1. Overzicht van schakelende voeding
Schakelende voedingis een hoogfrequent apparaat voor de conversie van elektrische energie, ook wel schakelende voeding of schakelende converter genoemd. Het schakelt de ingangsspanning om in een hoogfrequent pulssignaal via een snelle schakelbuis en zet vervolgens de elektrische energie om van de ene vorm naar de andere door de verwerking vantransformator, gelijkrichtcircuit en filtercircuit, en verkrijgt uiteindelijk een stabiele gelijkspanning met lage rimpel voor de voeding.
Schakelende voeding heeft de voordelen van hoge efficiëntie, goede stabiliteit, klein formaat, lichtgewicht, hoge betrouwbaarheid en kan worden aangepast aan de stroombehoeften van verschillende apparatuur.
Schakelende voeding wordt op grote schaal gebruikt op verschillende gebieden, waaronder industriële automatisering, communicatie en nieuwe energie. Op het gebied van industriële automatisering biedt schakelende voeding stabiele stroomondersteuning voor verschillende automatiseringsapparatuur om de efficiënte en stabiele werking van de apparatuur te garanderen.
Op het gebied van communicatie wordt schakelende voeding veel gebruikt in draadloze basisstations, netwerkapparatuur, enz., om de signaaloverdrachtstabiliteit van het communicatiesysteem te garanderen en de communicatiekwaliteit te verbeteren. Op het gebied van nieuwe energie speelt schakelende stroomvoorziening een sleutelrol in zonne- en windenergiesystemen, waardoor het effectieve gebruik van hernieuwbare energie wordt bevorderd.
De schakelende voeding bestaat grofweg uit vier hoofdcomponenten: ingangscircuit, converter, stuurcircuit en uitgangscircuit. Het volgende is een typisch blokschema voor een schakelende voeding. Het beheersen ervan is belangrijk voor ons om de schakelende voeding te begrijpen.
2. Classificatie van schakelende voedingen
Schakelende voedingen kunnen worden geclassificeerd volgens verschillende classificatienormen. Hieronder volgen enkele veelgebruikte classificatiemethoden:
1. Classificatie per type ingangsvermogen:
AC-DC schakelende voeding: zet wisselstroom om in gelijkstroom.
DC-DC schakelende voeding: zet gelijkstroom om in een andere gelijkspanning.
2. Classificatie naar werkmodus:
Single-ended schakelende voeding: heeft slechts één schakelbuis, geschikt voor toepassingen met laag vermogen.
Dual-ended schakelende voeding: heeft twee schakelbuizen, geschikt voor toepassingen met hoog vermogen.
3. Classificatie volgens topologie:
Volgens de topologie kan het grofweg worden onderverdeeld in Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback, Forward, Two-Transistor Forward, Push-Pull, Half Bridge, Full Bridge, enz. Deze classificatiemethoden zijn er slechts een deel van. Schakelende voedingen kunnen ook gedetailleerder worden geclassificeerd op basis van andere specifieke eisen en toepassingen.
Vervolgens introduceren we de veelgebruikte Flyback en Forward. Vooruit en terugvliegen zijn twee verschillende technologieën voor schakelende voeding. Voorwaarts schakelende voeding verwijst naar een schakelende voeding die een voorwaartse hoogfrequente transformator gebruikt om de gekoppelde energie te isoleren, en de bijbehorende flyback-schakelende voeding is een flyback-schakelende voeding.
2.1 Voorwaarts schakelende voeding
Voorwaarts schakelende voeding in de structuur is complexer, maar het uitgangsvermogen is zeer hoog, geschikt voor 100W-300W schakelende voeding, over het algemeen gebruikt in laagspanning, hoge stroom schakelende voeding, op grotere schaal gebruikt.
Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, fungeert de uitgangstransformator voor voorwaarts schakelende voeding, specifiek wanneer de schakelbuis is ingeschakeld, als een medium dat rechtstreeks is gekoppeld aan het magnetische veld. De elektrische energie en de magnetische energie worden in elkaar omgezet, zodat de invoer en uitvoer tegelijkertijd.
Er zijn ook tekortkomingen in de dagelijkse toepassing: zoals de noodzaak om de omgekeerde potentiële wikkeling te vergroten (om te voorkomen dat de primaire spoel van de transformator wordt gegenereerd door het omgekeerde potentieel van de schakelbuisdoorslag), de secundaire meer dan één inductor voor het filteren van energieopslag, dus vergeleken met de flyback-schakelende voeding zijn de kosten hoger en is het volume van de voorwaarts schakelende voedingtransformator groter dan het volume van de flyback-schakelende voedingstransformator.
Voorwaarts schakelende voeding
2.2 Flyback-schakelende voeding
Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, verwijst een flyback-schakelende voeding naar een schakelende voeding die een flyback-hoogfrequente transformator gebruikt om de ingangs- en uitgangscircuits te isoleren. De transformator speelt niet alleen de rol van het omzetten van spanning om energie over te brengen, maar speelt ook de rol van energieopslaginductor. Daarom is de terugslagtransformator vergelijkbaar met het ontwerp van een inductor. Alle circuits zijn relatief eenvoudig en gemakkelijk te bedienen. Flyback wordt veel gebruikt in toepassingen met laag vermogen van 5W-100W.
Bij een flyback-schakelende voeding stijgt de stroom van de primaire inductor van de transformator wanneer de schakelbuis wordt ingeschakeld. Omdat de uitgangsspoel van het terugslagcircuit tegenovergestelde uiteinden heeft, wordt de uitgangsdiode uitgeschakeld, slaat de transformator energie op en wordt de belasting door de uitgangscondensator van energie voorzien. Wanneer de schakelbuis wordt uitgeschakeld, wordt de inductieve spanning van de primaire inductor van de transformator omgekeerd. Op dit moment wordt de uitgangsdiode ingeschakeld en wordt de energie van de transformator via de diode aan de belasting geleverd, terwijl de condensator wordt opgeladen.
Flyback-schakelende voeding
Uit de vergelijking blijkt dat de transformator van de voorwaartse excitatie alleen de functie van transformator heeft, en het geheel kan worden beschouwd als een buck-schakeling met transformator. Flyback-transformator kan worden beschouwd als een inductor met een transformatorfunctie, is een buck-boost-circuit. Over het algemeen is het werkingsprincipe van de voorwaartse terugslag anders, vooruit is het secundaire werk van het primaire werk, het secundaire werkt niet met een huidige inductor om de huidige, meestal CCM-modus, te vernieuwen.
De arbeidsfactor is over het algemeen niet hoog en de in- en uitgang en de variabele inschakelduur zijn proportioneel. Flyback is het primaire werk, het secundaire werkt niet, de twee zijden onafhankelijk, over het algemeen DCM-modus, maar de inductantie van de transformator zal relatief klein zijn en de noodzaak om een luchtspleet toe te voegen, dus meestal geschikt voor kleine en middelgrote vermogens.
Voorwaartse transformator is ideaal, geen energieopslag, maar omdat de excitatie-inductantie een eindige waarde is, zorgt de excitatiestroom ervoor dat de kern groot zal zijn. Om fluxverzadiging te voorkomen, heeft de transformator een hulpwikkeling nodig voor het resetten van de flux.
Flyback-transformator kan worden gezien als een vorm van gekoppelde inductie, waarbij de inductantie eerst energie opslaat en vervolgens ontlaadt, vanwege de in- en uitgangsspanningen van de flyback-transformator met tegengestelde polariteit, dus wanneer de schakelbuis wordt losgekoppeld, kan de secundaire demagnetische kernmet een resetspanning, en dus hoeft de flyback-transformator geen extra flux-resetwikkeling toe te voegen.
Posttijd: 29 september 2024