스위칭 전원 공급 장치는 입력 전압을 장치의 내부 요소에서 요구하는 값으로 변환하는 데 사용됩니다. 널리 보급된 펄스 소스의 또 다른 이름은 인버터입니다.
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그것은 무엇입니까?
인버터는 AC 입력 전압의 이중 변환을 사용하는 2차 전원입니다. 출력 매개변수의 값은 펄스의 지속 시간(폭)과 경우에 따라 반복 빈도를 변경하여 조정됩니다. 이러한 유형의 변조를 펄스 폭 변조라고 합니다.
스위칭 전원 공급 장치의 작동 원리
인버터의 작동은 1차 전압의 정류 및 고주파 펄스 시퀀스로의 추가 변환을 기반으로 합니다. 이 점에서 기존의 변압기와 다릅니다.블록의 출력 전압은 음의 피드백 신호를 형성하는 데 사용되며 이를 통해 펄스의 매개변수를 조정할 수 있습니다. 펄스 폭을 제어함으로써 출력 매개변수, 전압 또는 전류의 안정화 및 조정을 쉽게 구성할 수 있습니다. 즉, 전압 안정기와 전류 안정기가 될 수 있습니다.
스위칭 전원 공급 장치의 작동 방식에 따라 출력 값의 수와 극성이 매우 다를 수 있습니다.
다양한 전원 공급 장치
구성 방식이 다른 여러 유형의 인버터가 사용되었습니다.
- 무변압기;
- 변신 로봇.
첫 번째 것은 펄스 시퀀스가 장치의 출력 정류기와 평활 필터로 직접 이동한다는 점에서 다릅니다. 이러한 계획에는 최소한의 구성 요소가 있습니다. 간단한 인버터에는 펄스 폭 생성기인 특수 집적 회로가 포함되어 있습니다.
무변압기 장치의 단점 중 가장 큰 단점은 주전원에서 갈바닉 절연이 없고 감전의 위험이 있다는 것입니다. 또한 일반적으로 전력이 낮고 1개의 출력 전압만 제공합니다.
고주파 펄스 열이 변압기의 1차 권선에 공급되는 변압기 장치가 더 일반적입니다. 원하는 만큼 2차 권선이 있을 수 있으므로 여러 출력 전압을 생성할 수 있습니다. 각 2차 권선에는 자체 정류기와 평활 필터가 장착되어 있습니다.
모든 컴퓨터를 위한 강력한 스위칭 전원 공급 장치는 높은 신뢰성과 안전성을 가진 방식에 따라 제작되었습니다. 피드백 신호의 경우 5 또는 12볼트의 전압이 여기에 사용됩니다. 이러한 값에는 가장 정확한 안정화가 필요하기 때문입니다.
고주파 전압 변환용 변압기(50Hz 대신 수십 킬로헤르츠)를 사용함으로써 치수와 무게를 몇 배나 줄이고 전기철이 아닌 보자력이 높은 강자성체를 코어재로 사용할 수 있게 되었다. 자기 회로).
DC 컨버터도 펄스 폭 변조를 기반으로 구축됩니다. 인버터 회로를 사용하지 않으면 변환에 큰 어려움이 따릅니다.
전력 공급 체계
펄스 변환기의 가장 일반적인 구성의 회로에는 다음이 포함됩니다.
- 네트워크 잡음 억제 필터;
- 정류기;
- 스무딩 필터;
- 펄스 폭 변환기;
- 주요 트랜지스터;
- 출력 고주파 변압기;
- 출력 정류기;
- 개별 및 그룹 필터를 출력합니다.
노이즈 억제 필터의 목적은 장치 작동으로 인한 간섭을 주전원으로 지연시키는 것입니다. 스위칭 전력 반도체 소자는 넓은 주파수 범위에서 단기 펄스 생성을 동반할 수 있습니다. 따라서 여기서는 필터링 장치의 피드스루 커패시터로 이러한 목적을 위해 특별히 설계된 요소를 사용해야 합니다.
정류기는 입력 AC 전압을 DC로 변환하는 데 사용되며 다음 평활 필터는 정류된 전압의 리플을 제거합니다.
DC/DC 컨버터를 사용하는 경우 정류기와 필터가 필요없게 되며, 노이즈 필터 회로를 거친 입력 신호는 PWM으로 약칭되는 펄스폭 컨버터(변조기)로 직접 공급된다.
PWM은 스위칭 전원 공급 회로에서 가장 복잡한 부분입니다. 그 작업에는 다음이 포함됩니다.
- 고주파 펄스 생성;
- 피드백 신호에 따른 블록의 출력 매개변수 제어 및 펄스 시퀀스 수정;
- 제어 및 과부하 보호.
PWM 신호는 브리지 또는 하프 브리지 회로에 연결된 강력한 키 트랜지스터의 제어 출력에 공급됩니다. 트랜지스터의 전원 출력은 고주파 출력 변압기의 1차 권선에 로드됩니다. 기존의 바이폴라 트랜지스터 대신 IGBT 또는 MOSFET 트랜지스터가 사용되며, 이는 접합부에서 낮은 전압 강하 및 고속이 특징입니다. 개선된 트랜지스터 매개변수는 동일한 치수 및 기술 설계 매개변수로 전력 손실을 줄이는 데 도움이 됩니다.
출력 펄스 변압기는 고전적인 것과 동일한 변환 원리를 사용합니다. 예외는 더 높은 빈도로 작업하는 것입니다. 결과적으로 동일한 전송 전력을 가진 고주파 변압기는 더 작은 치수를 갖습니다.
전원 변압기의 2차 권선 전압(여러 개일 수 있음)이 출력 정류기로 공급됩니다. 입력 정류기와 달리 2차 회로의 정류 다이오드는 작동 주파수가 높아야 합니다.쇼트키 다이오드는 회로의 이 섹션에서 가장 잘 작동합니다. 기존 제품에 비해 장점:
- 높은 작동 주파수;
- 감소된 커패시턴스 pn 접합;
- 작은 전압 강하.
스위칭 전원 공급 장치의 출력 필터의 목적은 정류된 출력 전압의 리플을 필요한 최소값으로 줄이는 것입니다. 리플 주파수가 주전원 전압보다 훨씬 높기 때문에 커패시터의 큰 커패시턴스 값과 코일의 인덕턴스가 필요하지 않습니다.
스위칭 전원 공급 장치의 범위
스위칭 전압 변환기는 대부분의 경우 반도체 안정기가 있는 기존 변압기 대신 사용됩니다. 동일한 전력으로 인버터는 전체 크기와 무게가 더 작고 신뢰성이 높으며 가장 중요한 것은 더 높은 효율과 넓은 입력 전압 범위에서 작동할 수 있는 능력입니다. 그리고 비슷한 치수로 최대 인버터 전력은 몇 배 더 높습니다.
직접 전압 변환과 같은 영역에서 펄스 소스는 대체 대체품이 거의 없으며 전압을 낮추는 것뿐만 아니라 증가된 전압을 생성하여 극성 변경을 구성할 수 있습니다. 높은 변환 주파수는 출력 매개변수의 필터링 및 안정화를 크게 촉진합니다.
특수 집적회로 기반의 소형 인버터는 각종 기기의 충전기로 사용되며, 충전 장치의 수명이 모바일 장치의 작동 시간을 몇 배 이상 초과할 수 있을 정도로 신뢰성이 높습니다.
LED 광원을 켜기 위한 12볼트 전원 드라이버도 펄스 회로에 따라 구축됩니다.
자신의 손으로 스위칭 전원 공급 장치를 만드는 방법
인버터, 특히 강력한 인버터는 회로가 복잡하고 숙련된 무선 아마추어만 반복할 수 있습니다. 네트워크 전원 공급 장치의 자체 조립을 위해 특수 PWM 컨트롤러 칩을 사용하는 간단한 저전력 회로를 권장할 수 있습니다. 이러한 IC는 스트래핑 요소 수가 적고 실제로 조정 및 튜닝이 필요하지 않은 일반적인 스위칭 회로를 입증했습니다.
집에서 만든 구조물로 작업하거나 산업용 장치를 수리할 때 회로의 일부는 항상 네트워크의 전위에 있으므로 안전 조치를 준수해야 한다는 점을 기억해야 합니다.
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