Anahtarlamalı Güç Kaynakları — Genel İlkeler, Avantajlar ve Dezavantajlar
Bugün herhangi bir ev aletinde veya güç kaynağında bir demir transformatör bulmak zaten zor. 1990'larda, hızla geçmişe doğru kaybolmaya başladılar ve yerlerini anahtarlamalı dönüştürücülere veya anahtarlamalı güç kaynaklarına (SMPS olarak kısaltılır) bıraktılar.
Anahtarlamalı güç kaynakları, boyut, ortaya çıkan DC voltajının kalitesi açısından transformatörleri geride bırakır, çıkış voltajı ve akımını düzenlemek için geniş seçeneklere sahiptir ve geleneksel olarak çıkış aşırı yük koruması ile donatılmıştır. Anahtarlamalı güç kaynaklarının ev ağında parazitin ana sağlayıcıları olduğuna inanılsa da, yaygın kullanımları tersine çevrilemez.
Trafo kaynağı:
Anahtarlama akımı:
Anahtarlamalı güç kaynakları her yerde bulunabilmelerini yarı iletken anahtarlara borçludur— Alan Etkili Transistörler Ve diyot Schottky… Her modern anahtarlamalı güç kaynağının kalbi olan, bobin veya transformatörle birlikte çalışan alan etkili transistördür: invertörlerde, kaynak makinelerinde, kesintisiz güç kaynaklarında, TV'ler, monitörler vb. için yerleşik güç kaynaklarında. — günümüzde gerilimin hemen hemen her yerinde yalnızca darbe dönüştürme devreleri kullanılmaktadır.
Bir darbe dönüştürücünün genel çalışma prensibi, elektromanyetik indüksiyon yasasına dayanır ve bunda benzerdir. her trafo ile... Tek fark, 50 Hz şebeke frekansına sahip bir alternatif voltajın doğrudan geleneksel bir şebeke transformatörünün birincil sargısına uygulanması ve doğrudan dönüştürülmesi (daha sonra gerekirse doğrultulması) ve anahtarlamalı bir güç kaynağında şebeke voltajının olmasıdır. önce doğrultulur ve DC'ye dönüştürülür ve ardından özel bir yüksek frekanslı (50 hertz şebekeye kıyasla) devre kullanılarak daha da artırılacak veya azaltılacak bir darbeye dönüştürülür.
Anahtarlamalı bir güç kaynağı devresi birkaç ana bileşen içerir: bir ana doğrultucu, bir anahtar (veya anahtarlar), bir transformatör (veya bobin), bir çıkış doğrultucu, bir kontrol ünitesi ve bir stabilizasyon ve koruma ünitesi. Doğrultucu, anahtar ve transformatör (choke) SMPS devresinin güç kısmının temelini oluştururken, elektronik bloklar (PWM kontrolörü dahil) sözde sürücüye aittir.
Böylece, şebeke voltajı doğrultucu aracılığıyla şebeke filtresinin kapasitörüne beslenir, bu şekilde şebeke voltajının mevcut ortalama değerine bağlı olarak maksimum değeri 305 ila 340 volt olan sabit bir voltaj elde edilir ( 215 ila 240 volt arası) .
Doğrultulmuş voltaj, transformatörün (boğma teli) birincil sargısına, tekrarlama frekansı genellikle anahtar kontrol devresi tarafından belirlenen ve süresi, verilen yükün ortalama akımı tarafından belirlenen darbeler şeklinde uygulanır. .
Birkaç on ila birkaç yüz kilohertz frekanslı bir anahtar, transformatörün veya bobinin birincil sargısını filtre kapasitörüne bağlar ve bağlantısını keser, böylece transformatörün veya bobin çekirdeğinin mıknatıslanmasını tersine çevirir.
Transformatör ile bobin arasındaki fark: Bir bobinde, kaynaktan çekirdeğe enerji depolama ve çekirdekten sargı yoluyla yüke enerji aktarma aşamaları zaman içinde ayrılırken, bir transformatörde bu aynı anda gerçekleşir.
Jikle, topolojilerin galvanik izolasyonu olmayan dönüştürücülerde kullanılır: boost - boost, step - down ve ayrıca ters topolojinin galvanik izolasyonuna sahip dönüştürücülerde. Transformatör, aşağıdaki topolojilerin galvanik izolasyonuna sahip dönüştürücülerde kullanılır: köprü-tam köprü, yarım köprü-yarım köprü, itme-çekme-itme-çekme, ileri-ileri.
Anahtar tek bir anahtar olabilir (buck-up dönüştürücü, ileri dönüştürücü, galvanik izolasyonsuz boost veya buck dönüştürücü) veya güç bölümü birkaç anahtar içerebilir (yarım köprü, köprü, itme).
Anahtar(lar)ın kontrol devresi, kaynağın çıkışından, yükün gerilimi veya gerilimi ve akımı için, bu sinyalin değerine, darbenin genişliğine (görev döngüsü) göre bir geri besleme sinyali alır. anahtarın iletkenlik durumunun süresinin otomatik olarak ayarlanmasını kontrol eder.
Çıktı aşağıdaki gibi düzenlenmiştir. Transformatörün veya indüktörün sekonder sargısından veya indüktörün tek sargısından (galvanik yalıtımı olmayan bir dönüştürücüden bahsediyorsak), tam dalga doğrultucunun Schottky diyotları aracılığıyla filtreye darbeli bir voltaj verilir. kondansatör.
Ayrıca voltaj geri besleme sinyalinin alındığı bir voltaj bölücü vardır ve bir akım sensörü de mevcut olabilir. Yük, filtre kondansatörüne ek bir çıkış alçak geçiren filtre veya doğrudan bağlanır.