแปลงถูกโหลดด้วยขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลง T1 ซึ่งจะแปลงแรงดันไฟฟ้าและแยกเอาต์พุตของยูนิตออกจากแหล่งจ่ายไฟหลักในระบบไฟฟ้ากระแสสลับ ตัวเก็บประจุ C3 และ C4 ป้องกันการรบกวน RF จากแหล่งจ่ายไฟไม่ให้เข้าสู่เครือข่าย อินเวอร์เตอร์ฮาล์ฟบริดจ์จะแปลงแรงดันไฟฟ้าตรงเป็นแรงดันไฟฟ้าสลับรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีความถี่ 27 kHz Transformer T1 ได้รับการออกแบบเพื่อให้วงจรแม่เหล็กไม่อิ่มตัว โหมดการทำงานแบบสั่นได้เองนั้นรับประกันโดยวงจรป้อนกลับ ซึ่งแรงดันไฟฟ้าจะถูกลบออกจากขดลวด III ของหม้อแปลง T1 และจ่ายให้กับขดลวด I ของหม้อแปลงเสริม T2 ตัวต้านทาน R4 จำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ขดลวด I ของหม้อแปลง T2 ความถี่ในการแปลงขึ้นอยู่กับความต้านทานของตัวต้านทานนี้ภายในขีดจำกัด (ดูหมายเหตุท้ายหน้า) คุณสามารถอ่านรายละเอียดเกี่ยวกับการทำงานของคอนเวอร์เตอร์ที่มีหม้อแปลงที่ไม่อิ่มตัวได้

เพื่อให้แน่ใจว่าการเริ่มต้นตัวแปลงที่เชื่อถือได้และการทำงานที่เสถียรจึงใช้หน่วยเริ่มต้นซึ่งเป็นเครื่องกำเนิดการผ่อนคลายที่ใช้ทรานซิสเตอร์ VTZ ที่ทำงานในโหมดหิมะถล่ม เมื่อเปิดเครื่อง ตัวเก็บประจุ C5 จะเริ่มชาร์จผ่านตัวต้านทาน R5 และเมื่อแรงดันไฟฟ้าตกถึง 50...70 V ทรานซิสเตอร์ VTZ จะเปิดเหมือนหิมะถล่มและตัวเก็บประจุจะถูกคายประจุ พัลส์ปัจจุบันจะเปิดทรานซิสเตอร์ VT2 และเริ่มตัวแปลง

ติดตั้งทรานซิสเตอร์ VT1 และ VT2 บนแผงระบายความร้อนโดยมีพื้นที่ละ 50 ซม. 2 ไดโอด VD2-VD5 ยังติดตั้งแผ่นระบายความร้อนด้วย ไดโอดถูกประกบอยู่ระหว่างแผ่นดูราลูมินห้าแผ่นขนาดแต่ละแผ่นขนาด 40x30 มม. (แผ่นกลางสามแผ่นมีความหนา 2 มม. ส่วนแผ่นด้านนอกสองแผ่นหนา 3 มม.) ขันบรรจุภัณฑ์ทั้งหมดให้แน่นด้วยสกรู M3x30 สองตัวที่สอดผ่านรูในแผ่น เพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นปิดด้วยสกรู ให้วางท่อโพลีไวนิลคลอไรด์ไว้บนแผ่นเหล่านั้น

ลักษณะขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าสรุปไว้ในตาราง

หม้อแปลงไฟฟ้า		จำนวนรอบ		แกนแม่เหล็ก
				เฟอร์ไรต์ 2000NN, วงแหวน K31x18.5x7 สองวงติดกาวเข้าด้วยกัน
				เฟอร์ไรต์ 2000NN, แหวน K10x6x5

ลวดม้วน - PEV-2 การไขลาน I วางเท่าๆ กันตามความยาวของวงแหวน เพื่ออำนวยความสะดวกในการสตาร์ทคอนเวอร์เตอร์ ขดลวด III ของหม้อแปลง T1 ควรอยู่ในตำแหน่งที่ไม่มีขดลวด II (ดูรูป) ฉนวนระหว่างขดลวดในหม้อแปลงไฟฟ้าทำด้วยเทปผ้าเคลือบเงา ระหว่างขดลวด I และ II ของหม้อแปลง T1 มีฉนวนสามชั้นระหว่างขดลวดที่เหลือของหม้อแปลงจะเป็นชั้นเดียว
ตัวเก็บประจุ C3, C4 ในบล็อก - K73P-3; C1, C2 - K50-12; C5 - K73-11; S8,S9 - กม.-5; C6, C7 -- K52-2. ทรานซิสเตอร์ KT812A สามารถถูกแทนที่ด้วย KT812B, KT809A, KT704A-KT704V, ไดโอด KD213A ด้วย KD213B

แหล่งจ่ายไฟที่ประกอบอย่างถูกต้องมักไม่จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยน แต่ในบางกรณี อาจจำเป็นต้องเลือกทรานซิสเตอร์ VT3 หากต้องการตรวจสอบฟังก์ชันการทำงาน ให้ยกเลิกการเชื่อมต่อเอาต์พุตตัวส่งสัญญาณชั่วคราวและเชื่อมต่อกับขั้วลบของวงจรเรียงกระแสเครือข่าย แรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุ C5 ถูกสังเกตบนหน้าจอออสซิลโลสโคป - สัญญาณฟันเลื่อยที่มีการแกว่ง 20...50 V และความถี่หลายเฮิรตซ์ หากไม่มีแรงดันไฟฟ้าทางลาด จะต้องเปลี่ยนทรานซิสเตอร์

การใช้แหล่งพลังงานนี้ไม่ได้ช่วยลดความจำเป็นในการปิดกั้นวงจรกำลังเอาท์พุตของเครื่องขยายเสียงที่มีตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุดังกล่าวจะช่วยลดระดับการกระเพื่อมอีกด้วย

วรรณกรรม

1. วี. ซิบุลสกี้แหล่งจ่ายไฟที่ประหยัด วิทยุ, 2524, ฉบับที่ 10, หน้า. 56.
2. โรมาช อี. เอ็ม.แหล่งจ่ายไฟสำรองสำหรับอุปกรณ์วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ - ม.: วิทยุและการสื่อสาร, 2524
3. เบียร์ยูคอฟ เอส.แหล่งจ่ายไฟมิเตอร์ความถี่ดิจิตอล - วิทยุ 2524 ฉบับที่ 12, น. 54, 55.

ดี. บาราโบชกิน
วิทยุ 6/85

บันทึก

เมื่อเปิดแหล่งจ่ายไฟ ให้วัดความถี่การแปลง (ที่ขั้วของขดลวด II) - อาจต่ำกว่า 27 kHz อย่างมาก (เช่น 9 - 12 kHz) และถึงแม้ว่าอุปกรณ์จะทำงาน แต่ทรานซิสเตอร์กำลังก็จะล้มเหลวเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป การปรับความถี่ทำได้โดยตัวต้านทาน R4 นอกจากนี้ พิกัดอาจแตกต่างจากที่ระบุไว้ในแผนภาพหลายสิบโอห์ม
แหล่งจ่ายไฟที่กำหนดค่าอย่างถูกต้องใช้งานได้ดีที่โหลด 50 - 70% ทรานซิสเตอร์กำลังยังคงเย็นอยู่

คุณภาพเสียงนั้นขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของแหล่งพลังงานเกือบพอ ๆ กับตัวแอมพลิฟายเออร์เองและคุณไม่ควรละเลยในการผลิต มีคำอธิบายวิธีการคำนวณสำหรับหม้อแปลงมาตรฐานมากเกินพอ ดังนั้น ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายของสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายที่สามารถใช้ได้ไม่เฉพาะกับแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ TDA7293 (TDA7294) เท่านั้น แต่ยังใช้ได้กับเพาเวอร์แอมป์ 3H อื่นๆ ด้วย

พื้นฐานของหน่วยจ่ายไฟ (PSU) นี้คือไดรเวอร์ฮาล์ฟบริดจ์ที่มีออสซิลเลเตอร์ภายใน IR2153 (IR2155) ซึ่งออกแบบมาเพื่อควบคุมทรานซิสเตอร์เทคโนโลยี MOSFET และ IGBT ในการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง แผนภาพการทำงานของวงจรไมโครแสดงในรูปที่ 1 การพึ่งพาความถี่เอาต์พุตกับการจัดอันดับของห่วงโซ่ไดรฟ์ RC ในรูปที่ 2 วงจรไมโครให้การหยุดชั่วคราวระหว่างพัลส์ของสวิตช์ "บน" และ "ล่าง" สำหรับ 10% ของระยะเวลาพัลส์ ซึ่งช่วยให้คุณไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับกระแส "ผ่าน" ในส่วนกำลังของตัวแปลง

ข้าว. 1

ข้าว. 2

การใช้งานจริงของแหล่งจ่ายไฟจะแสดงในรูปที่ 3 เมื่อใช้วงจรนี้คุณสามารถสร้างแหล่งจ่ายไฟที่มีกำลังตั้งแต่ 100 ถึง 500 W คุณจะต้องเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุตัวกรองพลังงานหลัก C2 ตามสัดส่วนเท่านั้นและใช้ หม้อแปลงไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน TV2

ข้าว. 1

ความจุของตัวเก็บประจุ C2 ถูกเลือกในอัตรา 1...1.5 µF ต่อ 1 W ของกำลังเอาต์พุต ตัวอย่างเช่น เมื่อผลิตแหล่งจ่ายไฟ 150 W ควรใช้ตัวเก็บประจุขนาด 150...220 µF ไดโอดบริดจ์ของแหล่งจ่ายไฟหลัก VD สามารถใช้งานได้ตามตัวเก็บประจุกรองของแหล่งจ่ายไฟหลักที่ติดตั้งไว้ โดยมีความจุสูงถึง 330 µF สามารถใช้ไดโอดบริดจ์ได้ 4...6 A เช่น RS407 หรือ RS607 ด้วยความจุของตัวเก็บประจุที่ 470... 680 μF จึงจำเป็นต้องมีไดโอดบริดจ์ที่ทรงพลังกว่านี้ เช่น RS807, RS1007
เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้าได้เป็นเวลานาน แต่ทุกคนไม่จำเป็นต้องเจาะลึกทฤษฎีการคำนวณเชิงลึกเป็นเวลานานเกินไป ดังนั้น การคำนวณตามหนังสือของ Eranosyan สำหรับขนาดมาตรฐานยอดนิยมของวงแหวนเฟอร์ไรต์ M2000NM1 จึงสรุปได้ง่ายๆ ในตารางที่ 1
ดังที่เห็นได้จากตาราง กำลังโดยรวมของหม้อแปลงไฟฟ้าไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับขนาดของแกนกลางเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความถี่ในการแปลงด้วย การสร้างหม้อแปลงสำหรับความถี่ต่ำกว่า 40 kHz นั้นไม่มีเหตุผลมากนัก - ฮาร์โมนิคสามารถสร้างสัญญาณรบกวนที่ผ่านไม่ได้ในช่วงเสียง ไม่อนุญาตให้ผลิตหม้อแปลงสำหรับความถี่ที่สูงกว่า 100 kHz อีกต่อไป เนื่องจากการทำความร้อนเฟอร์ไรต์ M2000NM1 ได้เองโดยกระแสไหลวน ตารางแสดงข้อมูลเกี่ยวกับขดลวดปฐมภูมิ ซึ่งสามารถคำนวณอัตราส่วนรอบ/โวลต์ได้อย่างง่ายดาย จากนั้นการคำนวณจำนวนรอบที่จำเป็นสำหรับแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตหนึ่งๆ ก็ไม่ใช่เรื่องยาก ควรสังเกตว่าแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดปฐมภูมิคือ 155 V - แรงดันไฟหลัก 220 V หลังจากวงจรเรียงกระแสและตัวกรองการปรับให้เรียบจะเป็น 310 V DC วงจรเป็นแบบกึ่งบริดจ์ดังนั้นครึ่งหนึ่งของค่านี้จะถูกนำไปใช้กับ ขดลวดหลัก ควรจำไว้ว่ารูปร่างของแรงดันไฟขาออกจะเป็นสี่เหลี่ยมดังนั้นหลังจากวงจรเรียงกระแสและตัวกรองการปรับให้เรียบค่าแรงดันไฟฟ้าจะไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากที่คำนวณได้
เส้นผ่านศูนย์กลางของสายไฟที่ต้องการคำนวณจากอัตราส่วน 5 A ต่อ 1 ตารางมม. ของหน้าตัดลวด นอกจากนี้ควรใช้ลวดหลายเส้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าลวดที่หนากว่าเส้นเดียว ข้อกำหนดนี้ใช้กับตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดที่มีความถี่การแปลงสูงกว่า 10 kHz เนื่องจากผลกระทบของผิวหนัง - การสูญเสียภายในตัวนำ - เริ่มส่งผลกระทบแล้ว เนื่องจากที่ความถี่สูง กระแสไฟฟ้าจะไม่ไหลข้ามส่วนตัดขวางทั้งหมดอีกต่อไป แต่ไปตาม พื้นผิวของตัวนำ และยิ่งความถี่สูงเท่าใด การสูญเสียเอฟเฟกต์ในตัวนำหนาก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นจึงไม่แนะนำให้ใช้ตัวนำที่หนากว่า 1 มม. ในคอนเวอร์เตอร์ที่มีความถี่การแปลงสูงกว่า 30 kHz คุณควรใส่ใจกับการวางขั้นตอนของขดลวดด้วย - การวางขั้นตอนที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้สวิตช์ไฟเสียหายหรือลดประสิทธิภาพของตัวแปลง แต่ลองกลับไปที่แหล่งจ่ายไฟที่แสดงในรูปที่ 3 พลังงานขั้นต่ำของแหล่งจ่ายไฟนี้แทบไม่ จำกัด ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างแหล่งจ่ายไฟที่ 50 W หรือน้อยกว่า ขีดจำกัดกำลังบนถูกจำกัดด้วยคุณสมบัติบางอย่างของฐานองค์ประกอบ
เพื่อให้ได้กำลังที่สูงขึ้น จำเป็นต้องใช้ทรานซิสเตอร์ MOSFET ที่ทรงพลังมากขึ้น และยิ่งทรานซิสเตอร์มีพลังมากเท่าใด ความจุของเกตก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น หากความจุเกตของทรานซิสเตอร์กำลังค่อนข้างสูง จำเป็นต้องใช้กระแสไฟฟ้าจำนวนมากในการชาร์จและคายประจุ กระแสของทรานซิสเตอร์ควบคุม IR2153 มีขนาดค่อนข้างเล็ก (200 mA) ดังนั้นไมโครเซอร์กิตนี้ไม่สามารถควบคุมทรานซิสเตอร์กำลังที่ทรงพลังเกินไปที่ความถี่การแปลงสูง
จากที่กล่าวข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่ากำลังขับสูงสุดของตัวแปลงที่ใช้ IR2153 ต้องไม่เกิน 500...600 W ที่ความถี่การแปลง 50...70 kHz เนื่องจากการใช้ทรานซิสเตอร์กำลังที่ทรงพลังกว่าที่ ความถี่เหล่านี้ลดความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ลงอย่างมาก รายการทรานซิสเตอร์ที่แนะนำสำหรับสวิตช์ไฟ VT1, VT2 ที่มีคุณสมบัติโดยย่อสรุปไว้ในตารางที่ 2
ไดโอดเรียงกระแสของวงจรจ่ายไฟทุติยภูมิต้องมีเวลาฟื้นตัวสั้นที่สุดและมีแรงดันไฟฟ้าสำรองอย่างน้อยสองเท่าและกระแสสามเท่า ข้อกำหนดล่าสุดได้รับการพิสูจน์ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำตัวเองเพิ่มขึ้นของหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นจำนวน 20...50% ของแอมพลิจูดแรงดันเอาต์พุต ตัวอย่างเช่น ด้วยแหล่งจ่ายไฟสำรองที่ 100 V แอมพลิจูดของพัลส์การเหนี่ยวนำตัวเองสามารถเป็น 120... 150 V และแม้ว่าระยะเวลาของพัลส์จะสั้นมาก แต่ก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดการพังทลายใน ไดโอดเมื่อใช้ไดโอดที่มีแรงดันย้อนกลับ 150 โวลต์จำเป็นต้องมีกระแสสำรองสามเท่าเพื่อให้ไดโอดไม่ล้มเหลวในขณะที่เปิดเครื่องเนื่องจากความจุของตัวเก็บประจุตัวกรองพลังงานรองค่อนข้างสูงและกระแสค่อนข้างเล็ก จะต้องเรียกเก็บเงินจากพวกเขา ไดโอดที่เหมาะสมที่สุด VD4-VD11 สรุปไว้ในตารางที่ 3

ไม่ควรเพิ่มความจุของตัวกรองกำลังรอง (C11, C12) มากเกินไปเนื่องจากการแปลงจะดำเนินการที่ความถี่สูงพอสมควร เพื่อลดระลอกคลื่น การใช้ความจุขนาดใหญ่ในวงจรไฟฟ้าหลักมีความสำคัญมากกว่าและคำนวณกำลังของหม้อแปลงไฟฟ้าอย่างถูกต้อง ในวงจรทุติยภูมิ ตัวเก็บประจุ 1,000 μF ต่อแขนค่อนข้างเพียงพอสำหรับเครื่องขยายเสียงที่มีกำลังสูงถึง 100 W (ตัวเก็บประจุแหล่งจ่ายไฟที่ติดตั้งบนบอร์ด UMZCH จะต้องมีอย่างน้อย 470 μF) และ 4700 μF สำหรับเครื่องขยายเสียง 500 W แผนภาพวงจรแสดงเวอร์ชันของวงจรเรียงกระแสแหล่งจ่ายไฟสำรองซึ่งสร้างจากไดโอด Schottky และติดตั้งแผงวงจรพิมพ์ไว้ข้างใต้ (รูปที่ 4) ไดโอด VD12, VD13 ใช้เป็นวงจรเรียงกระแสสำหรับพัดลมระบายความร้อนแบบบังคับของแผงระบายความร้อน ไดโอด VD14-VD17 ใช้เป็นวงจรเรียงกระแสสำหรับแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำ (ปรีแอมป์, ระบบควบคุมโทนเสียงที่ใช้งานอยู่ ฯลฯ ) รูปเดียวกันนี้แสดงภาพวาดตำแหน่งของชิ้นส่วนและแผนภาพการเชื่อมต่อ ตัวแปลงมีการป้องกันการโอเวอร์โหลดที่ทำกับหม้อแปลงกระแส TV1 ซึ่งประกอบด้วยวงแหวน K20x12x6 ของเฟอร์ไรต์ M2000 และมีขดลวดปฐมภูมิ 3 รอบ (หน้าตัดจะเหมือนกับขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังและ 3 รอบของขดลวดทุติยภูมิ ขดลวดพันด้วยลวดคู่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.2.. .0.3 มม. หากมีโอเวอร์โหลดแรงดันไฟฟ้าที่ขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง TV1 จะเพียงพอที่จะเปิดไทริสเตอร์ VS1 และจะเปิดขึ้นโดยปิดแหล่งจ่ายไฟ ไปที่ชิป IR2153 จึงหยุดการทำงาน เกณฑ์การป้องกันจะถูกปรับโดยตัวต้านทาน R8 การปรับค่าจะทำได้โดยไม่ต้องโหลดโดยเริ่มจากความไวสูงสุดและบรรลุการเริ่มต้นที่เสถียรของตัวแปลง ช่วงเวลาของการเริ่มต้นตัวแปลง จะมีการโหลดสูงสุดเนื่องจากจำเป็นต้องชาร์จความจุของตัวกรองพลังงานรองและโหลดในส่วนกำลังของตัวแปลงจะสูงสุด

เกี่ยวกับรายละเอียดที่เหลือ: ตัวเก็บประจุ C5 - ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม 0.33... 1 µF 400V; ตัวเก็บประจุ C9, C10 - ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม 0.47...2.2 µF อย่างน้อย 250V; ตัวเหนี่ยวนำ L1...L3 ทำจากวงแหวนเฟอร์ไรต์ K20x12x6 M2000 และพันด้วยลวดขนาด 0.8...1.0 มม. จนกระทั่งเต็มแล้วหมุนเป็นชั้นเดียว C14, C15 - ฟิล์ม 0.33...2.2 µF สำหรับแรงดันไฟฟ้าอย่างน้อย 100 V พร้อมแรงดันเอาต์พุตสูงถึง 80 V; ตัวเก็บประจุ C1, C4, C6, C8 สามารถเป็นเซรามิกประเภท K10-73 หรือ K10-17 C7 อาจเป็นเซรามิกก็ได้ แต่ฟิล์ม เช่น K73-17 จะดีกว่า

นักวิทยุสมัครเล่นหลายคนสนใจว่าแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งทำงานอย่างไรและมีกลไกอะไรบ้าง มาดูตัวอย่างบล็อกจากเครื่องเล่นดีวีดี BBK DV811X กันดีกว่า เลือกบล็อกนี้เนื่องจากส่วนประกอบทั้งหมดของวงจรเป็นอิสระ ใส และไม่เติมกาว สิ่งนี้จะช่วยให้ผู้เริ่มต้นเข้าใจวิธีการทำงานได้อย่างมาก สำหรับการเปรียบเทียบ แหล่งจ่ายไฟแล็ปท็อปทั่วไป เป็นการยากที่จะเข้าใจได้ทันทีว่าอะไรอยู่ที่นี่และที่ไหน
เพื่ออธิบายประเด็นทั้งหมดให้ชัดเจน เราจะสร้างแผนผัง เราจะแจ้งให้คุณทราบอย่างง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เกี่ยวกับแต่ละองค์ประกอบ เหตุใดจึงอยู่ที่นั่น และฟังก์ชันใดที่องค์ประกอบนั้นทำหน้าที่

พิจารณาหลักทั่วไปของการทำงานของอุปกรณ์จ่ายไฟ
สำหรับผู้เริ่มต้น เชิงเส้น

ในนั้นแรงดันไฟหลักจะถูกส่งไปยังหม้อแปลงซึ่งจะลดระดับลงหลังจากนั้นจะมีวงจรเรียงกระแสตัวกรองและตัวปรับความเสถียร หม้อแปลงในบล็อกดังกล่าวมีขนาดใหญ่และส่วนใหญ่มักพบการใช้งานในแหล่งจ่ายไฟในห้องปฏิบัติการและเครื่องขยายเสียง

ตอนนี้กำลังเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟ มีการแก้ไขแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์ หลังจากนั้นแรงดันตรงจะถูกแปลงเป็นพัลส์ที่มีความถี่สูงกว่าซึ่งจะถูกป้อนเข้ากับหม้อแปลงความถี่สูง แรงดันไฟฟ้าจะถูกลบออกจากขดลวดเอาต์พุตและแก้ไข จากนั้นจะถูกป้อนผ่านวงจรป้อนกลับไปยังพัลส์เชปเปอร์ เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตให้คงที่โดยการปรับระยะเวลาหรือรอบการทำงานของพัลส์ ส่วนที่ถูกแก้ไขจะถูกกรองเพื่อให้ได้ค่าที่เสถียร
อธิบายวงจร
ขั้วต่อใช้พลังงานจากเครือข่าย 220 โวลต์และปุ่มเปิดปิดและเราเห็นฟิวส์ เมื่อกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านฟิวส์เกินเกณฑ์ที่กำหนดฟิวส์จะไหม้และตัดการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟจากเครือข่าย ต่อไปเราจะเห็นเครื่องป้องกันไฟกระชาก

ประกอบด้วยตัวเก็บประจุสองตัวและโช้คป้องกันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า
ลองดูวงจรทั่วไปของตัวกรองนี้ อุปกรณ์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่ติดตั้งตัวกรองดังกล่าว ประกอบด้วยตัวเก็บประจุ 2 X และโช้ค EMI เหล่านี้เป็นตัวเก็บประจุที่ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก สามารถทนต่อแรงดันไฟกระชากได้สูงถึงหลายกิโลโวลต์ และทำจากวัสดุที่ไม่ติดไฟ สำหรับการป้องกันสัญญาณรบกวนเฟสที่เกิดขึ้นระหว่างเฟสและเป็นกลาง นี่เป็นเส้นทางที่สั้นที่สุดในการติดตาม ซึ่งหมายความว่าจะป้องกันการรบกวนเครือข่ายจากการเข้าสู่แหล่งจ่ายไฟ และด้วยเหตุนี้ สัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟไม่ให้เข้าสู่เครือข่าย
เมื่อพูดถึงโช้คป้องกัน EMI มีหลายประเภท แต่โดยทั่วไป จะเป็นคอยล์พันบนแกนเฟอร์ไรต์ การรบกวนจะทำให้เกิดกระแสสัญญาณต่างๆ เพื่อชดเชยซึ่งกันและกัน ควรเพิ่มสิ่งอื่นเกี่ยวกับการรบกวนในโหมดทั่วไป - ระหว่างเฟสกับตัวเรือนหรือระหว่างความเป็นกลางกับตัวเรือน เพื่อชดเชยการรบกวนดังกล่าว มักใช้สิ่งที่เรียกว่าตัวเก็บประจุ Y ในกรณีที่เหนื่อยหน่ายพวกเขาจะเปิดอย่างแน่นอน อีกทั้งยังทนทานต่อแรงดันไฟกระชากอีกด้วย ตัวเก็บประจุคู่ดังกล่าวเชื่อมต่อระหว่างสายเครือข่ายและตัวเครื่อง และตัวเรือนก็เชื่อมต่อกับกราวด์

หากไม่มีการต่อสายดินในเต้ารับของคุณ ตัวอุปกรณ์จะดึงแรงดันไฟฟ้าประมาณ 110 โวลต์โดยใช้กระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย แหล่งจ่ายไฟนี้จัดให้มีที่นั่งสำหรับตัวเก็บประจุเหล่านี้

แต่ผู้ผลิตจัดหาสายเครือข่ายโดยไม่ต่อสายดิน ดังนั้นจึงไม่มีประเด็นในตัวเก็บประจุเหล่านี้ในกรณีนี้ หลังจากตัวกรองหลักจะมีไดโอดบริดจ์ที่ทำจากไดโอด 4 1n 4007 แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขจะถูกส่งไปยังตัวเก็บประจุ มันทำให้รูปร่างของมันเรียบขึ้น ตัวเก็บประจุในกรณีนี้คือ 22 ไมโครฟารัด 400 โวลต์ แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวเก็บประจุควรอยู่ที่ประมาณ 290-300 โวลต์ ตอนนี้เราต้องแปลงมันเป็นรถไฟพัลส์ความถี่สูง ก่อนอื่นเรามาดูกันว่านี่คือไมโครวงจรชนิดใด ทำเครื่องหมาย dh321 มาดูกันว่าตัวแปลงดังกล่าวมีโครงสร้างโดยทั่วไปอย่างไร

เครื่องคิดเลขออนไลน์: http://cxem.net/calc/divider_calc.php

คำถามเกี่ยวกับการสลับแหล่งจ่ายไฟ: http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=1480

หรือสร้างขดลวดคุณสามารถประกอบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งด้วยมือของคุณเองซึ่งต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้าเพียงไม่กี่รอบ

ในกรณีนี้ จำเป็นต้องใช้ชิ้นส่วนจำนวนเล็กน้อย และงานจะแล้วเสร็จภายใน 1 ชั่วโมง ในกรณีนี้จะใช้ชิป IR2151 เป็นพื้นฐานสำหรับแหล่งจ่ายไฟ

สำหรับงานคุณจะต้องมีวัสดุและชิ้นส่วนดังต่อไปนี้:

1. เทอร์มิสเตอร์พีทีซีประเภทใด ๆ.
2. คู่ของตัวเก็บประจุซึ่งเลือกด้วยการคำนวณ 1 μF เวลา 1 ว. เมื่อสร้างการออกแบบเราเลือกตัวเก็บประจุเพื่อให้มีกำลังไฟ 220 วัตต์
3. การประกอบไดโอดประเภท "แนวตั้ง"
4. ไดรเวอร์ประเภท IR2152, IR2153, IR2153D.
5. ทรานซิสเตอร์สนามผลประเภทIRF740,IRF840. คุณสามารถเลือกตัวอื่นได้หากพวกเขามีตัวบ่งชี้แนวต้านที่ดี
6. หม้อแปลงไฟฟ้าสามารถนำมาจากหน่วยระบบคอมพิวเตอร์เก่าได้
7. ไดโอดติดตั้งที่เต้าเสียบแนะนำให้นำมาจากตระกูล HER

นอกจากนี้ คุณจะต้องมีเครื่องมือดังต่อไปนี้:

1. หัวแร้งและวัสดุสิ้นเปลือง
2. ไขควงและคีม
3. แหนบ.

นอกจากนี้อย่าลืมเกี่ยวกับความต้องการแสงสว่างที่ดีที่ไซต์งาน

คำแนะนำทีละขั้นตอน

แผนภูมิวงจรรวม
โครงการโครงสร้าง

การประกอบจะดำเนินการตามแผนภาพวงจรที่วาดไว้ ไมโครวงจรถูกเลือกตามลักษณะของวงจร

การประกอบดำเนินการดังนี้:

1. ที่ทางเข้าติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ PTC และไดโอดบริดจ์
2. แล้ว, ติดตั้งคาปาซิเตอร์ 1 คู่
3. ไดรเวอร์จำเป็นในการควบคุมการทำงานของประตูของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม หากไดรเวอร์มีดัชนี D ที่ส่วนท้ายของเครื่องหมาย ก็ไม่จำเป็นต้องติดตั้ง FR107
4. ทรานซิสเตอร์สนามผลติดตั้งโดยไม่ทำให้หน้าแปลนสั้นลง เมื่อติดเข้ากับหม้อน้ำให้ใช้ปะเก็นและแหวนรองฉนวนพิเศษ
5. หม้อแปลงไฟฟ้าติดตั้งพร้อมสายสั้น
6. เอาต์พุตเป็นไดโอด

องค์ประกอบทั้งหมดได้รับการติดตั้งในตำแหน่งที่กำหนดบนบอร์ดและบัดกรีที่ด้านหลัง

การตรวจสอบ

ในการประกอบแหล่งจ่ายไฟอย่างถูกต้อง คุณต้องระมัดระวังในการติดตั้งองค์ประกอบขั้ว และคุณควรระมัดระวังเมื่อทำงานกับแรงดันไฟฟ้าหลักด้วย หลังจากถอดปลั๊กออกจากแหล่งจ่ายไฟแล้ว ไม่ควรมีแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายเหลืออยู่ในวงจร หากประกอบถูกต้องแล้ว ไม่ต้องปรับแต่งเพิ่มเติม

คุณสามารถตรวจสอบการทำงานที่ถูกต้องของแหล่งจ่ายไฟได้ดังนี้:

1. เราเชื่อมต่อกับวงจรเอาต์พุตของหลอดไฟคือ 12 โวลต์ เป็นต้น ในการสตาร์ทระยะสั้นครั้งแรก ควรเปิดไฟไว้ นอกจากนี้คุณควรคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าองค์ประกอบทั้งหมดไม่ควรร้อนขึ้น หากมีสิ่งใดเกิดความร้อน แสดงว่าประกอบวงจรไม่ถูกต้อง
2. ในการเริ่มต้นครั้งที่สองเราวัดค่าปัจจุบันโดยใช้เครื่องทดสอบ ปล่อยให้เครื่องทำงานเป็นระยะเวลาเพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีองค์ประกอบความร้อน

นอกจากนี้ จะเป็นประโยชน์ในการตรวจสอบองค์ประกอบทั้งหมดโดยใช้เครื่องทดสอบว่ามีกระแสไฟฟ้าสูงหรือไม่หลังจากปิดเครื่อง

1. ดังที่กล่าวไปแล้วการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะขึ้นอยู่กับผลป้อนกลับ วงจรที่พิจารณาไม่จำเป็นต้องมีองค์กรพิเศษในการตอบรับและตัวกรองพลังงานต่างๆ
2. ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการเลือกทรานซิสเตอร์แบบสนามแม่เหล็กในกรณีนี้ แนะนำให้ใช้ IR FET เนื่องจากมีชื่อเสียงในด้านความละเอียดความร้อน ตามที่ผู้ผลิตระบุว่าสามารถทำงานได้อย่างเสถียรถึง 150 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตามในวงจรนี้พวกมันจะไม่ร้อนมากนักซึ่งเรียกได้ว่าเป็นคุณสมบัติที่สำคัญมาก
3. หากทรานซิสเตอร์ร้อนขึ้นอย่างต่อเนื่องควรติดตั้งระบบระบายความร้อนแบบแอคทีฟ ตามกฎแล้วจะมีแฟนเป็นตัวแทน

ข้อดีและข้อเสีย

ตัวแปลงพัลส์มีข้อดีดังต่อไปนี้:

1. อัตราสูงค่าสัมประสิทธิ์เสถียรภาพช่วยให้คุณสามารถจัดเตรียมสภาวะพลังงานที่ไม่เป็นอันตรายต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน
2. พิจารณาการออกแบบแล้วมีอัตราประสิทธิภาพสูง เวอร์ชันสมัยใหม่มีตัวเลขนี้อยู่ที่ 98% นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการสูญเสียลดลงเหลือน้อยที่สุดตามที่เห็นได้จากความร้อนต่ำของบล็อก
3. ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตขนาดใหญ่- หนึ่งในคุณสมบัติอันเนื่องมาจากการออกแบบดังกล่าวได้แพร่กระจายไป ในเวลาเดียวกันประสิทธิภาพไม่ได้ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้กระแสอินพุท มันเป็นภูมิคุ้มกันต่อตัวบ่งชี้แรงดันไฟฟ้าที่ช่วยให้คุณยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากการกระโดดของตัวบ่งชี้แรงดันไฟฟ้าเป็นเรื่องปกติในเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟในประเทศ
4. ความถี่อินพุตส่งผลกระทบต่อการทำงานขององค์ประกอบอินพุตของโครงสร้างเท่านั้น
5. ขนาดและน้ำหนักขนาดเล็กยังรับผิดชอบต่อความนิยมอันเนื่องมาจากการแพร่กระจายของอุปกรณ์พกพาและพกพา ท้ายที่สุดเมื่อใช้บล็อกเชิงเส้นน้ำหนักและขนาดจะเพิ่มขึ้นหลายครั้ง
6. องค์กรของการควบคุมระยะไกล
7. ต้นทุนที่ต่ำกว่า

นอกจากนี้ยังมีข้อเสีย:

1. ความพร้อมใช้งานการรบกวนของชีพจร
2. ความจำเป็นรวมไว้ในวงจรตัวชดเชยตัวประกอบกำลัง
3. ความซับซ้อนการควบคุมตนเอง
4. ความน่าเชื่อถือน้อยลงเนื่องจากความซับซ้อนของโซ่
5. ผลที่ตามมาอย่างรุนแรงเมื่อองค์ประกอบวงจรอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบล้มเหลว

เมื่อสร้างการออกแบบด้วยตัวเองคุณควรคำนึงว่าข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของผู้ใช้ไฟฟ้าได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องจัดให้มีการป้องกันในระบบ

คุณสมบัติการออกแบบและการใช้งาน

เมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติการทำงานของหน่วยพัลส์สามารถสังเกตได้ดังต่อไปนี้:

1. ตอนแรกแรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้รับการแก้ไข
2. แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้วขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์และคุณสมบัติของโครงสร้างทั้งหมด มันจะถูกเปลี่ยนเส้นทางในรูปแบบของพัลส์สี่เหลี่ยมความถี่สูงและป้อนไปยังหม้อแปลงหรือตัวกรองที่ติดตั้งซึ่งทำงานที่ความถี่ต่ำ
3. หม้อแปลงไฟฟ้ามีขนาดเล็กและน้ำหนักเมื่อใช้หน่วยพัลส์เนื่องจากการเพิ่มความถี่ทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานได้รวมทั้งลดความหนาของแกนกลางด้วย นอกจากนี้ วัสดุเฟอร์โรแมกเนติกยังสามารถใช้ในการผลิตแกนได้ ที่ความถี่ต่ำสามารถใช้ได้เฉพาะเหล็กไฟฟ้าเท่านั้น
4. เสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นจากการตอบรับเชิงลบ ด้วยการใช้วิธีการนี้ แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับผู้บริโภคยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและโหลดที่สร้างขึ้นจะผันผวนก็ตาม

สามารถจัดระเบียบคำติชมได้ดังนี้:

1. ด้วยการแยกกัลวานิกจะใช้เอาต์พุตออปโตคัปเปลอร์หรือขดลวดหม้อแปลง
2. หากไม่จำเป็นต้องสร้างทางแยกจะใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทาน

เมื่อใช้วิธีการที่คล้ายกัน แรงดันไฟขาออกจะถูกรักษาไว้ตามพารามิเตอร์ที่ต้องการ

อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมาตรฐาน ซึ่งสามารถใช้เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตระหว่างการจ่ายไฟ ประกอบด้วยองค์ประกอบดังต่อไปนี้:

1. ส่วนอินพุตไฟฟ้าแรงสูงโดยปกติจะแสดงด้วยเครื่องกำเนิดพัลส์ ความกว้างพัลส์เป็นตัวบ่งชี้หลักที่ส่งผลต่อกระแสไฟขาออก: ยิ่งตัวบ่งชี้กว้างขึ้น แรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งมากขึ้น และในทางกลับกัน หม้อแปลงพัลส์ตั้งอยู่ที่ส่วนระหว่างส่วนอินพุตและเอาต์พุตและแยกพัลส์
2. มีเทอร์มิสเตอร์ PTC ที่ส่วนเอาต์พุต- มันทำจากเซมิคอนดักเตอร์และมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวก คุณลักษณะนี้หมายความว่าเมื่ออุณหภูมิขององค์ประกอบเพิ่มขึ้นเกินค่าที่กำหนด ตัวบ่งชี้ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ใช้เป็นกลไกการรักษาความปลอดภัยที่สำคัญ
3. ส่วนแรงดันไฟฟ้าต่ำพัลส์จะถูกลบออกจากขดลวดแรงดันต่ำ การแก้ไขเกิดขึ้นโดยใช้ไดโอด และตัวเก็บประจุทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบตัวกรอง ชุดไดโอดสามารถกระแสไฟได้สูงสุด 10A ควรคำนึงว่าสามารถออกแบบตัวเก็บประจุสำหรับโหลดที่แตกต่างกันได้ ตัวเก็บประจุจะขจัดพีคพัลส์ที่เหลือ
4. ไดรเวอร์ดำเนินการดับความต้านทานที่เกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้า ในระหว่างการทำงาน ไดรเวอร์จะเปิดประตูของทรานซิสเตอร์ที่ติดตั้งสลับกัน งานเกิดขึ้นที่ความถี่หนึ่ง
5. ทรานซิสเตอร์สนามผลเลือกโดยคำนึงถึงตัวบ่งชี้ความต้านทานและแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเมื่อเปิด ที่ค่าต่ำสุดความต้านทานจะเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมากและลดความร้อนระหว่างการทำงาน
6. มาตรฐานหม้อแปลงไฟฟ้าสำหรับการปรับลดรุ่น

เมื่อคำนึงถึงวงจรที่เลือกแล้ว คุณสามารถเริ่มสร้างแหล่งจ่ายไฟประเภทที่ต้องการได้

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้รับการแก้ไข กรอง และตัดเป็นพัลส์ความถี่สูงเพื่อส่งผ่านหม้อแปลงขนาดเล็ก บล็อกสามารถจัดการได้พร้อมพารามิเตอร์ที่ปรับเปลี่ยนได้อย่างยืดหยุ่น มวลของส่วนที่หนักที่สุดของแหล่งกำเนิดซึ่งก็คือหม้อแปลงจะลดลง ในวรรณคดีอังกฤษ อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่า Switching-Mode Power Supply (SMPS)

อุปกรณ์ SMPS (แหล่งจ่ายไฟสลับโหมด)

การเกิดขึ้นของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง

ขนาดของหม้อแปลงก็ทำให้เทสลากังวลเช่นกัน นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองซ้ำแล้วซ้ำเล่า: ความถี่กระแสสูงปลอดภัยสำหรับมนุษย์และทำให้เกิดการสูญเสียแกนหม้อแปลงขนาดใหญ่ ผลของการถกเถียงคือการนำความถี่ 60 เฮิรตซ์มาใช้ในการก่อสร้างสถานีไฟฟ้าพลังน้ำไนแอการา เราเริ่มต้นด้วยนิโคลา เทสลา เพราะเขาเป็นคนแรกที่ตระหนักว่าการสั่นสะเทือนที่รวดเร็วไม่สามารถทำได้โดยกลไก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วงจรออสซิลเลชั่น นี่คือลักษณะของหม้อแปลง Tesla (22 กันยายน พ.ศ. 2439) ด้วยความช่วยเหลือซึ่งนักวิทยาศาสตร์ตัดสินใจส่งข้อความและพลังงานในระยะไกล

สาระสำคัญของการประดิษฐ์อธิบายไว้ในส่วนที่เราให้ข้อมูลโดยย่อ หม้อแปลงไฟฟ้าประกอบด้วยสองส่วนที่เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ขดลวดปฐมภูมิของอันแรกเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่ค่อนข้างต่ำ เนื่องจากอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงต่ำ ตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อกับขดลวดทุติยภูมิจึงถูกชาร์จให้มีศักยภาพสูง แรงดันไฟฟ้าถึงเกณฑ์ช่องว่างประกายไฟที่เชื่อมต่อขนานกับตัวเก็บประจุทะลุ กระบวนการคายประจุแบบสั่นเริ่มต้นจากการพันขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงตัวที่สองเข้าสู่วงจรภายนอก เทสลาได้รับแรงดันไฟฟ้าวิทยุที่มีแอมพลิจูดหลายล้านโวลต์

ขั้นตอนแรกในการสร้างอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง โดยที่แรงดันไฟฟ้าความถี่ต่ำจะถูกแปลงเป็นพัลส์ การออกแบบที่คล้ายกันนี้ถูกสร้างขึ้นในปี 1910 โดย Charles Kettering โดยติดตั้งระบบจุดระเบิดของรถยนต์ อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งปรากฏในยุค 60 แนวคิดในการลดขนาดของหม้อแปลง (หลัง Nikola Tesla) ได้รับการเสนอโดย General Electric ในปี 1959 ในบุคคลของ Joseph Murphy และ Francis Starchetz (สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 3,040,271) แนวคิดนี้ไม่พบการตอบสนองที่อบอุ่นในทันที (ไม่มีฐานองค์ประกอบที่เหมาะสม) ในปี 1970 Tektronics ได้เปิดตัวออสซิลโลสโคปกลุ่มหนึ่งพร้อมแหล่งพลังงานใหม่

สองปีต่อมามีการใช้อินเวอร์เตอร์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (สิทธิบัตร US3697854 A) สิ่งสำคัญคือมีโมเดลในประเทศรุ่นแรกปรากฏขึ้น! สิทธิบัตรอ้างอิงถึงกันและกัน เป็นไปไม่ได้ที่จะเข้าใจว่าใครเป็นคนแรกที่เสนอแนวคิดนี้ในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ในสหภาพโซเวียตการพัฒนาเริ่มขึ้นในปี 1970 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการวางจำหน่ายทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียมทรงพลังความถี่สูง 2T809A ตามที่ระบุไว้ในวรรณคดี คนแรกที่ประสบความสำเร็จในปี 1972 คือ Muscovite ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค L. N. Sharov ต่อมามีแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง 400 W ปรากฏขึ้น ประพันธ์โดย A. I. Ginzburg, S. A. Eranosyan คอมพิวเตอร์ EC ได้รับการติดตั้งผลิตภัณฑ์ใหม่ในปี 1976 โดยทีมงานที่นำโดย Zh A. Mkrtchyan

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเครื่องแรกที่ผู้บริโภคในประเทศรู้จักจากทีวีดิจิทัลและ VCR มักจะพัง ผลิตภัณฑ์สมัยใหม่ไม่มีข้อเสีย - ทำงานอย่างต่อเนื่องมานานหลายปี ช่วงเวลาของต้นยุค 90 ให้ข้อมูลต่อไปนี้:

1. กำลังไฟฟ้าเฉพาะ: 35 - 120 วัตต์ต่อลูกบาศก์เดซิเมตร
2. ความถี่การทำงานของอินเวอร์เตอร์: 30 - 150 kHz
3. ประสิทธิภาพ: 75 - 85%
4. MTBF: 50 - 200,000 ชั่วโมง (6250 วันทำการ)

ข้อดีของการสลับแหล่งจ่ายไฟ

แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นมีขนาดใหญ่ และมีประสิทธิภาพต่ำ ประสิทธิภาพแทบจะไม่เกิน 30% สำหรับการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ตัวเลขเฉลี่ยอยู่ในช่วง 70 - 80% มีผลิตภัณฑ์ที่โดดเด่นกว่ากลุ่มนี้มาก เพื่อสิ่งที่ดีกว่าแน่นอน มีการให้ข้อมูลต่อไปนี้: ประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งสูงถึง 98% ในเวลาเดียวกัน การกรองความจุของตัวเก็บประจุที่จำเป็นจะลดลง พลังงานที่เก็บไว้ต่อคาบจะลดลงอย่างมากตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น ขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุโดยตรงตามสัดส่วน โดยขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้ากำลังสอง

การเพิ่มความถี่เป็น 20 kHz (เทียบกับ 50/60) จะช่วยลดขนาดเชิงเส้นขององค์ประกอบลง 4 เท่า ดอกไม้เทียบกับความคาดหวังในช่วงวิทยุ อธิบายเหตุผลในการเตรียมเครื่องรับด้วยตัวเก็บประจุขนาดเล็ก

การออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง

แรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้รับการแก้ไข กระบวนการนี้ดำเนินการโดยไดโอดบริดจ์ หรือน้อยกว่านั้นโดยใช้ไดโอดตัวเดียว จากนั้นแรงดันไฟฟ้าจะถูกตัดเป็นพัลส์ บทความนี้จะอธิบายคำอธิบายของหม้อแปลงอย่างรวดเร็ว ผู้อ่านคงรู้สึกทรมานกับคำถามที่ว่าชอปเปอร์ (อุปกรณ์ที่สร้างพัลส์) ทำงานอย่างไร ขึ้นอยู่กับไมโครวงจรที่ขับเคลื่อนโดยตรงจากแรงดันไฟฟ้าหลักที่ 230 โวลต์ บ่อยครั้งที่มีการติดตั้งซีเนอร์ไดโอด (โคลงแบบขนาน) เป็นพิเศษ

วงจรไมโครจะสร้างพัลส์ (20 - 200 kHz) ซึ่งมีแอมพลิจูดค่อนข้างเล็กซึ่งควบคุมไทริสเตอร์หรือสวิตช์เปิดปิดเซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ ไทริสเตอร์ตัดไฟฟ้าแรงสูงเป็นพัลส์ ตามโปรแกรมที่ยืดหยุ่นซึ่งสร้างโดยวงจรไมโครของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เนื่องจากมีไฟฟ้าแรงสูงที่อินพุต จำเป็นต้องมีการป้องกัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้รับการปกป้องโดยวาริสเตอร์ ซึ่งความต้านทานจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเกินเกณฑ์ ส่งผลให้ไฟกระชากลงกราวด์ที่เป็นอันตราย จากสวิตช์เปิดปิด ชุดพัลส์จะถูกส่งไปยังหม้อแปลงความถี่สูงขนาดเล็ก ขนาดเชิงเส้นค่อนข้างต่ำ สำหรับแหล่งจ่ายไฟคอมพิวเตอร์ขนาด 500W จะพอดีกับฝ่ามือเด็ก

แรงดันไฟฟ้าผลลัพธ์จะถูกแก้ไขอีกครั้ง ไดโอดชอตกีถูกนำมาใช้เนื่องจากแรงดันตกคร่อมต่ำของจุดเชื่อมต่อเซมิคอนดักเตอร์โลหะ แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้วจะถูกกรองและจ่ายให้กับผู้บริโภค เนื่องจากมีขดลวดทุติยภูมิจำนวนมากจึงค่อนข้างง่ายที่จะรับค่าของขั้วและแอมพลิจูดที่แตกต่างกัน เรื่องราวจะไม่สมบูรณ์หากไม่ได้กล่าวถึงวงจรตอบรับ แรงดันไฟขาออกจะถูกเปรียบเทียบกับมาตรฐาน (เช่น ซีเนอร์ไดโอด) และโหมดเครื่องกำเนิดพัลส์จะถูกปรับ: กำลังส่ง (แอมพลิจูด) ขึ้นอยู่กับความถี่และรอบการทำงาน ผลิตภัณฑ์ถือว่าค่อนข้างไม่โอ้อวดและสามารถทำงานในแรงดันไฟฟ้าที่หลากหลาย

แหล่งจ่ายไฟของเคส

เทคโนโลยีนี้เรียกว่าอินเวอร์เตอร์ และใช้งานโดยช่างเชื่อม เตาไมโครเวฟ เตาแม่เหล็กไฟฟ้า อะแดปเตอร์โทรศัพท์มือถือ และไอแพด แหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ทำงานในลักษณะเดียวกัน

วงจรของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง

ธรรมชาติได้จัดเตรียมโทโพโลยีพื้นฐาน 14 รายการสำหรับการนำอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งไปใช้ ด้วยข้อดีและลักษณะเฉพาะที่เป็นเอกลักษณ์ บางชนิดเหมาะสำหรับการสร้างแหล่งจ่ายไฟพลังงานต่ำ (ต่ำกว่า 200 วัตต์) ในขณะที่บางชนิดแสดงคุณภาพที่ดีที่สุดเมื่อจ่ายไฟจากแรงดันไฟฟ้าหลัก 230 โวลต์ (50/60 เฮิร์ตซ์) และในการเลือกโทโพโลยีที่เหมาะสมสามารถจินตนาการถึงคุณสมบัติของแต่ละโทโพโลยีได้ ในอดีตสามคนแรกเรียกว่า:

• บั๊ก - บัค, กวาง, ดอลลาร์
• เพิ่ม – การเร่งความเร็ว
• อินเวอร์เตอร์ขั้ว – อินเวอร์เตอร์ขั้ว

โทโพโลยีสามแบบเกี่ยวข้องกับตัวควบคุมเชิงเส้น ประเภทของอุปกรณ์ถือเป็นรุ่นก่อนของการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งโดยไม่มีข้อดี แรงดันไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านหม้อแปลงไฟฟ้า ยืดให้ตรง และตัดเป็นสวิตช์ไฟ การทำงานของตัวควบคุมถูกควบคุมโดยข้อเสนอแนะซึ่งมีหน้าที่สร้างสัญญาณข้อผิดพลาด อุปกรณ์ประเภทนี้คิดเป็นมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์ในยุค 60 สามารถลดแรงดันไฟฟ้าได้เท่านั้นและสายทั่วไปของผู้บริโภคเชื่อมต่อกับเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟ

โทโพโลยีบั๊ก

ลักษณะของ “กวาง” จึงเป็นเช่นนี้ เดิมทีมีไว้สำหรับแรงดันไฟฟ้าคงที่ สัญญาณอินพุตถูกตัดเป็นพัลส์ จากนั้นแพ็กเก็ตจะถูกยืดให้ตรงและกรองเพื่อให้ได้พลังงานเฉลี่ย ข้อมูลป้อนกลับจะควบคุมรอบการทำงานและความถี่ (การปรับความกว้างพัลส์) วันนี้สิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ เกือบจะในทันทีที่ได้ความหนาแน่นของพลังงานที่ 1 - 4 W ต่อลูกบาศก์นิ้ว (ต่อมาสูงถึง 50 W ต่อลูกบาศก์นิ้ว) เป็นเรื่องดีที่ตอนนี้สามารถแยกแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตหลายตัวออกจากอินพุตได้

ข้อเสียคือการสูญเสียในขณะที่ทรานซิสเตอร์เปลี่ยน แรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนขั้วและยังคงอยู่ต่ำกว่าศูนย์จนกระทั่งถึงพัลส์ถัดไป ส่วนที่ระบุของสัญญาณที่ข้ามไดโอดจะลัดวงจรลงกราวด์ไม่ถึงตัวกรอง มีการค้นพบการมีอยู่ของความถี่สวิตชิ่งที่เหมาะสมที่สุดซึ่งลดต้นทุนให้เหลือน้อยที่สุด ช่วง 25 - 50 กิโลเฮิรตซ์

เพิ่มโทโพโลยี

โทโพโลยีนี้เรียกว่าริงโช้คและวางไว้ด้านหน้าสวิตช์ สามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าขาเข้าให้เป็นระดับที่ต้องการได้ โครงการทำงานดังนี้:

1. ในช่วงเวลาเริ่มต้น ทรานซิสเตอร์เปิดอยู่ ตัวเหนี่ยวนำจะเก็บพลังงานของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าผ่านทางตัวสะสม จุดแยก p-n ของตัวปล่อย และกราวด์
2. จากนั้นกุญแจจะถูกล็อคและเริ่มกระบวนการชาร์จตัวเก็บประจุ คันเร่งจะปล่อยพลังงาน
3. เมื่อถึงจุดหนึ่ง เครื่องขยายผลป้อนกลับจะทำงานและโหลดจะเริ่มได้รับการจ่ายไฟ ตัวเก็บประจุไม่สามารถถ่ายโอนพลังงานไปยังสวิตช์ไฟได้ ค่าใช้จ่ายจะถูกถ่ายโดยเพย์โหลด
4. แรงดันไฟฟ้าตกจะทำให้วงจรป้อนกลับเริ่มทำงานอีกครั้ง และตัวเหนี่ยวนำจะเริ่มสะสมพลังงาน

โทโพโลยีอินเวอร์เตอร์ขั้ว

โทโพโลยีของโพลาร์อินเวอร์เตอร์จะคล้ายกับวงจรก่อนหน้า โดยตัวเหนี่ยวนำจะอยู่ด้านหลังสวิตช์ มันทำงานเช่นนี้:

ในกรณีนี้ เราสังเกตความเท่าเทียมในกระบวนการกักเก็บ/ใช้พลังงาน ทั้งสามโครงการที่พิจารณาแสดงให้เห็นถึงข้อเสียดังต่อไปนี้:

1. มีการเชื่อมต่อ DC ระหว่างอินพุตและเอาต์พุต กล่าวอีกนัยหนึ่ง ไม่มีการแยกกระแสไฟฟ้า
2. ไม่สามารถรับค่าแรงดันไฟฟ้าหลายค่าจากวงจรเดียวได้

ข้อเสียจะถูกกำจัดโดยโทโพโลยีแบบพุชพูลและโทโพโลยีแบบหลัง ทั้งสองใช้สับที่มีเทคโนโลยีไปข้างหน้า ในกรณีแรก จะใช้คู่ดิฟเฟอเรนเชียลของทรานซิสเตอร์ สามารถใช้คีย์เดียวได้ครึ่งหนึ่ง ในการควบคุม คุณต้องมีวงจรขึ้นรูปพิเศษที่จะสลับวงสวิงเหล่านี้ เพื่อปรับปรุงเงื่อนไขในการระบายความร้อน แรงดันไฟฟ้าสับเป็นแบบไบโพลาร์ให้พลังงานแก่ขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า มีขดลวดทุติยภูมิจำนวนมาก - ตามข้อกำหนดของผู้บริโภค

ในโทโพโลยีที่ปัญญาอ่อน ทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งจะถูกแทนที่ด้วยไดโอด วงจรนี้มักจะทำงานโดยแหล่งจ่ายไฟพลังงานต่ำ (สูงถึง 200 W) โดยมีแรงดันเอาต์พุตคงที่ 60 - 200 V

อุปกรณ์ไฟฟ้าจำนวนมากใช้หลักการรับรู้ถึงกำลังไฟฟ้าสำรองมานานแล้วโดยการใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม ซึ่งได้รับความไว้วางใจให้ทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับวงจรที่ต้องการพลังงานจากแรงดัน ความถี่ กระแสไฟฟ้าบางประเภท...

เพื่อจุดประสงค์นี้องค์ประกอบเพิ่มเติมจะถูกสร้างขึ้น: การแปลงแรงดันไฟฟ้าประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่ง พวกเขาสามารถเป็น:

สร้างขึ้นภายในเคสผู้บริโภค เช่นเดียวกับอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์หลายตัว

หรือทำเป็นโมดูลแยกกันโดยมีสายเชื่อมต่อคล้ายกับที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือทั่วไป

ในวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่ หลักการแปลงพลังงานสำหรับผู้ใช้ไฟฟ้ามีอยู่ 2 ประการ โดยยึดตาม:

1. การใช้อุปกรณ์หม้อแปลงแอนะล็อกเพื่อถ่ายโอนพลังงานไปยังวงจรทุติยภูมิ

2. การสลับแหล่งจ่ายไฟ

พวกเขามีความแตกต่างพื้นฐานในการออกแบบและดำเนินการโดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน

แหล่งจ่ายไฟของหม้อแปลงไฟฟ้า

เริ่มแรกมีเพียงการออกแบบดังกล่าวเท่านั้นที่ถูกสร้างขึ้น พวกเขาเปลี่ยนโครงสร้างแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าที่จ่ายไฟจากเครือข่ายในครัวเรือน 220 โวลต์ซึ่งแอมพลิจูดของฮาร์มอนิกไซน์ซอยด์ลดลงซึ่งจากนั้นจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์เรียงกระแสที่ประกอบด้วยไดโอดกำลังซึ่งมักจะเชื่อมต่อใน วงจรสะพาน

หลังจากนั้นแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่งจะถูกปรับให้เรียบโดยความจุที่เชื่อมต่อแบบขนานซึ่งเลือกตามกำลังที่อนุญาตและทำให้เสถียรโดยวงจรเซมิคอนดักเตอร์พร้อมทรานซิสเตอร์กำลัง

ด้วยการเปลี่ยนตำแหน่งของตัวต้านทานทริมเมอร์ในวงจรรักษาเสถียรภาพ จึงสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเอาต์พุตได้

อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง (UPS)

การพัฒนาการออกแบบที่คล้ายกันเกิดขึ้นมากมายเมื่อหลายสิบปีก่อน และได้รับความนิยมมากขึ้นในอุปกรณ์ไฟฟ้าเนื่องจาก:

ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบทั่วไป

ความน่าเชื่อถือในการดำเนินการ

ความเป็นไปได้ที่จะขยายช่วงการทำงานของแรงดันเอาต์พุต

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเกือบทั้งหมดมีความแตกต่างกันเล็กน้อยในการออกแบบและการทำงานตามรูปแบบเดียวกันซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับอุปกรณ์อื่น

ส่วนหลักของแหล่งจ่ายไฟ ได้แก่ :

วงจรเรียงกระแสเครือข่ายที่ประกอบจาก: โช้คอินพุต, ตัวกรองระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่ให้การปฏิเสธสัญญาณรบกวนและการแยกไฟฟ้าสถิตจากตัวเก็บประจุ, ฟิวส์เครือข่าย และสะพานไดโอด;

ถังกรองเก็บ

ทรานซิสเตอร์กำลังสำคัญ

ออสซิลเลเตอร์หลัก;

วงจรป้อนกลับที่ทำโดยใช้ทรานซิสเตอร์

ออปโตคัปเปลอร์;

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจากขดลวดทุติยภูมิซึ่งแรงดันไฟฟ้าเล็ดลอดออกมาเพื่อแปลงเป็นวงจรไฟฟ้า

วงจรเรียงกระแสไดโอดของวงจรเอาต์พุต

วงจรควบคุมแรงดันเอาต์พุต เช่น 12 โวลต์พร้อมการปรับโดยใช้ออปโตคัปเปลอร์และทรานซิสเตอร์

ตัวเก็บประจุกรอง

โช้กไฟที่ทำหน้าที่แก้ไขแรงดันไฟฟ้าและการวินิจฉัยในเครือข่าย

ขั้วต่อเอาต์พุต

ตัวอย่างของแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่มีการกำหนดฐานองค์ประกอบโดยย่อแสดงอยู่ในรูปภาพ

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งทำงานอย่างไร

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรโดยใช้หลักการโต้ตอบระหว่างองค์ประกอบของวงจรอินเวอร์เตอร์

แรงดันไฟฟ้าเครือข่าย 220 โวลต์จ่ายผ่านสายไฟที่เชื่อมต่อกับวงจรเรียงกระแส แอมพลิจูดของมันถูกปรับให้เรียบด้วยตัวกรองแบบคาปาซิทีฟโดยใช้ตัวเก็บประจุที่สามารถทนไฟสูงสุดได้ประมาณ 300 โวลต์ และแยกออกจากกันด้วยตัวกรองสัญญาณรบกวน