Thiết kế nguồn điện chuyển mạch có PFC hoạt động. Tập I. Cách tạo nguồn điện chuyển mạch bằng tay của chính bạn

Không giống như các bộ nguồn tuyến tính truyền thống, bao gồm việc dập tắt điện áp không ổn định dư thừa trên phần tử tuyến tính truyền qua, bộ nguồn xung sử dụng các phương pháp và hiện tượng vật lý khác để tạo ra điện áp ổn định, cụ thể là: hiệu ứng tích tụ năng lượng trong cuộn cảm, cũng như khả năng chuyển đổi tần số cao và chuyển đổi năng lượng tích lũy thành áp suất không đổi. Có ba mạch điển hình để xây dựng nguồn điện xung (xem Hình 3.4-1): tăng áp (điện áp đầu ra cao hơn điện áp đầu vào), giảm dần (điện áp đầu ra thấp hơn điện áp đầu vào) và đảo ngược (điện áp đầu ra có cực ngược lại so với đầu vào). Như có thể thấy từ hình, chúng chỉ khác nhau ở cách chúng kết nối điện cảm; mặt khác, nguyên lý hoạt động không thay đổi, cụ thể là.

Phần tử chính (thường sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực hoặc MOS), hoạt động với tần số khoảng 20-100 kHz, được áp dụng định kỳ trong thời gian ngắn (không quá 50% thời gian)

cung cấp toàn bộ điện áp đầu vào không ổn định cho cuộn cảm. Xung hiện tại. chạy qua cuộn dây đảm bảo tích lũy năng lượng dự trữ trong từ trường 1/2LI^2 của nó ở mỗi xung. Năng lượng được lưu trữ theo cách này từ cuộn dây được truyền đến tải (trực tiếp, sử dụng diode chỉnh lưu hoặc qua cuộn dây thứ cấp với sự chỉnh lưu tiếp theo), tụ lọc làm mịn đầu ra đảm bảo điện áp và dòng điện đầu ra không đổi. Việc ổn định điện áp đầu ra được đảm bảo bằng cách tự động điều chỉnh độ rộng hoặc tần số xung trên phần tử chính (mạch phản hồi được thiết kế để giám sát điện áp đầu ra).

Sơ đồ này, mặc dù khá phức tạp, có thể làm tăng đáng kể hiệu quả của toàn bộ thiết bị. Thực tế là, trong trường hợp này, ngoài bản thân tải, không có phần tử công suất nào trong mạch tiêu tán công suất đáng kể. Các bóng bán dẫn chính hoạt động ở chế độ chuyển mạch bão hòa (tức là điện áp rơi trên chúng nhỏ) và chỉ tiêu tán năng lượng trong những khoảng thời gian khá ngắn (thời gian xung). Ngoài ra, bằng cách tăng tần số chuyển đổi, có thể tăng đáng kể công suất và cải thiện các đặc tính về trọng lượng và kích thước.

Một lợi thế công nghệ quan trọng của nguồn cung cấp năng lượng xung là khả năng xây dựng trên cơ sở các nguồn cung cấp năng lượng mạng cỡ nhỏ với khả năng cách ly điện từ mạng để cấp nguồn cho nhiều loại thiết bị. Những bộ nguồn như vậy được chế tạo mà không cần sử dụng máy biến áp điện tần số thấp cồng kềnh sử dụng mạch chuyển đổi tần số cao. Trên thực tế, đây là một mạch cấp nguồn chuyển mạch điển hình có giảm điện áp, trong đó điện áp nguồn đã chỉnh lưu được sử dụng làm điện áp đầu vào và một máy biến áp tần số cao (kích thước nhỏ và hiệu suất cao) được sử dụng làm bộ phận lưu trữ, từ cuộn dây thứ cấp trong đó điện áp ổn định đầu ra bị loại bỏ (máy biến áp này cũng cung cấp cách ly điện với mạng).

Những nhược điểm của nguồn điện xung bao gồm: sự hiện diện của nhiễu xung cao ở đầu ra, độ phức tạp cao và độ tin cậy thấp (đặc biệt là trong sản xuất thủ công), nhu cầu sử dụng các thành phần tần số cao điện áp cao đắt tiền, trong trường hợp này nếu có một trục trặc nhỏ nhất cũng dễ dàng bị hỏng “hàng loạt” (trong trường hợp này, theo quy luật, có thể quan sát thấy các hiệu ứng pháo hoa ấn tượng). Những người thích đi sâu vào bên trong các thiết bị bằng tuốc nơ vít và mỏ hàn sẽ phải cực kỳ cẩn thận khi thiết kế bộ nguồn chuyển mạch mạng, vì nhiều phần tử của mạch như vậy có điện áp cao.

3.4.1 Bộ điều chỉnh chuyển mạch có độ phức tạp thấp hiệu quả

Trên cơ sở phần tử tương tự như phần tử được sử dụng trong bộ ổn định tuyến tính được mô tả ở trên (Hình 3.3-3), có thể xây dựng bộ ổn định điện áp xung. Với những đặc điểm tương tự, nó sẽ có kích thước nhỏ hơn đáng kể và điều kiện nhiệt tốt hơn. Sơ đồ nguyên lý của bộ ổn định như vậy được hiển thị trong Hình. 3,4-2. Bộ ổn áp được lắp ráp theo mạch giảm điện áp tiêu chuẩn (Hình 3.4-1a).

Khi bật lần đầu tiên, khi tụ điện C4 được phóng điện và tải đủ mạnh được nối vào đầu ra, dòng điện sẽ chạy qua bộ điều chỉnh tuyến tính IC DA1. Sự sụt giảm điện áp trên R1 do dòng điện này gây ra sẽ mở khóa bóng bán dẫn chính VT1, ngay lập tức chuyển sang chế độ bão hòa, do điện kháng cảm ứng của L1 lớn và dòng điện đủ lớn chạy qua bóng bán dẫn. Sự sụt giảm điện áp trên R5 sẽ mở ra phần tử chính - bóng bán dẫn VT2. Hiện hành. tăng ở L1, tích điện C4, trong khi thông qua phản hồi trên R8, quá trình ghi xảy ra

Hư hỏng bộ ổn định và bóng bán dẫn chính. Năng lượng được lưu trữ trong cuộn dây cung cấp năng lượng cho tải. Khi điện áp ở C4 giảm xuống dưới điện áp ổn định, DA1 và bóng bán dẫn chính sẽ mở. Chu kỳ được lặp lại với tần số 20-30 kHz.

Mạch R3. R4, C2 sẽ đặt mức điện áp đầu ra. Nó có thể được điều chỉnh trơn tru trong giới hạn nhỏ, từ Uct DA1 đến Uin. Tuy nhiên, nếu Uout được nâng lên gần Uin, một số bất ổn sẽ xuất hiện ở mức tải tối đa và mức độ gợn sóng tăng lên. Để triệt tiêu các gợn sóng tần số cao, bộ lọc L2, C5 được đưa vào đầu ra của bộ ổn định.

Sơ đồ này khá đơn giản và hiệu quả nhất đối với mức độ phức tạp này. Tất cả các bộ phận nguồn VT1, VT2, VD1, DA1 đều được trang bị bộ tản nhiệt nhỏ. Điện áp đầu vào không được vượt quá 30 V, đây là mức tối đa đối với bộ ổn định KR142EN8. Sử dụng điốt chỉnh lưu cho dòng điện ít nhất 3 A.

3.4.2 Thiết bị cung cấp điện liên tục dựa trên bộ ổn định chuyển mạch

Trong bộ lễ phục. 3.4-3, chúng tôi đề xuất xem xét một thiết bị cung cấp điện liên tục cho hệ thống giám sát video và an ninh dựa trên bộ ổn định xung kết hợp với bộ sạc. Bộ ổn định bao gồm các hệ thống bảo vệ chống quá tải, quá nhiệt, tăng điện áp đầu ra và đoản mạch.

Bộ ổn định có các thông số sau:

Điện áp đầu vào, Uvx - 20-30 V:

Điện áp đầu ra ổn định, Uvyx-12V:

Dòng tải định mức, Tải trọng danh định -5A;

Dòng cắt của hệ thống bảo vệ quá tải, Iprotect - 7A;.

Điện áp hoạt động của hệ thống bảo vệ quá áp, bảo vệ Uout - 13 V;

Dòng sạc pin tối đa, Icharge pin max - 0,7 A;

Mức độ gợn sóng. Tăng xung - 100 mV,

Nhiệt độ hoạt động của hệ thống bảo vệ quá nhiệt, Tzasch - 120 C;

Chuyển đổi tốc độ sang nguồn pin, tswitch - 10ms (rơle RES-b RFO.452.112).

Nguyên lý hoạt động của bộ ổn định xung trong thiết bị được mô tả giống như nguyên lý hoạt động của bộ ổn định được trình bày ở trên.

Thiết bị được bổ sung bộ sạc được sản xuất trên các phần tử DA2, R7, R8, R9, R10, VD2, C7. IC ổn áp DA2 có bộ chia dòng trên R7. R8 giới hạn dòng sạc ban đầu tối đa, bộ chia R9, R10 đặt điện áp sạc đầu ra, diode VD2 bảo vệ pin khỏi tự phóng điện khi không có điện áp nguồn.

Bảo vệ quá nhiệt sử dụng nhiệt điện trở R16 làm cảm biến nhiệt độ. Khi bảo vệ được kích hoạt, cảnh báo âm thanh được lắp trên IC DD 1 sẽ bật và đồng thời ngắt kết nối tải khỏi bộ ổn định, chuyển sang nguồn từ pin. Nhiệt điện trở được gắn trên bộ tản nhiệt của bóng bán dẫn VT1. Việc tinh chỉnh mức độ đáp ứng bảo vệ nhiệt độ được thực hiện bằng điện trở R18.

Cảm biến điện áp được lắp ráp trên bộ chia R13, R15. điện trở R15 đặt mức bảo vệ quá áp chính xác (13 V). Nếu điện áp ở đầu ra của bộ ổn định vượt quá (nếu thiết bị sau bị lỗi), rơle S1 sẽ ngắt tải khỏi bộ ổn định và kết nối nó với pin. Nếu điện áp nguồn bị tắt, rơle S1 sẽ chuyển sang trạng thái “mặc định” - tức là. kết nối tải với pin.

Mạch hiển thị ở đây không có bảo vệ ngắn mạch điện tử cho pin. Vai trò này được thực hiện bởi cầu chì trong mạch cấp nguồn cho tải, được thiết kế để tiêu thụ dòng điện tối đa.

3.4.3 Nguồn điện dựa trên bộ biến đổi xung cao tần

Thông thường, khi thiết kế các thiết bị có những yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước của nguồn điện. Trong trường hợp này, giải pháp duy nhất là sử dụng nguồn điện dựa trên bộ biến đổi xung điện áp cao, tần số cao. được kết nối với mạng ~ 220 V mà không cần sử dụng máy biến áp giảm áp tần số thấp lớn và có thể cung cấp năng lượng cao với kích thước nhỏ và khả năng tản nhiệt.

Sơ đồ khối của bộ biến đổi xung điển hình được cấp nguồn từ mạng công nghiệp được thể hiện trong Hình 34-4.

Bộ lọc đầu vào được thiết kế để ngăn nhiễu xung xâm nhập vào mạng. Công tắc nguồn cung cấp xung điện áp cao cho cuộn sơ cấp của máy biến áp tần số cao (đơn và

mạch kéo đẩy). Tần số và thời lượng của các xung được thiết lập bởi một bộ tạo điều khiển (điều khiển độ rộng xung thường được sử dụng, ít thường xuyên hơn - tần số). Không giống như các máy biến áp tín hiệu hình sin tần số thấp, bộ nguồn dạng xung sử dụng các thiết bị băng thông rộng giúp truyền tải điện năng hiệu quả trên các tín hiệu có biên nhanh. Điều này đặt ra những yêu cầu quan trọng về loại mạch từ được sử dụng và thiết kế của máy biến áp. Mặt khác, với tần số ngày càng tăng, kích thước yêu cầu của máy biến áp (trong khi vẫn duy trì công suất truyền tải) giảm xuống (vật liệu hiện đại giúp chế tạo các máy biến áp mạnh mẽ với hiệu suất chấp nhận được ở tần số lên tới 100-400 kHz). Điểm đặc biệt của bộ chỉnh lưu đầu ra là sử dụng điốt Schottky tốc độ cao thay vì điốt công suất thông thường, do tần số cao của điện áp chỉnh lưu. Bộ lọc đầu ra làm phẳng gợn sóng điện áp đầu ra. Điện áp phản hồi được so sánh với điện áp tham chiếu và sau đó điều khiển bộ dao động. Xin lưu ý sự hiện diện của cách ly điện trong mạch phản hồi, điều này là cần thiết nếu chúng ta muốn đảm bảo cách ly điện áp đầu ra khỏi mạng.

Trong quá trình sản xuất IP như vậy, các yêu cầu nghiêm trọng phát sinh đối với các thành phần được sử dụng (làm tăng giá thành của chúng so với các thành phần truyền thống). Thứ nhất, điều này liên quan đến điện áp hoạt động của điốt chỉnh lưu, tụ lọc và bóng bán dẫn chính, không được nhỏ hơn 350 V để tránh sự cố. Thứ hai, nên sử dụng các bóng bán dẫn chính tần số cao (tần số hoạt động 20-100 kHz) và tụ gốm đặc biệt (chất điện phân oxit thông thường sẽ quá nóng ở tần số cao do độ tự cảm cao của chúng

hoạt động). Và thứ ba, tần số bão hòa của máy biến áp tần số cao, được xác định bởi loại lõi từ được sử dụng (theo quy luật, sử dụng lõi hình xuyến) phải cao hơn đáng kể so với tần số hoạt động của bộ chuyển đổi.

Trong bộ lễ phục. Hình 3.4-5 trình bày sơ đồ nguyên lý của nguồn điện cổ điển dựa trên bộ chuyển đổi tần số cao. Bộ lọc, bao gồm các tụ điện C1, C2, SZ và cuộn cảm L1, L2, có tác dụng bảo vệ mạng lưới cung cấp khỏi nhiễu tần số cao từ bộ chuyển đổi. Máy phát điện được chế tạo theo mạch tự dao động và kết hợp với giai đoạn then chốt. Các bóng bán dẫn chính VT1 và VT2 hoạt động ngược pha, đóng mở lần lượt. Việc khởi động máy phát điện và vận hành đáng tin cậy được đảm bảo bởi bóng bán dẫn VT3, hoạt động ở chế độ sự cố tuyết lở. Khi điện áp trên C6 tăng qua R3, bóng bán dẫn sẽ mở ra và tụ điện được phóng vào chân đế của VT2, khởi động máy phát. Điện áp phản hồi được loại bỏ khỏi cuộn dây (III) bổ sung của máy biến áp điện Tpl.

Transistor VT1. VT2 được lắp đặt trên bộ tản nhiệt dạng tấm có kích thước tối thiểu 100 cm^2. Điốt VD2-VD5 có rào cản Schottky được đặt trên bộ tản nhiệt nhỏ 5 cm^2. Dữ liệu cuộn cảm và máy biến áp: L1-1. L2 được quấn trên các vòng ferrite 2000NM K12x8x3 thành hai dây sử dụng dây PELSHO 0,25: 20 vòng. TP1 - trên hai vòng gấp lại với nhau, ferrite 2000NN KZ 1x18,5x7;

quấn 1 - 82 vòng với dây PEV-2 0,5: quấn II - 25+25 vòng với dây PEV-2 1,0: quấn III - 2 vòng với dây PEV-2 0,3. TP2 được quấn trên vòng ferit 2000NN K10x6x5. tất cả các cuộn dây đều được làm bằng dây PEV-2 0,3: cuộn 1 - 10 vòng:

Cuộn dây II và III - mỗi cuộn 6 vòng, cả hai cuộn dây (II và III) đều được quấn sao cho chiếm 50% diện tích trên vòng không chạm hoặc chồng lên nhau, cuộn I được quấn đều khắp vòng và cách điện bằng một lớp bằng vải sơn mài. Cuộn dây lọc chỉnh lưu L3, L4 được quấn trên ferrite 2000NM K 12x8x3 bằng dây PEV-2 1.0, số vòng - 30. KT809A có thể dùng làm bóng bán dẫn chính VT1, VT2. KT812, KT841.

Xếp hạng phần tử và dữ liệu cuộn dây của máy biến áp được cung cấp cho điện áp đầu ra 35 V. Trong trường hợp cần có các giá trị tham số vận hành khác, số vòng trong cuộn dây 2 Tr1 phải được thay đổi tương ứng.

Mạch được mô tả có những hạn chế đáng kể do mong muốn giảm thiểu đáng kể số lượng linh kiện được sử dụng, bao gồm mức ổn định điện áp đầu ra thấp, hoạt động không ổn định, không đáng tin cậy và dòng điện đầu ra thấp. Tuy nhiên, nó khá phù hợp để cấp nguồn cho các thiết kế đơn giản nhất của công suất khác nhau (nếu sử dụng các linh kiện phù hợp) như: máy tính, số gọi đến, thiết bị chiếu sáng, v.v.

Một mạch cấp nguồn khác dựa trên bộ chuyển đổi xung tần số cao được thể hiện trong hình. 3,4-6. Sự khác biệt chính giữa sơ đồ này và cấu trúc tiêu chuẩn được hiển thị trong Hình. 3.4-4 là sự vắng mặt của mạch phản hồi. Về vấn đề này, độ ổn định điện áp trên cuộn dây đầu ra của máy biến áp HF Tr2 khá thấp và cần phải sử dụng bộ ổn định thứ cấp (mạch sử dụng bộ ổn định tích hợp phổ quát dựa trên IC dòng KR142).

3.4.4 Bộ ổn định chuyển mạch bằng bóng bán dẫn MIS chính có số đọc dòng điện.

Việc thu nhỏ và tăng hiệu quả trong việc phát triển và xây dựng các bộ nguồn chuyển mạch được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách sử dụng một loại bộ biến tần bán dẫn mới - bóng bán dẫn MOS, cũng như: điốt công suất cao với khả năng phục hồi ngược nhanh, điốt Schottky, tốc độ cực cao điốt, bóng bán dẫn hiệu ứng trường có cổng cách điện, mạch tích hợp để điều khiển các phần tử chính. Tất cả những yếu tố này đều có sẵn trên thị trường trong nước và có thể được sử dụng trong thiết kế nguồn điện, bộ chuyển đổi, hệ thống đánh lửa cho động cơ đốt trong (ICE) và hệ thống khởi động cho đèn huỳnh quang (LDL) hiệu suất cao. Một loại thiết bị điện có tên HEXSense - bóng bán dẫn MOS với cảm biến dòng điện - cũng có thể được các nhà phát triển quan tâm. Chúng là các bộ phận chuyển mạch lý tưởng cho các bộ nguồn chuyển mạch sẵn sàng điều khiển. Khả năng đọc dòng điện bán dẫn chuyển mạch có thể được sử dụng trong việc chuyển đổi nguồn điện để cung cấp phản hồi hiện tại theo yêu cầu của bộ điều khiển điều chế độ rộng xung. Điều này giúp đơn giản hóa việc thiết kế nguồn điện - loại trừ các điện trở và máy biến dòng khỏi nó.

Trong bộ lễ phục. Hình 3.4-7 thể hiện sơ đồ nguồn điện chuyển mạch 230 W. Đặc điểm hiệu suất chính của nó như sau:

Điện áp đầu vào: -110V 60Hz:

Điện áp đầu ra: 48 V DC:

Dòng tải: 4,8 A:

Tần số chuyển đổi: 110 kHz:

Hiệu suất ở mức đầy tải : 78%;

Hiệu suất ở mức 1/3 tải: 83%.

Mạch được xây dựng trên cơ sở bộ điều chế độ rộng xung (PWM) với bộ chuyển đổi tần số cao ở đầu ra. Nguyên lý hoạt động như sau.

Tín hiệu điều khiển cho bóng bán dẫn chính đến từ đầu ra 6 của bộ điều khiển DA1, chu kỳ làm việc được giới hạn ở 50% bởi điện trở R4, R4 và SZ là các phần tử định thời của máy phát. Nguồn điện cho DA1 được cung cấp bởi xích VD5, C5, C6, R6. Điện trở R6 được thiết kế để cung cấp điện áp cung cấp trong quá trình khởi động máy phát điện, sau đó phản hồi điện áp qua LI, VD5 được kích hoạt. Phản hồi này thu được từ cuộn dây bổ sung của cuộn cảm đầu ra, hoạt động ở chế độ đảo ngược. Ngoài việc cấp nguồn cho máy phát, điện áp phản hồi qua chuỗi VD4, Cl, Rl, R2 được cung cấp cho đầu vào phản hồi điện áp DA1 (chân 2). Thông qua bù R3 và C2 được cung cấp, đảm bảo sự ổn định của vòng phản hồi.

Dựa vào mạch này có thể chế tạo các bộ ổn định xung với các thông số đầu ra khác.

Hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại thực tế không sử dụng nguồn điện tương tự (máy biến áp), chúng được thay thế bằng bộ chuyển đổi điện áp xung. Để hiểu tại sao điều này lại xảy ra, cần phải xem xét các đặc điểm thiết kế cũng như điểm mạnh và điểm yếu của các thiết bị này. Chúng tôi cũng sẽ nói về mục đích của các thành phần chính của nguồn xung và đưa ra một ví dụ đơn giản về cách triển khai có thể được lắp ráp bằng tay của chính bạn.

Đặc điểm thiết kế và nguyên lý hoạt động

Trong số một số phương pháp chuyển đổi điện áp thành các linh kiện điện tử công suất, có thể xác định được hai phương pháp phổ biến nhất:

Analog, bộ phận chính của nó là máy biến áp giảm áp, ngoài chức năng chính, nó còn cung cấp khả năng cách ly điện.
Nguyên lý xung lực.

Hãy xem hai lựa chọn này khác nhau như thế nào.

PSU dựa trên máy biến áp điện

Hãy xem xét sơ đồ khối đơn giản của thiết bị này. Như có thể thấy trong hình, một máy biến áp giảm áp được lắp đặt ở đầu vào, với sự trợ giúp của nó, biên độ của điện áp nguồn được chuyển đổi, ví dụ, từ 220 V, chúng ta có được 15 V. Khối tiếp theo là một bộ chỉnh lưu, nó nhiệm vụ là chuyển đổi dòng điện hình sin thành dòng xung (sóng hài được hiển thị phía trên hình ảnh tượng trưng). Với mục đích này, người ta sử dụng các phần tử bán dẫn chỉnh lưu (điốt) được kết nối qua mạch cầu. Nguyên tắc hoạt động của họ có thể được tìm thấy trên trang web của chúng tôi.

Khối tiếp theo thực hiện hai chức năng: làm phẳng điện áp (một tụ điện có công suất thích hợp được sử dụng cho mục đích này) và ổn định nó. Điều thứ hai là cần thiết để điện áp không bị “giảm” khi tải tăng.

Sơ đồ khối đã cho được đơn giản hóa rất nhiều, theo quy luật, nguồn loại này có bộ lọc đầu vào và mạch bảo vệ, nhưng điều này không quan trọng để giải thích hoạt động của thiết bị.

Tất cả những nhược điểm của phương án trên đều liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến yếu tố thiết kế chính - máy biến áp. Thứ nhất, trọng lượng và kích thước của nó hạn chế việc thu nhỏ. Để không vô căn cứ, chúng tôi sẽ sử dụng máy biến áp giảm áp 220/12 V có công suất định mức 250 W làm ví dụ. Trọng lượng của một đơn vị như vậy là khoảng 4 kg, kích thước 125x124x89 mm. Bạn có thể tưởng tượng bộ sạc máy tính xách tay dựa trên nó sẽ nặng bao nhiêu.

Thứ hai, giá của những thiết bị như vậy đôi khi cao hơn tổng giá thành của các linh kiện khác rất nhiều lần.

Thiết bị xung

Như có thể thấy từ sơ đồ khối trong Hình 3, nguyên lý hoạt động của các thiết bị này khác biệt đáng kể so với các bộ chuyển đổi tương tự, chủ yếu là do không có máy biến áp bước xuống đầu vào.

Hình 3. Sơ đồ khối của bộ nguồn chuyển mạch

Hãy xem xét thuật toán hoạt động của một nguồn như vậy:

Nguồn được cung cấp cho bộ lọc mạng; nhiệm vụ của nó là giảm thiểu nhiễu mạng, cả đầu vào và đầu ra, phát sinh do hoạt động.
Tiếp theo, bộ chuyển đổi điện áp hình sin thành điện áp xung không đổi và bộ lọc làm mịn đi vào hoạt động.
Ở giai đoạn tiếp theo, một biến tần được kết nối với quy trình, nhiệm vụ của nó liên quan đến việc hình thành các tín hiệu tần số cao hình chữ nhật. Phản hồi tới biến tần được thực hiện thông qua bộ điều khiển.
Khối tiếp theo là IT, cần thiết cho chế độ máy phát tự động, cung cấp điện áp cho mạch, bảo vệ, điều khiển bộ điều khiển cũng như tải. Ngoài ra, nhiệm vụ CNTT còn bao gồm việc đảm bảo cách ly điện giữa các mạch điện áp cao và điện áp thấp.

Không giống như máy biến áp giảm áp, lõi của thiết bị này được làm bằng vật liệu sắt từ, điều này góp phần truyền tín hiệu RF đáng tin cậy, có thể nằm trong phạm vi 20-100 kHz. Một đặc điểm đặc trưng của CNTT là khi kết nối nó, việc bao gồm đầu và cuối của cuộn dây là rất quan trọng. Kích thước nhỏ của thiết bị này giúp có thể sản xuất các thiết bị thu nhỏ, một ví dụ là bộ dây điện tử (chấn lưu) của đèn LED hoặc đèn tiết kiệm năng lượng.

Tiếp theo, bộ chỉnh lưu đầu ra đi vào hoạt động vì nó hoạt động với điện áp tần số cao, quá trình này đòi hỏi các phần tử bán dẫn tốc độ cao nên điốt Schottky được sử dụng cho mục đích này.
Ở giai đoạn cuối, quá trình làm mịn được thực hiện trên bộ lọc có lợi, sau đó điện áp được đưa vào tải.

Bây giờ, như đã hứa, chúng ta hãy xem nguyên lý hoạt động của bộ phận chính của thiết bị này – bộ biến tần.

Biến tần hoạt động như thế nào?

Điều chế RF có thể được thực hiện theo ba cách:

tần số xung;
xung pha;
độ rộng xung.

Trong thực tế, tùy chọn cuối cùng được sử dụng. Điều này là do sự đơn giản trong việc thực hiện và thực tế làPWM có tần số truyền thông không đổi, không giống như hai phương pháp điều chế còn lại. Sơ đồ khối mô tả hoạt động của bộ điều khiển được hiển thị bên dưới.

Thuật toán hoạt động của thiết bị như sau:

Bộ tạo tần số tham chiếu tạo ra một loạt tín hiệu hình chữ nhật, tần số tương ứng với tần số tham chiếu. Dựa trên tín hiệu này, một U P răng cưa được hình thành, được cung cấp cho đầu vào của bộ so sánh K xung. Tín hiệu UUS đến từ bộ khuếch đại điều khiển được cung cấp cho đầu vào thứ hai của thiết bị này. Tín hiệu do bộ khuếch đại này tạo ra tương ứng với chênh lệch tỷ lệ giữa U P (điện áp tham chiếu) và U RS (tín hiệu điều khiển từ mạch phản hồi). Nghĩa là, trên thực tế, tín hiệu điều khiển UUS là một điện áp không khớp với mức phụ thuộc vào cả dòng điện trên tải và điện áp trên nó (U OUT).

Phương pháp triển khai này cho phép bạn tổ chức một mạch kín cho phép bạn điều khiển điện áp đầu ra, trên thực tế, chúng ta đang nói về một đơn vị chức năng tuyến tính-rời rạc. Các xung được tạo ra ở đầu ra của nó, với thời lượng tùy thuộc vào sự khác biệt giữa tín hiệu tham chiếu và tín hiệu điều khiển. Dựa vào đó, một điện áp được tạo ra để điều khiển bóng bán dẫn chính của biến tần.

Quá trình ổn định điện áp đầu ra được thực hiện bằng cách theo dõi mức của nó, khi nó thay đổi, điện áp của tín hiệu điều khiển U PC thay đổi tương ứng, dẫn đến tăng hoặc giảm thời lượng giữa các xung.

Kết quả là công suất của mạch thứ cấp thay đổi, đảm bảo ổn định điện áp đầu ra.

Để đảm bảo an toàn, cần phải cách ly điện giữa nguồn điện và phản hồi. Theo quy định, bộ ghép quang được sử dụng cho mục đích này.

Điểm mạnh và điểm yếu của nguồn xung

Nếu chúng ta so sánh các thiết bị analog và xung có cùng công suất thì thiết bị sau sẽ có những ưu điểm sau:

Kích thước và trọng lượng nhỏ do không có máy biến áp giảm tần tần số thấp và các bộ phận điều khiển yêu cầu loại bỏ nhiệt bằng bộ tản nhiệt lớn. Nhờ sử dụng công nghệ chuyển đổi tín hiệu tần số cao, có thể giảm điện dung của các tụ điện sử dụng trong bộ lọc, cho phép lắp đặt các phần tử nhỏ hơn.
Hiệu suất cao hơn, vì tổn thất chính chỉ xảy ra do các quá trình nhất thời, trong khi ở các mạch tương tự, rất nhiều năng lượng liên tục bị mất trong quá trình chuyển đổi điện từ. Kết quả đã nói lên điều đó, tăng hiệu quả lên 95-98%.
Chi phí thấp hơn do sử dụng các phần tử bán dẫn kém mạnh hơn.
Dải điện áp đầu vào rộng hơn. Loại thiết bị này không yêu cầu cao về tần số và biên độ nên cho phép kết nối với các mạng có tiêu chuẩn khác nhau.
Có sẵn biện pháp bảo vệ đáng tin cậy chống đoản mạch, quá tải và các tình huống khẩn cấp khác.

Những nhược điểm của công nghệ xung bao gồm:

Sự hiện diện của nhiễu RF là hậu quả của hoạt động của bộ biến tần cao tần. Yếu tố này yêu cầu lắp đặt bộ lọc để triệt tiêu nhiễu. Thật không may, hoạt động của nó không phải lúc nào cũng hiệu quả, điều này đặt ra một số hạn chế đối với việc sử dụng các thiết bị loại này trong các thiết bị có độ chính xác cao.

Yêu cầu đặc biệt đối với tải không được giảm hoặc tăng. Ngay khi mức dòng điện vượt quá ngưỡng trên hoặc dưới, các đặc tính điện áp đầu ra sẽ bắt đầu khác biệt đáng kể so với tiêu chuẩn. Theo quy định, các nhà sản xuất (thậm chí gần đây là các nhà sản xuất Trung Quốc) cung cấp các tình huống như vậy và cài đặt biện pháp bảo vệ thích hợp trong sản phẩm của họ.

Phạm vi ứng dụng

Hầu hết tất cả các thiết bị điện tử hiện đại đều được cấp nguồn từ các khối loại này, ví dụ:

Lắp ráp bộ nguồn chuyển mạch bằng tay của chính bạn

Chúng ta hãy xem xét mạch của một nguồn điện đơn giản, trong đó áp dụng nguyên lý hoạt động được mô tả ở trên.

Chỉ định:

Điện trở: R1 – 100 Ohm, R2 – từ 150 kOhm đến 300 kOhm (có thể lựa chọn), R3 – 1 kOhm.
Công suất: C1 và C2 – 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 – 0,22 µF x 400 V, C5 – 6800-15000 pF (có thể lựa chọn), 012 µF, C6 – 10 µF x 50 V, C7 – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
Điốt: VD1-4 - KD258V, VD5 và VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
Transistor VT1 – KT872A.
Ổn áp D1 - vi mạch KR142 có chỉ số EH5 - EH8 (tùy theo điện áp đầu ra yêu cầu).
Máy biến áp T1 - sử dụng lõi ferit hình chữ w có kích thước 5x5. Cuộn sơ cấp được quấn 600 vòng dây Ø 0,1 mm, cuộn thứ cấp (chân 3-4) có 44 vòng Ø 0,25 mm và cuộn cuối cùng có 5 vòng Ø 0,1 mm.
Cầu chì FU1 – 0,25A.

Việc thiết lập bao gồm việc chọn các giá trị của R2 và C5, đảm bảo kích thích máy phát ở điện áp đầu vào 185-240 V.

Tiến bộ kỹ thuật không đứng yên và ngày nay các bộ nguồn dạng máy biến áp đã được thay thế bằng các bộ chuyển mạch. Có nhiều lý do cho việc này, nhưng quan trọng nhất là:

Đơn giản và chi phí sản xuất thấp;
Dễ sử dụng;
Kích thước tổng thể nhỏ gọn và thoải mái đáng kể.

Đọc hướng dẫn về cách chọn máy dò dây ẩn và cách sử dụng nó.

Từ quan điểm kỹ thuật, nguồn điện chuyển mạch là một thiết bị chỉnh lưu điện áp nguồn và sau đó tạo thành xung từ nó với đáp ứng tần số 10 kHz. Điều đáng chú ý là hiệu suất của thiết bị kỹ thuật này đạt tới 80%.

Nguyên lý hoạt động

Trên thực tế, toàn bộ nguyên lý hoạt động của nguồn điện chuyển mạch tập trung vào thực tế là thiết bị loại này nhằm mục đích điều chỉnh điện áp cung cấp cho nó khi kết nối với mạng và sau đó hình thành xung làm việc, do đó bộ phận điện này có thể hoạt động.

Nhiều người thắc mắc sự khác biệt chính giữa thiết bị xung và thiết bị thông thường là gì? Tất cả bắt nguồn từ thực tế là nó đã cải thiện các đặc tính kỹ thuật và kích thước tổng thể nhỏ hơn. Ngoài ra, bộ xung còn cung cấp nhiều năng lượng hơn phiên bản tiêu chuẩn của nó.

Các loại

Hiện tại, trên lãnh thổ Liên bang Nga, nếu cần, bạn có thể tìm thấy các loại và loại nguồn điện chuyển mạch sau:

Thời gian ngừng hoạt động trên IR2153 - sửa đổi này được người tiêu dùng trong nước ưa chuộng nhất;
Trên TL494
Trên UC3842
Từ một chiếc đèn tiết kiệm năng lượng - nó giống như một thiết bị kỹ thuật được cải tiến thuộc loại hybrid;
Đối với bộ khuếch đại – nó có đặc tính kỹ thuật cao;
Từ chấn lưu điện tử - theo tên, rõ ràng thiết bị này hoạt động dựa trên hoạt động của loại cân điện tử. Đọc bài đánh giá về những loại đèn LED dành cho gia đình và cách lựa chọn.
Có thể điều chỉnh - loại bộ phận cơ khí này có thể được cấu hình và điều chỉnh riêng;
Đối với UMZCH - có ứng dụng cụ thể hẹp;
Mạnh mẽ – có đặc tính công suất cao;
200 volt - loại thiết bị này được thiết kế cho điện áp tối đa 220V;
Mạng 150 W – chỉ hoạt động từ mạng, công suất tối đa – 150 W;
12 V – thiết bị kỹ thuật có thể hoạt động bình thường ở điện áp 12 V;
24 V – thiết bị chỉ có thể hoạt động bình thường ở 24 V
Cầu – trong quá trình lắp ráp, sơ đồ kết nối cầu đã được sử dụng;
Đối với bộ khuếch đại ống - tất cả các thông số kỹ thuật được thiết kế để hoạt động với bộ khuếch đại ống;
Đối với đèn LED – có độ nhạy cao, được sử dụng để làm việc với đèn LED;
Lưỡng cực có cực kép, thiết bị đạt tiêu chuẩn chất lượng cao;
Flyback - tập trung vào hoạt động ngược, có xếp hạng công suất và điện áp cao.

Cơ chế

Tất cả các bộ nguồn chuyển mạch, tùy thuộc vào phạm vi hoạt động và tính năng kỹ thuật, có các mạch khác nhau:

12 V - là tùy chọn tiêu chuẩn để lắp ráp hệ thống loại này;
2000 W - mạch này chỉ dành cho các thiết bị kỹ thuật công suất cao;
Đối với tuốc nơ vít 18 V, mạch điện cụ thể và đòi hỏi kiến thức đặc biệt của người chủ trong quá trình lắp ráp;
Đối với bộ khuếch đại ống - trong trường hợp này chúng ta đang nói về một thiết kế sơ đồ đơn giản, trong số những thứ khác, có tính đến đầu ra của bộ khuếch đại ống;
Đối với máy tính xách tay - yêu cầu phải có hệ thống bảo vệ đặc biệt chống tăng điện áp;
Nằm trong Top 200 - đặc tính kỹ thuật của thiết bị sẽ là 40 V và 3 A. Đọc về thiết kế của máy phát điện.
Trên TL494, mạch có tính đến giới hạn dòng điện và điều chỉnh điện áp đầu vào;
Trên UC3845, việc lắp ráp bộ nguồn chuyển mạch theo sơ đồ này không khó;
nguồn điện chuyển mạch dựa trên mạch ir2153 - áp dụng cho các bộ khuếch đại tần số thấp;
Trên chip LNK364PN - được triển khai trên cơ sở thiết kế vi mạch của UC 3842;
Trên một bóng bán dẫn hiệu ứng trường, ngay từ cái tên đã thấy rõ rằng mạch này có thể áp dụng cho bóng bán dẫn hiệu ứng trường;
Mạch của bộ nguồn chuyển mạch chế độ chuyển tiếp có thiết kế đơn giản và không yêu cầu kỹ năng đặc biệt trong quá trình lắp ráp.

Sửa

Nguyên lý tạo ra nguồn điện thứ cấp thông qua việc sử dụng các thiết bị bổ sung cung cấp năng lượng cho các mạch điện đã được sử dụng khá lâu trong hầu hết các thiết bị điện. Những thiết bị này là nguồn cung cấp năng lượng. Chúng phục vụ để chuyển đổi điện áp đến mức yêu cầu. PSU có thể là các phần tử tích hợp hoặc riêng biệt. Có hai nguyên tắc để chuyển đổi điện năng. Thứ nhất dựa trên việc sử dụng máy biến áp tương tự, và thứ hai dựa trên việc sử dụng nguồn điện chuyển mạch. Sự khác biệt giữa những nguyên tắc này khá lớn, nhưng thật không may, không phải ai cũng hiểu được nó. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách thức hoạt động của bộ nguồn chuyển mạch và nó khác biệt nhiều như thế nào so với bộ nguồn tương tự. Bắt đầu nào. Đi!

Nguồn cung cấp năng lượng biến áp là những thiết bị đầu tiên xuất hiện. Nguyên lý hoạt động của chúng là thay đổi cấu trúc điện áp bằng cách sử dụng máy biến áp nguồn được nối với mạng 220 V. Ở đó, biên độ của sóng hài hình sin giảm đi và được truyền tiếp đến thiết bị chỉnh lưu. Sau đó, điện áp được làm mịn bằng một tụ điện mắc song song, được chọn theo công suất cho phép. Việc điều chỉnh điện áp tại các đầu ra được đảm bảo bằng cách thay đổi vị trí của các điện trở cắt.

Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang nguồn cung cấp năng lượng xung. Chúng xuất hiện muộn hơn một chút, tuy nhiên, chúng ngay lập tức trở nên phổ biến đáng kể nhờ một số tính năng tích cực, cụ thể là:

sự sẵn có của bao bì;
Độ tin cậy;
Khả năng mở rộng phạm vi hoạt động cho điện áp đầu ra.

Tất cả các thiết bị sử dụng nguyên lý cung cấp năng lượng xung thực tế không khác nhau.

Các thành phần của nguồn cung cấp xung là:

Cung cấp điện tuyến tính;
Nguồn điện dự phòng;
Máy phát điện (ZPI, điều khiển);
Bóng bán dẫn chính;
Bộ ghép quang;
Các mạch điều khiển.

Để chọn bộ nguồn có bộ thông số cụ thể, hãy sử dụng trang web ChipHunt.

Cuối cùng chúng ta hãy tìm hiểu cách thức hoạt động của nguồn điện chuyển mạch. Nó sử dụng các nguyên tắc tương tác giữa các phần tử của mạch biến tần và nhờ đó đạt được điện áp ổn định.

Đầu tiên, bộ chỉnh lưu nhận được điện áp bình thường 220 V, sau đó biên độ được làm mịn bằng các tụ lọc điện dung. Sau đó, các đường sin đi qua được chỉnh lưu bằng cầu diode đầu ra. Sau đó các hình sin được chuyển đổi thành xung tần số cao. Việc chuyển đổi có thể được thực hiện bằng cách tách điện của mạng cung cấp điện khỏi các mạch đầu ra hoặc không có sự cách ly như vậy.

Nếu nguồn điện được cách ly về mặt điện thì tín hiệu tần số cao sẽ được gửi đến máy biến áp, máy biến áp này thực hiện cách ly điện. Để tăng hiệu suất của máy biến áp, tần số được tăng lên.

Hoạt động của nguồn điện xung dựa trên sự tương tác của ba chuỗi:

Bộ điều khiển PLC (điều khiển chuyển đổi điều chế độ rộng xung);
Một dãy các công tắc nguồn (gồm các bóng bán dẫn được đóng theo một trong ba mạch: cầu, nửa cầu, có điểm giữa);
Máy biến áp xung (có cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được gắn xung quanh lõi từ).

Nếu nguồn điện không tách rời thì không sử dụng biến áp cách ly tần số cao và tín hiệu được đưa trực tiếp đến bộ lọc thông thấp.

So sánh các bộ nguồn chuyển mạch với các bộ nguồn tương tự, bạn có thể thấy những ưu điểm rõ ràng của bộ nguồn trước đây. UPS có trọng lượng nhẹ hơn trong khi hiệu suất của chúng cao hơn đáng kể. Chúng có dải điện áp cung cấp rộng hơn và bảo vệ tích hợp. Chi phí của nguồn cung cấp năng lượng như vậy thường thấp hơn.

Những nhược điểm bao gồm sự hiện diện của nhiễu tần số cao và hạn chế về công suất (cả ở mức tải cao và thấp).

Bạn có thể kiểm tra UPS bằng đèn sợi đốt thông thường. Xin lưu ý rằng bạn không nên nối đèn vào khe hở của bóng bán dẫn từ xa, vì cuộn dây sơ cấp không được thiết kế để cho dòng điện một chiều đi qua, vì vậy trong mọi trường hợp không được phép cho nó đi qua.

Nếu đèn sáng nghĩa là nguồn điện đang hoạt động bình thường, còn nếu đèn không sáng nghĩa là nguồn điện không hoạt động. Đèn nháy ngắn cho biết UPS bị khóa ngay sau khi khởi động. Ánh sáng rất chói cho thấy điện áp đầu ra thiếu ổn định.

Bây giờ bạn sẽ biết nguyên lý hoạt động của bộ nguồn chuyển mạch và nguồn điện analog thông thường dựa trên cơ sở nào. Mỗi người trong số họ có các đặc điểm cấu trúc và hoạt động riêng cần được hiểu. Bạn cũng có thể kiểm tra hiệu suất của UPS bằng đèn sợi đốt thông thường. Hãy viết trong phần bình luận xem bài viết này có hữu ích với bạn hay không và hỏi bất kỳ câu hỏi nào của bạn về chủ đề được thảo luận.

Bộ nguồn chuyển mạch (SMPS) được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay và được sử dụng thành công trong tất cả các thiết bị điện tử vô tuyến hiện đại.

Hình 3 là sơ đồ khối của bộ nguồn chuyển mạch chế tạo theo mạch truyền thống, các bộ chỉnh lưu thứ cấp chế tạo theo mạch nửa sóng. Tên của các nút này tiết lộ mục đích của chúng và không cần giải thích. Các thành phần chính của mạch sơ cấp là: bộ lọc đầu vào, bộ chỉnh lưu điện áp nguồn và bộ chuyển đổi điện áp nguồn chỉnh lưu HF kèm máy biến áp.

Bộ lọc chỉnh lưu dòng

Máy biến áp

Bộ chuyển đổi RF

Bộ chỉnh lưu thứ cấp

Bộ lọc đầu vào

Hình 3 - Sơ đồ khối của nguồn điện xung

Nguyên tắc cơ bản trong hoạt động của SMPS là chuyển đổi điện áp nguồn xoay chiều 220 volt và tần số 50 Hz thành điện áp hình chữ nhật tần số cao xen kẽ, được chuyển đổi thành các giá trị cần thiết, được chỉnh lưu và lọc.

Việc chuyển đổi được thực hiện bằng cách sử dụng một bóng bán dẫn mạnh mẽ hoạt động ở chế độ chuyển mạch và một máy biến áp xung, cùng nhau tạo thành mạch chuyển đổi RF. Về thiết kế mạch, có hai tùy chọn bộ chuyển đổi khả thi: tùy chọn thứ nhất được chế tạo theo mạch của bộ tự dao động xung (ví dụ: tùy chọn này được sử dụng trong UPS của TV) và tùy chọn thứ hai với điều khiển bên ngoài (được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện). thiết bị điện tử vô tuyến hiện đại).

Do tần số của bộ chuyển đổi thường được chọn từ 18 đến 50 kHz nên kích thước của biến áp xung và do đó toàn bộ nguồn điện khá nhỏ gọn, đây là một thông số quan trọng đối với thiết bị hiện đại. bộ chuyển đổi có điều khiển bên ngoài được thể hiện trong Hình 4.

Hình 4 - Sơ đồ nguồn điện xung với bộ cấp nguồn.

Bộ chuyển đổi được chế tạo trên bóng bán dẫn VT1 và máy biến áp T1. Điện áp nguồn được cung cấp qua bộ lọc nguồn (SF) đến bộ chỉnh lưu nguồn (SV), tại đây nó được chỉnh lưu, lọc bằng tụ lọc (SF) và qua cuộn dây W1 của máy biến áp T1 được cung cấp cho bộ thu của bóng bán dẫn VT1. Khi một xung hình chữ nhật được đưa vào mạch cơ bản của bóng bán dẫn, bóng bán dẫn sẽ mở ra và dòng điện tăng dần chạy qua nó TÔI j. Dòng điện tương tự sẽ chạy qua cuộn dây W1 của máy biến áp T1, điều này sẽ dẫn đến từ thông trong lõi máy biến áp tăng lên, đồng thời xuất hiện suất điện động tự cảm trong cuộn thứ cấp W2 của máy biến áp. Cuối cùng, một điện áp dương sẽ xuất hiện ở đầu ra của diode VD. Hơn nữa, nếu tăng thời lượng xung cấp vào cực gốc của Transistor VT1 thì điện áp ở mạch thứ cấp sẽ tăng lên, bởi vì nhiều năng lượng sẽ được giải phóng hơn và nếu thời lượng giảm đi thì điện áp cũng sẽ giảm tương ứng. Do đó, bằng cách thay đổi thời lượng xung trong mạch cơ sở của bóng bán dẫn, chúng ta có thể thay đổi điện áp đầu ra của cuộn thứ cấp T1, và do đó ổn định điện áp đầu ra của nguồn điện. Điều duy nhất cần thiết cho việc này là một mạch sẽ tạo ra các xung kích hoạt và kiểm soát thời lượng của chúng (vĩ độ). Một bộ điều khiển PLC được sử dụng như một mạch như vậy. -PWM - điều chế độ rộng xung.

Để ổn định điện áp đầu ra của UPS, mạch điều khiển PLC “phải biết” độ lớn của điện áp đầu ra. Đối với những mục đích này, một mạch theo dõi (hoặc mạch phản hồi) được sử dụng, được chế tạo trên bộ ghép quang U1 và điện trở R2. Việc tăng điện áp trong mạch thứ cấp của máy biến áp T1 sẽ dẫn đến tăng cường độ bức xạ LED và do đó làm giảm điện trở tiếp giáp của phototransistor (một phần của bộ ghép quang U1). Điều này sẽ dẫn đến sự gia tăng điện áp rơi trên điện trở R2, được mắc nối tiếp với phototransistor và giảm điện áp ở chân 1 của bộ điều khiểnPWM. Việc giảm điện áp khiến mạch logic có trong bộ điều khiểnPWM tăng thời lượng xung cho đến khi điện áp ở chân thứ 1 tương ứng với các thông số đã chỉ định. Khi điện áp giảm, quá trình diễn ra ngược lại.

UPS sử dụng hai nguyên tắc để triển khai các mạch theo dõi - “trực tiếp” và “gián tiếp”. Phương pháp được mô tả ở trên được gọi là “trực tiếp”, vì điện áp phản hồi được loại bỏ trực tiếp khỏi bộ chỉnh lưu thứ cấp. Với việc theo dõi “gián tiếp”, điện áp phản hồi được loại bỏ khỏi cuộn dây bổ sung của máy biến áp xung (Hình 5).

Hình 5 - Sơ đồ nguồn điện xung với bộ cấp nguồn.

Việc tăng hoặc giảm điện áp trên cuộn dây W2 sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trên cuộn dây W3, điện áp này cũng được đưa qua điện trở R2 đến chân 1 của bộ điều khiểnPWM.

SMPS bảo vệ chống ngắn mạch.

Đoản mạch (SC) trong tải UPS. Trong trường hợp này, toàn bộ năng lượng cung cấp cho mạch thứ cấp của UPS sẽ bị mất và điện áp đầu ra gần như bằng 0. Theo đó, mạch điều khiển PLC sẽ cố gắng tăng thời lượng xung để nâng mức điện áp này lên giá trị phù hợp. Kết quả là bóng bán dẫn VT1 sẽ mở ngày càng lâu hơn và dòng điện chạy qua nó sẽ tăng lên. Cuối cùng, điều này sẽ dẫn đến hỏng bóng bán dẫn này. UPS cung cấp khả năng bảo vệ cho bóng bán dẫn bộ chuyển đổi khỏi tình trạng quá tải dòng điện trong những tình huống khẩn cấp như vậy. Nó dựa trên một điện trở bảo vệ R, mắc nối tiếp với mạch mà dòng điện Ik của bộ thu chạy qua. Sự gia tăng dòng điện Ik chạy qua bóng bán dẫn VT1 sẽ dẫn đến sự gia tăng sụt áp trên điện trở này và do đó, điện áp cung cấp cho chân 2 của bộ điều khiểnPWM cũng sẽ giảm. Khi điện áp này giảm xuống một mức nhất định, tương ứng với dòng điện cực đại cho phép của bóng bán dẫn, mạch logic của bộ điều khiểnPWM sẽ ngừng tạo xung ở chân 3 và nguồn điện sẽ chuyển sang chế độ bảo vệ hay nói cách khác là chuyển sang chế độ bảo vệ. tắt.

Tóm lại, cần phải tìm hiểu chi tiết về những ưu điểm của UPS. Như đã đề cập, tần số của bộ chuyển đổi xung khá cao và do đó kích thước tổng thể của bộ biến áp xung bị giảm, điều đó có nghĩa là, nghe có vẻ nghịch lý, chi phí của UPS lại thấp hơn so với nguồn điện truyền thống vì tiêu thụ ít kim loại hơn cho lõi từ và đồng cho cuộn dây, mặc dù số lượng bộ phận trong UPS tăng lên. Một ưu điểm khác của UPS là điện dung của tụ lọc chỉnh lưu thứ cấp nhỏ so với nguồn điện thông thường. Có thể giảm điện dung bằng cách tăng tần số. Và cuối cùng, hiệu suất của nguồn điện chuyển mạch đạt 80%. Điều này là do UPS chỉ tiêu thụ điện từ mạng điện khi bóng bán dẫn chuyển đổi mở, khi nó đóng, năng lượng được truyền sang tải do phóng điện của tụ lọc mạch thứ cấp.

Những nhược điểm bao gồm sự phức tạp của mạch UPS tăng lên và sự gia tăng nhiễu xung do UPS phát ra. Sự gia tăng nhiễu là do bóng bán dẫn chuyển đổi hoạt động ở chế độ chuyển mạch. Ở chế độ này, bóng bán dẫn là nguồn nhiễu xung xảy ra trong các quá trình nhất thời của bóng bán dẫn. Đây là nhược điểm của bất kỳ bóng bán dẫn nào hoạt động ở chế độ chuyển mạch. Nhưng nếu bóng bán dẫn hoạt động với điện áp thấp (ví dụ: logic bóng bán dẫn có điện áp 5V) thì đây không phải là vấn đề, trong trường hợp của chúng tôi, điện áp đặt vào cực thu của bóng bán dẫn là khoảng 315 V. Để chống nhiễu này, UPS sử dụng các bộ lọc mạch mạng phức tạp hơn so với nguồn điện thông thường.