Bytte strømforsyninger — Generelle prinsipper, fordeler og ulemper
I dag er det allerede vanskelig å finne en jerntransformator i ethvert husholdningsapparat eller strømforsyning. På 1990-tallet begynte de raskt å forsvinne inn i fortiden, og ga plass til å bytte omformere eller bytte strømforsyning (forkortet SMPS).
Byttestrømforsyninger overgår transformatorer når det gjelder størrelse, kvalitet på den resulterende likespenningen, har brede muligheter for regulering av utgangsspenning og strøm, og er tradisjonelt utstyrt med utgangsoverbelastningsbeskyttelse. Og selv om byttestrømforsyninger antas å være de viktigste leverandørene av forstyrrelser i husholdningsnettverket, kan ikke den utbredte bruken reverseres.
Transformatorforsyning:
Byttestrøm:
Bytte strømforsyninger skylder sin allestedsnærvære til halvledersvitsjer— felteffekttransistorer og Diode Schottky… Det er felteffekttransistoren, som arbeider sammen med en choke eller transformator, som er hjertet i enhver moderne svitsjestrømforsyning: i omformere, sveisemaskiner, avbruddsfri strømforsyning, innebygde strømforsyninger for TV-er, skjermer, etc. — I dag brukes bare pulskonverteringskretser nesten overalt spenning.
Det generelle prinsippet for drift av en pulsomformer er basert på loven om elektromagnetisk induksjon og er lik i denne med hver transformator… Den eneste forskjellen er at en vekselspenning med en nettfrekvens på 50 Hz tilføres direkte til primærviklingen til en konvensjonell netttransformator og konverteres direkte (deretter, om nødvendig, likerettet), og i en svitsjestrømforsyning, nettspenningen blir først rettet og konvertert til DC og deretter konvertert til en puls som skal økes eller reduseres ytterligere ved hjelp av en spesiell høyfrekvent (sammenlignet med 50 hertz nett) krets.
En byttestrømforsyningskrets inkluderer flere hovedkomponenter: en nettlikretter, en bryter (eller brytere), en transformator (eller choke), en utgangslikeretter, en kontrollenhet og en stabiliserings- og beskyttelsesenhet. Likeretteren, bryteren og transformatoren (choke) danner grunnlaget for kraftdelen av SMPS-kretsen, mens de elektroniske blokkene (inkludert PWM-kontrolleren) tilhører den såkalte driveren.
Så nettspenningen blir matet gjennom likeretteren til kondensatoren til nettfilteret, hvor det på denne måten oppnås en konstant spenning, hvis maksimum er fra 305 til 340 volt, avhengig av den nåværende gjennomsnittsverdien til nettspenningen ( fra 215 til 240 volt).
Den likerettede spenningen påføres primærviklingen til transformatoren (choke) i form av pulser, hvis repetisjonsfrekvens vanligvis bestemmes av nøkkelkontrollkretsen, og varigheten bestemmes av gjennomsnittsstrømmen til den tilførte lasten .
En bryter med en frekvens på flere titalls til flere hundre kilohertz kobler til og frakobler primærviklingen til transformatoren eller choken til filterkondensatoren, og reverserer derved magnetiseringen til transformatoren eller choke-kjernen.
Forskjellen mellom en transformator og en choke: i en choke er fasene for lagring av energi fra kilden til kjernen og overføring av energi fra kjernen gjennom viklingen til lasten adskilt i tid, mens i en transformator skjer dette samtidig.
Choken brukes i omformere uten galvanisk isolasjon av topologier: boost - boost, step - down, samt i omformere med galvanisk isolasjon av omvendt topologi. Transformatoren brukes i omformere med galvanisk isolasjon av følgende topologier: bro-full-bro, halv-bro-halv-bro, push-pull-push-pull, forover-forover.
Bryteren kan være en enkelt (buck-up converter, forward converter, boost eller buck converter uten galvanisk isolasjon) eller kraftdelen kan inkludere flere brytere (halvbro, bro, push).
Styrekretsen til bryteren(e) mottar fra utgangen til kilden et tilbakemeldingssignal for spenning eller for spenning og strøm til lasten, i samsvar med verdien av dette signalet, bredden (driftsyklusen) til pulsen, som kontrollerer varigheten av den ledende tilstanden til bryteren justeres automatisk.
Utgangen er ordnet som følger. Fra sekundærviklingen til transformatoren eller induktoren, eller fra enkeltviklingen til induktoren (hvis vi snakker om en omformer uten galvanisk isolasjon), gjennom Schottky-diodene til en fullbølgelikeretter, tilføres en pulserende spenning til filteret kondensator.
Det er også en spenningsdeler som spenningstilbakemeldingssignalet mottas fra, og en strømsensor kan også være tilstede. Lasten kobles til filterkondensatoren gjennom et ekstra utgangs lavpassfilter eller direkte.