Досвід експерта з апаратного забезпечення в проектуванні імпульсних блоків живлення
Імпульсні джерела живлення поділяються на дві форми: ізольовані та неізольовані. Тут ми в основному говоримо про топологію ізольованих імпульсних джерел живлення. У подальшому, якщо не вказано інше, усі вони стосуються ізольованих джерел живлення. За різними структурними формами ізольовані джерела живлення можна розділити на дві категорії: прямі та зворотні. Зворотний потік означає, що коли первинна сторона трансформатора ввімкнена, вторинна сторона вимикається, і трансформатор накопичує енергію. Коли первинна сторона відключається, вторинна сторона вмикається, і енергія передається в робочий стан навантаження. Як правило, звичайне джерело живлення зі зворотним ходом має більше одинарних трубок, а подвійні трубки зустрічаються рідко. Прямий тип означає, що коли первинна сторона трансформатора ввімкнена, вторинна сторона індукує відповідну напругу та виводить її на навантаження, а енергія безпосередньо передається через трансформатор. За специфікаціями його можна розділити на звичайний форвард, включаючи однотрубний форвард і двотрубний форвард. Напівмостові та мостові схеми є прямими.
Схеми прямого і зворотного ходу мають свої особливості, і їх можна використовувати гнучко, щоб досягти найкращої економічності в процесі проектування схеми. Як правило, зворотний тип може бути використаний у випадках малої потужності. Трохи більший може використовувати однотрубну пряму схему, середня потужність може використовувати двотрубну пряму схему або напівмостову схему, а двотактна схема може використовуватися для низької напруги, яка така ж, як і напівмост. Для високої вихідної потужності зазвичай використовується мостова схема, а для низької напруги також можна використовувати двотактну схему.
Завдяки своїй простій структурі зворотний блок живлення зберігає індуктивність приблизно такого ж розміру, як і трансформатор, і широко використовується в малих і середніх джерелах живлення. У деяких вступах згадується, що потужність джерела живлення зворотного ходу може досягати лише десятків ват, і немає переваги, якщо вихідна потужність перевищує 100 ват, і це важко реалізувати. Я думаю, що це загалом так, але я не можу це узагальнювати. ТОП-чіп компанії PI може досягати 300 Вт. Є статті, в яких розповідається про те, що зворотне живлення може досягати тисячі ват, але я не бачив справжнього. Вихідна потужність пов'язана з рівнем вихідної напруги.
Індуктивність витоку трансформатора живлення зворотного ходу є дуже критичним параметром. Оскільки джерело живлення зворотного ходу потребує трансформатора для накопичення енергії, для того, щоб повністю використовувати залізний сердечник трансформатора, у магнітному ланцюзі зазвичай потрібен повітряний зазор. Мета полягає в тому, щоб змінити гістерезис залізного сердечника. Нахил петлі дозволяє трансформатору витримувати вплив великих імпульсних струмів без переходу залізного сердечника в насичений нелінійний стан. Повітряний проміжок у магнітному контурі знаходиться в стані високого опору, а витік магнітного потоку в магнітному контурі набагато більший, ніж у повністю замкнутому магнітному контурі. .
Зв'язок між первинними полюсами трансформатора також є ключовим фактором у визначенні індуктивності витоку. Щоб котушки первинних полюсів були якомога ближче, можна використовувати метод сендвіч-обмотки, але це збільшить розподілену ємність трансформатора. Виберіть залізний сердечник із відносно довгим вікном, наскільки це можливо, щоб зменшити індуктивність витоку. Наприклад, ефект від використання магнітопроводів типу EE, EF, EER і PQ кращий, ніж від типу EI.
Що стосується робочого циклу зворотнього джерела живлення, то в принципі максимальний робочий цикл зворотнього джерела живлення має бути меншим за {{0}}.5, інакше петлю непросто компенсувати та вона може бути нестабільною, але є деякі винятки, наприклад мікросхеми серії TOP, випущені американською компанією PI, можуть працювати за умови, що робочий цикл перевищує 0,5. Робочий цикл визначається коефіцієнтом витків первинної та вторинної сторін трансформатора. Моя думка щодо зворотного ходу полягає в тому, щоб спочатку визначити відбиту напругу (вихідна напруга відбивається до значення напруги первинної сторони через з’єднання трансформатора), і відбита напруга збільшується в межах певного діапазону напруги. Робочий цикл збільшується, а втрати комутаційної трубки зменшуються. Зі зменшенням відбитої напруги робочий цикл зменшується, а втрати комутаційної трубки збільшуються. Звичайно, для цього також є обов’язкова умова. Коли робочий цикл збільшується, це означає, що час провідності вихідного діода скорочується. Для того, щоб підтримувати стабільність вихідного сигналу, він буде частіше гарантуватися струмом розряду вихідного конденсатора, а вихідний конденсатор витримуватиме більшу високу частоту. Пульсаційний струм очищає та нагріває, що неприпустимо за багатьох умов. Збільшення робочого циклу та зміна коефіцієнта витків трансформатора збільшить індуктивність витоку трансформатора та змінить його загальну продуктивність. Коли енергія індуктивності витоку є достатньо великою до певної міри, вона може повністю компенсувати низькі втрати, спричинені великим обов’язком комутаційної трубки. Немає сенсу збільшувати робочий цикл, і це може навіть вивести з ладу комутаційну трубку через високу зворотну пікову напругу індуктивності витоку. Через велику індуктивність витоку пульсації на виході та деякі інші електромагнітні показники можуть погіршитися. Коли робочий цикл малий, ефективне значення струму комутаційної трубки високе, а ефективне значення первинного струму трансформатора велике, що знижує ефективність перетворювача, але може покращити умови роботи вихідного конденсатора і зменшити виділення тепла.
Як визначити відбиту напругу трансформатора (тобто робочий цикл)
Деякі користувачі мережі згадували налаштування параметрів та аналіз робочого стану контуру зворотного зв’язку імпульсного джерела живлення. Оскільки в школі я погано володів математикою, мені мало не довелося складати додатковий іспит із «Принципів автоматичного керування». Я все ще боюся цієї теми, і досі не можу повністю написати передатну функцію замкнутої системи. Я ставлюся до концепції нуля і полюса системи. Це дуже розпливчасто, і, дивлячись на діаграму Боде, можна лише приблизно визначити, розходиться вона чи зближується, тому я не смію говорити дурниці про компенсацію зворотного зв’язку, але у мене є кілька пропозицій. Якщо у вас є деякі математичні навички та трохи часу на навчання, ви можете знайти університетський підручник «Принципи автоматичного керування», ретельно його переварити та поєднати з фактичною схемою імпульсного джерела живлення, щоб проаналізувати його відповідно до робочого стану. Однозначно буде чим поживитися. На форумі є повідомлення «Проектування та налаштування петлі зворотного зв’язку для учнівства та навчання», у якому CMG відповів дуже добре, і я думаю, що його можна використовувати як довідник.
Сьогодні я розповім про шпаруватість зворотного ходового джерела живлення (звертаю увагу на відбиту напругу, яка узгоджується зі шпаруватістю). Робочий цикл також пов'язаний з витримуваною напругою вибраної комутаційної трубки. Деякі перші джерела живлення з зворотним ходом використовують вимикачі відносно низької витримуваної напруги. Лампи, такі як 600 В або 650 В, як комутаційні лампи для вхідного живлення змінного струму 220 В, можуть бути пов’язані з виробничим процесом у той час. Трубки з високою витримкою напруги непрості у виготовленні, або трубки з низькою витримкою напруги мають більш розумні втрати провідності та характеристики перемикання, як ця лінія. Відбита напруга не повинна бути надто високою, інакше, щоб змусити перемикальну трубку працювати в безпечному діапазоні , потужність, втрачена контуром поглинання, також значна. Практика показала, що відбита напруга лампи 600В не повинна перевищувати 100В, а відбита напруга лампи 650В не повинна перевищувати 120В. Коли значення пікової напруги індуктивності витоку обмежується рівним 50 В, трубка все ще має робочий запас 50 В. Тепер, у зв’язку з удосконаленням рівня виробничого процесу МОП-ламп, загальне зворотне джерело живлення використовує 700 В або 750 В або навіть 800-900В комутаційні лампи. Подібно до цього типу схеми, напруга відбиття деяких комутаційних трансформаторів із сильнішою здатністю запобігати перенапрузі також може бути підвищеною. Максимальна напруга відбиття більше підходить для 150 В, і можна отримати кращу загальну продуктивність. ТОП-чіп компанії PI рекомендує використовувати діод для придушення перехідної напруги для фіксації 135 В. Однак його оцінювальна плата зазвичай має відображену напругу, нижчу за це значення, приблизно 110 В. Обидва види мають плюси і мінуси:
Перша категорія: слабка здатність проти перенапруги, малий робочий цикл і великий первинний імпульсний струм трансформатора. Переваги: мала індуктивність витоку трансформатора, низьке електромагнітне випромінювання, високий індекс пульсацій, невеликі втрати комутаційної трубки, ефективність перетворення не обов'язково нижча, ніж у другого типу.
Друга категорія: Недоліки Втрата комутаційної трубки більша, індуктивність витоку трансформатора більша, а пульсації гірші. Переваги: сильніша стійкість до перенапруги, більший робочий цикл, менші втрати трансформатора та вищий ККД.
