מהו ספק כוח מיתוג ואיך הוא שונה מאנלוג קונבנציונאלי

במכשירים חשמליים רבים, עיקרון הטמעת הכוח המשני מיושם זה מכבר באמצעות מכשירים נוספים, המופקדים על תפקידם לספק חשמל למעגלים הזקוקים לחשמל מסוגים מסוימים של מתח, תדר, זרם ...

לשם כך נוצרים אלמנטים נוספים: ספקי כוחהפיכת המתח מסוג אחד לסוג אחר. הם יכולים להיות:

• מובנה במקרה של הצרכן, כמו במכשירים רבים במעבד;

• או מיוצרים על ידי מודולים נפרדים עם חוטי חיבור, בדומה למטען רגיל בטלפון נייד.

בהנדסת חשמל מודרנית, שני עקרונות של המרת אנרגיה לצרכני חשמל, המבוססים על:

1. שימוש במכשירי שנאי אנלוגיים להעברת כוח למעגל המשני;

2. החלפת ספקי כוח.

יש להם הבדלים מהותיים בעיצובם, עובדים על טכנולוגיות שונות.

ספקי כוח שנאי

בתחילה, רק עיצובים כאלה נוצרו. הם משנים את מבנה המתח עקב פעולתו של שנאי חשמל המופעל מרשת ביתית של 220 וולט, בה מצטמצמת משרעת הרמוני הסינוס, ואז נשלחים למכשיר מיישר המורכב מדיודות כוח, המחוברות בדרך כלל על פי מעגל הגשר.

לאחר מכן מתח ההחלקה מוחלק במקביל על ידי קיבול שנבחר בהתאם לערך ההספק המותר, ומתייצב על ידי מעגל מוליכים למחצה עם טרנזיסטורי כוח.

על ידי שינוי מיקום נגדי הכוונון במעגל הייצוב, ניתן לכוונן את המתח במסופי היציאה.

ספקי כוח מיתוג (UPS)

פיתוחים מעוצבים כאלה הופיעו בקנה מידה אדיר לפני מספר עשורים והחלו ליהנות מפופולריות גוברת במכשירים חשמליים עקב:

• הזמינות של השלמת בסיס אלמנט משותף;

• אמינות בביצוע;

• האפשרויות להרחבת טווח העבודה של מתח מתח יציאה.

כמעט כל מקורות אספקת החשמל מיתוג נבדלים מעט בעיצובם ופועלים על פי תכנית אחת האופיינית למכשירים אחרים.

החלקים העיקריים של ספקי הכוח כוללים:

• מיישר רשת המורכב מ: חנקי קלט, פילטר אלקטרומכני המספק כוונון מהפרעות ובידוד סטטי עם קבלים, נתיך חשמל וגשר דיודה;

• יכולת סינון מצטברת;

• טרנזיסטור כוח מפתח;

• מתנד מאסטר;

• מעגל משוב שנעשה על טרנזיסטורים;

• מצמד אופטי;

• החלפת ספק כוח, מהסלילה המשנית שנפלטת מתח להמרה למעגל חשמל;

• דיודות מיישר של מעגל הפלט;

• מעגלי בקרה של מתח היציאה, למשל, 12 וולט עם כוונון שנעשה על מצמד אופטי וטרנזיסטורים;

• קבלים לסנן;

• חנקי כוח, ביצוע תפקיד של תיקון מתח ואבחון ברשת;

• מחברי פלט.

בתמונה דוגמה ללוח אלקטרוני של ספק כוח מיתוג דומה עם ייעוד קצר של בסיס האלמנטים.

איך מתח אספקת חשמל מיתוג

ספק הכוח המיתוג מייצר מתח אספקה ​​מיוצב באמצעות עקרונות האינטראקציה של אלמנטים של מעגל המהפך.

מתח הרשת של 220 וולט מסופק דרך החוטים המחוברים למיישר. משרעתו מוחלקת על ידי פילטר קיבולי עקב שימוש בקבלים העומדים בפסגות בסדר גודל של 300 וולט, ומופרדים באמצעות פילטר הפרעות.

קלט גשר דיודה מיישר את הסינוסואידים העוברים דרכו, אשר לאחר מכן הופכים על ידי מעגל טרנזיסטור לפולסים בתדר גבוה ומלבני עם מחזור חובה מסוים. ניתן להמיר אותם:

1. עם הפרדה גלוונית של רשת אספקת החשמל ממעגלי הפלט;

2. מבלי לבצע ניתוק כזה.

ספק כוח מיתוג מבודד

במקרה זה, אותות בתדר גבוה נשלחים לשנאי דופק, המבצעים בידוד גלווני של המעגלים. בגלל התדר המוגבר, יעילות השימוש בשנאי עולה, מידות המעגל המגנטי והמשקל שלו מצטמצמים. לרוב, פרומגנטים משמשים לחומר של ליבה כזו, ולמעשה פלדה חשמלית כמעט ולא משתמשים במכשירים אלה. זה גם עוזר למזער את העיצוב הכללי.

בתמונה מופיעה אחת הגרסאות של מעגל אספקת החשמל המיתוג עם בידוד שנאי של המעגלים.

במכשירים כאלה, ישנן שלוש שרשראות מחוברות זו לזו:

1. בקר PWM;

2. מפל של מפתחות חשמל;

3. שנאי דופק.

איך עובד בקר PWM?

בקר הוא מכשיר השולט בתהליך. ביחידת ספק הכוח הנבחנת, זהו תהליך המרת אפנון רוחב דופק. זה מבוסס על העיקרון של יצירת פולסים באותה תדר, אך עם זמני מיתוג שונים.

אספקת המומנטום תואמת לייעוד של יחידה לוגית, וההיעדרות תואמת לאפס. יתר על כן, כולם שווים בעוצמתם ובתדירותם (יש אותה תקופת תנודה T). משך מצב הכניסה של היחידה והקשר שלה לשינוי התקופה ומאפשרים לכם לשלוט על הפעלת מעגלים אלקטרוניים.

שינויים אופייניים ברצפי SHIP מוצגים בתרשים.

בקרים בדרך כלל יוצרים פעימות כאלה בתדר של 30 ÷ 60 קילוהרץ.

דוגמא לכך הוא בקר המיוצר בשבב TL494. כדי להתאים את תדירות יצירת הפולסים שלו, משתמשים במעגל המורכב מנגדים עם קבלים.

עבד מפל של מקשי חשמל

זה מורכב מטרנזיסטורים חזקים שנבחרים מדגמים דו קוטביים, שדהיים או IGBT. ניתן ליצור מערכת בקרה פרטנית עבורם בטרנזיסטורים אחרים בעלי הספק נמוך או במנהלי התקנים משולבים.

ניתן להפעיל את מקשי ההפעלה בדרכים שונות:

• ריצוף;

• חצי גשר;

• עם נקודת אמצע.

שנאי דופק

הפיתולים הראשיים והמשניים המותקנים סביב ליבה מגנטית העשויה מפריט או אלסיפר יכולים לשדר בצורה אמינה פולסים בתדר גבוה עם תדרים של עד 100 קילוהרץ.

את עבודותיהם משלימים שרשראות פילטרים, מייצבים, דיודות ורכיבים אחרים.

החלפת ספקי כוח ללא בידוד גלווני

באספקת חשמל מיתוגית המתוכננת על פי אלגוריתמים המוציאים את הבידוד הגלווני, לא משתמשים בשנאי בידוד בתדר גבוה, והאות מועבר ישירות למסנן המעבר הנמוך. עקרון פעולה דומה של המעגל מוצג להלן.

תכונות של ייצוב מתח יציאה

כל ספקי כוח המיתוג כוללים אלמנטים המספקים משוב שלילי עם פרמטרי הפלט. בשל כך, יש להם ייצוב טוב של מתח היציאה תחת עומסים ותנודות משתנים ברשת האספקה.

השיטות ליישום משוב תלויות בתכנית המשמשת להפעלת ספק הכוח. זה יכול להתבצע ביחידות הפועלות עם בידוד גלווני עקב:

1. השפעה ביניים של מתח היציאה על אחד מתפתלי שנאי דופק בתדר גבוה;

2. השימוש במצבר אופטי.

בשני המקרים, אותות אלה שולטים על מחזור התפקוד של הפולסים המסופקים לפלט של בקר ה- PWM.

בעת שימוש במעגל ללא בידוד גלווני, בדרך כלל נוצר משוב על ידי חיבור מחיצת מתח התנגדות.

היתרונות של החלפת ספקי כוח על פני אנלוגי קונבנציונאלי

כאשר משווים בין עיצובים של בלוקים למדדי ביצועים שווים, לספקי כוח למיתוג יש את היתרונות הבאים:

משקל מופחת;

יעילות מוגברת;

3. עלות נמוכה יותר;

4. טווח מורחב של מתח מתח אספקה;

5. נוכחות הגנות מובנות.

1. המשקל המופחת והממדים של ספקי כוח מיתוג מוסברים על ידי המעבר ממרות אנרגיה בתדר נמוך על ידי שנאי כוח עוצמתיים וכבדים עם מערכות בקרה הממוקמות ברדיאטורי קירור גדולים ופועלים במצב ליניארי קבוע לטכנולוגיות המרה וויסות של דופק.

על ידי הגדלת התדר של האות המעובד, הקיבול של מסנני המתח, ובהתאם, הממדים שלהם מופחתים. מערך היישור שלהם מפושט גם עד המעבר לגל החצי הפשוט ביותר.

2. עבור שנאים בתדרים נמוכים נוצר חלק ניכר מאובדן אנרגיה עקב שחרור ופיזור החום בעת ביצוע טרנספורמציות אלקטרומגנטיות.

בלוקי דופק נוצרים הפסדי האנרגיה הגדולים ביותר במהלך מעברים במהלך מעבר של מפל מתגי חשמל. ובשאר הזמן טרנזיסטורים במצב יציב: פתוח או סגור. במצב זה, נוצרים כל התנאים לאובדן המינימום של חשמל, כאשר היעילות יכולה להיות 90- 98%.

3. מחיר החלפת ספקי הכוח יורד בהדרגה עקב האיחוד המתמשך של בסיס האלמנטים, אשר נעשה על ידי מגוון רחב של ארגונים ממוכנים לחלוטין עם מכונות רובוט. בנוסף, מצב הפעולה של רכיבי כוח המבוסס על מקשים מבוקרים מאפשר שימוש ברכיבי מוליכים למחצה פחות חזקים.

4. טכנולוגיית הדופק מאפשרת להעביר ספקי כוח ממקורות מתח עם תדרים ומשרעות שונות. זה מרחיב את היקף היישום שלהם בתנאי הפעלה בסטנדרטים שונים של אנרגיה חשמלית.

5. בזכות השימוש במודולי מוליכים למחצה לטכנולוגיה דיגיטלית בגודל קטן, ניתן לשלב באופן מהימן הגנות בעיצוב בלוקי דופק, השולטים על התרחשותם של זרמי קצר חשמלי, ניתוק עומסים ביציאה של המכשיר ומצבי חירום אחרים.

עבור ספקי כוח שנאים קונבנציונליים, הגנות כאלה נוצרו על בסיס האלקטרומכני, ממסר, בסיס מוליכים למחצה. החלת טכנולוגיה דיגיטלית עליהם ברוב התוכניות כעת אינה הגיונית. היוצא מן הכלל הוא מקרי אוכל:

• מעגלי בקרת חשמל נמוכים של מכשירי חשמל ביתיים מורכבים;

• מכשירי בקרה בעלי דיוק נמוך ברמת דיוק גבוהה, למשל, המשמשים בציוד מדידה או מטרות מטרולוגיות (מדי חשמל דיגיטליים, מד מתח).

חסרונות של החלפת ספקי כוח

הפרעות V / h

מכיוון שמספקי כוח מיתוג פועלים לפי העיקרון של המרת פולסים בתדר גבוה, הם בכל תכנון מייצרים הפרעות המועברות לסביבה. זה יוצר את הצורך לדכא אותם בדרכים שונות.

במקרים מסוימים, ביטול רעשים יכול להיות לא יעיל, מה שמבטל את השימוש באספקת חשמל למיתוג לסוגים מסוימים של ציוד דיגיטלי מדויק.

מגבלות כוח

לספקי כוח מיתוג יש התווית נגד לעבוד לא רק בעומסים גבוהים, אלא גם בעומסים נמוכים. אם מתרחשת ירידה חדה בזרם מחוץ לערך הקריטי המינימלי במעגל הפלט, מעגל ההפעלה עלול להיכשל או שהיחידה תנפיק מתח עם מאפיינים טכניים מעוותים שאינם נכנסים לטווח ההפעלה.

ובמאמר זה, קרא על תיקון ספקי כוח מיתוג.