Līdzstrāvas stabilizēto barošanas avotu veidi un izvēle

Elektroniska ierīce, kas var nodrošināt stabilu līdzstrāvas barošanu slodzei. Lielākā daļa līdzstrāvas stabilizētu barošanas avotu barošanas avotu ir maiņstrāvas avoti. Mainoties maiņstrāvas barošanas avota spriegumam vai slodzes pretestībai, regulatora līdzstrāvas izejas spriegums saglabāsies stabils. Attīstoties elektroniskajām ierīcēm, lai panāktu augstu precizitāti, augstu stabilitāti un augstu uzticamību, līdzstrāvas stabilizēti barošanas avoti ir izvirzījuši augstākas prasības elektronisko ierīču barošanas avotam.

 

Līdzstrāvas stabilizēto barošanas avotu veidi un izvēle:

 

1, lineāra līdzstrāvas stabilizēta barošanas avots

1) Tranzistoru sērijas līdzstrāvas stabils barošanas avots: tranzistoru sērijas līdzstrāvas stabilais barošanas avots darbojas lineārā pastiprinājuma stāvoklī ar ātru reakcijas ātrumu, augsta sprieguma stabilitāti un slodzes stabilitāti, zemu izejas pulsācijas spriegumu un zemu trokšņa līmeni. Runājot par ķēdes tehnoloģiju, tās vadības ķēdē tiek izmantots mazāk komponentu. Nav īpašu prasību attiecībā uz regulēšanas caurules pārslēgšanas īpašībām un filtra augstfrekvences veiktspēju, kā rezultātā tiek nodrošināta augsta uzticamība.

 

Nopietns sērijveida regulējamās barošanas avota trūkums ir tā zemā efektivitāte. Lai uzlabotu efektivitāti, ir jāsamazina spiediena kritums regulēšanas caurulē un jāsamazina regulēšanas caurules zudumi. Risinājums: 1. PNP un NPN tranzistori ir komplementāri: ja virknē regulēta barošanas avota izejas jaudas strāva ir augsta, regulēšanas tranzistors parasti tiek savienots ar Darlington kombinēto tranzistoru ar kopēju kolektora elektrodu. Pateicoties vienādiem tranzistora elektriskajiem parametriem, saglabājot vienādu strāvas pastiprinājuma koeficientu, tiek samazināts kolektora emitētāja sprieguma kritums komplementāri pieslēgtam kombinētajam regulatoram, tādējādi uzlabojot barošanas avota efektivitāti. 2. Nobīdes metode: Sprieguma kritums starp kolektoru un emitētāju kopējā kolektoru kombinācijas caurulē parasti zināmā mērā ir atkarīgs no nobīdes strāvas. Izmantojot slīpo savienojuma metodi, jaudas efektivitāti var efektīvi uzlabot, ja izejas strāva ir nemainīga. 3. Pārslēgšanas sprieguma regulators kā iepriekšēja regulēšana: ja ieejas un izejas sprieguma starpība ir liela un izejas strāva ir liela, pārslēgšanas sprieguma regulatora izmantošana kā sērijas sprieguma regulatora iepriekšēja regulēšana arī ir efektīva, lai uzlabotu enerģijas efektivitāti. Īstenošanas metode. Slēdža iepriekšēju regulēšanu var iestatīt arī strāvas transformatora primārajā pusē.

 

2) Integrētu lineāro regulatoru izstrāde: Agrīnā tirgū bija daudz integrētu regulatoru ražotāju ar lielu jaudu un plašām pielietojuma jomām. To galvenokārt iedala divās kategorijās: pusvadītāju vienas mikroshēmas integrētie sprieguma regulatori un hibrīdie integrētie sprieguma regulatori. To ķēžu formas, iepakojums, sprieguma un strāvas specifikācijas ir dažādas. Integrētos sprieguma regulatorus var iedalīt pastāvīgā sprieguma, regulējamos, izsekošanas un peldošos. Tomēr neatkarīgi no formas tie parasti sastāv no atsauces sprieguma avota, salīdzinošā pastiprinātāja, regulējošā elementa, ti, jaudas tranzistora, un kāda veida strāvas ierobežošanas ķēdes. Dažiem integrētajiem sprieguma regulatoriem ir arī iekšējās loģiskās izslēgšanas shēmas un termiskās izslēgšanas shēmas. Salīdzinājumā ar sprieguma regulatoriem, kas sastāv no atsevišķiem komponentiem, integrētajiem sprieguma regulatoriem ir ievērojamas priekšrocības, tostarp zemas izmaksas, mazs izmērs, ērta lietošana, laba veiktspēja un augsta uzticamība.

 

3) Pastāvīgas strāvas avota tīkla stabilizētās barošanas avota tehnoloģija: Pastāvīgas strāvas tīkla stabilizētās jaudas izmantošana ir raksturīga strāvas sērijas stabilizētajiem barošanas avotiem. Pastāvīgas strāvas tīkla izmantošana var efektīvi uzlabot barošanas avota stabilitāti. Sprieguma regulatoru integrēšanai parasti izmanto pastāvīgās strāvas tīklus. Sērijveida sprieguma regulatori, kas sastāv no diskrētiem komponentiem, arvien vairāk izmanto pastāvīgas strāvas tehnoloģiju. Pastāvīgu strāvu var panākt, izmantojot tādas sastāvdaļas kā tranzistori, lauka efekta tranzistori un pastāvīgās strāvas diodes. Pastāvīgākas strāvas diodes ir ērtāk izmantot sērijveida sprieguma regulatoros ar diskrētiem komponentiem.

 

2, komutācijas līdzstrāvas stabilizēta barošanas avota

Slēdža tipa līdzstrāvas regulējams barošanas avots attiecas uz līdzstrāvas regulētu barošanas avotu, kura jaudas regulēšanas komponenti darbojas "ieslēgtā" un "izslēgtā" veidā. Agrīnās magnētiskā pastiprinātāja komutācijas līdzstrāvas stabilizētajos barošanas avotos tika izmantoti dzelzs serdes "piesātinātie" un "nepiesātinātie" stāvokļi, lai veiktu "ieslēgtu" un "izslēgtu" vadību. Tas ir zemas frekvences magnētiskais pastiprinātājs. Tiristoru fāzes kontrolētā taisngrieža barošanas avots, kas parādās šī procesa laikā, ir arī komutācijas līdzstrāvas barošanas avota veids. Pēc tam augstfrekvences komutācijas barošanas avota pārveidošanas tehnoloģija ir strauji attīstījusies, galvenokārt atsaucoties uz augstfrekvences komutācijas līdzstrāvas stabilizētiem barošanas avotiem pārveidotāju veidā. Deviņdesmitajos gados jaudas elektronikas tehnoloģija, PWM un citas tehnoloģijas kļuva arvien nobriedušākas, un līdzstrāvas komutācijas barošanas avoti un maiņstrāvas komutācijas barošanas avoti kļuva par dominējošiem tirgus dalībniekiem. Spēka elektronikas tehnoloģija ir disciplīna, kas izmanto jaudas elektronikas tehnoloģiju, lai kontrolētu un pārveidotu elektrisko enerģiju. Tas ietver trīs daļas: jaudas elektroniskās ierīces, pārveidotāju shēmas un vadības shēmas. Tā ir starpdisciplināra joma starp trim galvenajām elektrotehnikas tehnoloģijām – jaudas, elektronikas un vadības. Attīstoties zinātnei un tehnoloģijām, jaudas elektronikas tehnoloģija ir pakāpeniski attīstījusies par visaptverošu tehnisko disciplīnu ar starpdisciplināru infiltrāciju, jo tā ir cieši saistīta ar mūsdienu vadības teoriju, materiālu zinātni, elektrotehnoloģiju, mikroelektronikas tehnoloģiju un daudzām citām jomām.

 

1) Nav strāvas frekvences transformatora: Strāvas frekvences jaudas transformatoru likvidēšana un rektifikācijas ievade tieši no elektrotīkla ir svarīgs pasākums, lai samazinātu komutācijas barošanas avotu apjomu un svaru. Strāvas frekvences transformatoru trūkums ir kļuvis par mūsdienu moderno komutācijas barošanas avotu īpašību. Salīdzinot ar dažādiem līdzstrāvas stabilizētiem barošanas avotiem ar strāvas frekvences transformatoriem, slēdžu režīma barošanas bloku bez strāvas frekvences transformatoriem izcilās priekšrocības ir mazs izmērs, viegls svars un augsta efektivitāte. Slēdžu režīma barošanas avotu shēmas ir dažādas. Runājot par modulācijas tehnoloģiju, ir impulsa platuma modulācija, frekvences modulācija, hibrīdmodulācija utt., No kurām lielākā daļa ir impulsa platuma modulācija. Pašlaik ir pilnīgi bez transformatora komutācijas barošanas avoti, kuriem pat nav nepieciešami augstfrekvences pārveidotāji. Šī barošanas avota lielākā iezīme ir tā, ka tā apjoms ir daudz mazāks nekā pašreizējiem slēdžu režīma barošanas avotiem bez strāvas frekvences transformatoriem, un tajā nav tādu sastāvdaļu kā brūces transformatori. To var ražot, izmantojot integrētās shēmas tehnoloģiju.

 

2) Augstas frekvences komutācijas barošanas avots: nozīmīga mūsdienu komutācijas barošanas avotu iezīme ir nepārtraukts pārslēgšanas frekvences pieaugums. Tranzistoru komutācijas barošanas avoti, tiristoru komutācijas barošanas avoti vai lauka efekta tranzistoru komutācijas barošanas avoti visi attīstās augstas frekvences virzienā. Līdz ar jaudas IGBT un MOSFET parādīšanos komutācijas barošanas avotu darbības frekvence ir pakāpeniski palielinājusies no agrīnajiem tipiskajiem 20 kHz līdz megahercu diapazonam vai pat gigahercu diapazonam.

 

3) Vadības ķēžu integrācija: Agrīnās komutācijas barošanas avotu vadības shēmas sastāvēja no diskrētiem komponentiem. Tādā veidā ķēdes dizains ir sarežģīts, atkļūdošana un apkope ir apgrūtinoša, kas ietekmē slēdžu režīma barošanas avotu veicināšanu un izmantošanu. Lai pielāgotos slēdžu režīma barošanas avotu straujajai attīstībai, ir veiksmīgi izstrādātas integrētās komutācijas barošanas avota vadības shēmas, kuru funkcijas kļūst arvien pilnīgākas. Slēdžu režīma barošanas avota vadības ķēdes integrācija ievērojami vienkāršo slēdžu režīma barošanas avota konstrukciju, uzlabo slēdžu režīma barošanas avota elektrisko veiktspēju un uzticamību, un tai ir mazs apjoms, samazinot izmaksas.

 

4) Augsta galveno komponentu frekvence: Lai pielāgotos komutācijas barošanas avotu straujajai attīstībai, arī galvenie komutācijas barošanas blokos izmantotie komponenti strauji attīstās, un to galvenais mērķis ir sasniegt augstu frekvenci. Komutācijas komponenti komutācijas barošanas blokos - jaudas tranzistori, tiristori un lauka efekta tranzistori - visi ir guvuši panākumus, palielinot darbības frekvenci. Tomēr vispievilcīgākie ir jaudas tranzistoru IGBT kompozītu tranzistoru un MOSFET lauka efekta tranzistoru parādīšanās, kas ne tikai palielina pārslēgšanas frekvenci līdz 1 MHz -1 GHz, bet tiem ir arī īpašas priekšrocības, piemēram, labi pārslēgšanās raksturlielumi. , zema nepieciešamā piedziņas jauda, ​​nav sekundāra nodiluma un spēja novērst termisku aizbēgšanu. Turklāt lielas strāvas Schottky barjeru parādīšanās ir ievērojami uzlabojusi zemsprieguma augstas strāvas komutācijas barošanas avotu taisnošanas efektivitāti. Tā priekšrocības ir ātrs pārslēgšanās ātrums, īss reversās atkopšanas laiks un neliels tiešā sprieguma kritums. Filtrēšanas procesā ir jāizstrādā arī kondensatori un citas ierīces materiālu, struktūras un tehnoloģiju ziņā, lai tie atbilstu komutācijas barošanas avotu augstfrekvences prasībām.

 

5) Pilnībā digitāla vadība: komutācijas barošanas avotu vadība ir izgājusi caur analogo vadību un jaukto analogo un digitālo vadību, un tagad ir nonākusi pilnībā digitālās vadības stadijā. Pilna digitālā vadība ir jauna attīstības tendence, kas ir izmantota daudzās jaudas pārveidošanas ierīcēs. Tomēr agrāk digitālās vadības pielietojums līdzstrāvas/līdzstrāvas pārveidotājos bija salīdzinoši ierobežots. Gadu gaitā ir izstrādātas augstas veiktspējas pilnībā digitālas vadības mikroshēmas komutācijas barošanas blokiem, un arī izmaksas ir samazinātas līdz salīdzinoši saprātīgam līmenim. Daudzi uzņēmumi Eiropā un ASV ir izstrādājuši un ražojuši digitālās vadības mikroshēmas un programmatūru slēdžu pārveidotājiem. Pilnībā digitālās vadības priekšrocība ir tāda, ka digitālos signālus var kalibrēt mazākos daudzumos nekā jauktos analogos digitālos signālus, un arī mikroshēmas cena ir lētāka. Strāvas sensora kļūdu var precīzi digitāli koriģēt, padarot sprieguma noteikšanu precīzāku. Var sasniegt ātru un elastīgu vadības dizainu.