Typy a výběr stejnosměrných stabilizovaných napájecích zdrojů

Elektronické zařízení, které může zajistit stabilní stejnosměrné napájení zátěže. Většina napájecích zdrojů pro stejnosměrné stabilizované napájecí zdroje jsou střídavé napájecí zdroje. Když se změní napětí nebo zátěžový odpor AC napájecího zdroje, DC výstupní napětí regulátoru zůstane stabilní. S vývojem elektronických zařízení směrem k vysoké přesnosti, vysoké stabilitě a vysoké spolehlivosti kladou stabilizované zdroje stejnosměrného proudu vyšší požadavky na napájení elektronických zařízení.

 

Typy a výběr stejnosměrných stabilizovaných napájecích zdrojů:

 

1, Lineární stejnosměrný stabilizovaný napájecí zdroj

1) Stabilní napájecí zdroj stejnosměrného proudu řady tranzistorů: Stabilní napájecí zdroj stejnosměrného proudu řady tranzistorů pracuje ve stavu lineárního zesílení, s vysokou rychlostí odezvy, stabilitou vysokého napětí a stabilitou zatížení, nízkým výstupním zvlněním napětí a nízkou hlučností. Z hlediska technologie obvodů jeho řídicí obvod používá méně součástek. Na spínací charakteristiky regulační trubice a vysokofrekvenční výkon filtru nejsou kladeny žádné zvláštní požadavky, výsledkem je vysoká spolehlivost.

 

Závažnou nevýhodou sériově regulovaného napájecího zdroje je jeho nízká účinnost. Pro zlepšení účinnosti je nutné snížit tlakovou ztrátu na regulační trubici a minimalizovat ztráty na regulační trubici. Řešení: 1. Tranzistory PNP a NPN se doplňují: když je výstupní výkon sériově regulovaného zdroje vysoký, je nastavovací tranzistor obvykle připojen k Darlingtonovu kombinovanému tranzistoru se společnou kolektorovou elektrodou. Díky stejným elektrickým parametrům tranzistoru se při zachování stejného proudového zesilovacího faktoru snižuje úbytek napětí kolektoru a emitoru komplementárně připojeného kombinovaného regulátoru, čímž se zlepšuje účinnost napájecího zdroje. 2. Metoda předpětí: Pokles napětí mezi kolektorem a emitorem společné kolektorové kombinované trubice obecně závisí do určité míry na předpětí. Použitím metody předpětí lze efektivně zlepšit energetickou účinnost, když je výstupní proud konstantní. 3. Regulátor spínacího napětí jako přednastavení: Když je rozdíl vstupního a výstupního napětí velký a výstupní proud je velký, použití regulátoru spínacího napětí jako přednastavení pro sériový regulátor napětí je také účinné pro zlepšení energetické účinnosti. Způsob implementace. Přednastavení spínače lze také nastavit na primární straně výkonového transformátoru.

 

2) Vývoj integrovaných lineárních regulátorů: Na počátku trhu existovalo mnoho výrobců integrovaných regulátorů s velkým výkonem a širokými oblastmi použití. Dělí se hlavně do dvou kategorií: polovodičové jednočipové integrované regulátory napětí a hybridní integrované regulátory napětí. Jejich tvary obvodů, balení, napětí a proudové specifikace jsou různé. Integrované regulátory napětí lze rozdělit na konstantní napětí, nastavitelné, sledovací a plovoucí. Bez ohledu na formu se však obvykle skládají z referenčního zdroje napětí, srovnávacího zesilovače, regulačního prvku, tj. výkonového tranzistoru, a nějaké formy obvodu omezujícího proud. Některé integrované regulátory napětí mají také vnitřní logické vypínací obvody a obvody tepelného odpojení. Ve srovnání s regulátory napětí složenými z diskrétních komponent mají integrované regulátory napětí významné výhody, včetně nízké ceny, malých rozměrů, pohodlného použití, dobrého výkonu a vysoké spolehlivosti.

 

3) Technologie stabilizovaného napájení sítě zdroje konstantního proudu: Použití stabilizovaného napájení sítě konstantního proudu je charakteristikou proudových sériově stabilizovaných napájecích zdrojů. Použití sítě s konstantním proudem může účinně zlepšit stabilitu napájecího zdroje. Sítě s konstantním proudem se běžně používají pro integraci regulátorů napětí. Sériové regulátory napětí složené z diskrétních komponentů stále více využívají technologii konstantního proudu. Konstantní proud lze dosáhnout použitím součástek, jako jsou tranzistory, tranzistory s efektem pole a diody s konstantním proudem. V sériových regulátorech napětí s diskrétními součástkami je vhodnější použít diody s konstantním proudem.

 

2, Spínaný stejnosměrný stabilizovaný zdroj

Stejnosměrně regulovaný napájecí zdroj s vypínačovým typem se týká stejnosměrného regulovaného napájecího zdroje, jehož součásti regulace výkonu pracují způsobem "zapnuto" a "vypnuto". Časné magnetické zesilovače spínající stejnosměrné stabilizované napájecí zdroje využívaly "nasycené" a "nenasycené" stavy železného jádra k provádění "zapnuto" a "vypnuto" ovládání. To je nízkofrekvenční magnetický zesilovač. Tyristorový fázově řízený napájecí zdroj usměrňovače, který se objeví během tohoto procesu, je také typem spínaného stejnosměrného napájecího zdroje. Následně se rychle rozvinula technologie konverze vysokofrekvenčního spínaného napájecího zdroje, zejména s odkazem na vysokofrekvenční spínané stejnosměrné stabilizované napájecí zdroje ve formě měničů. V 90. letech se technologie výkonové elektroniky, PWM a další technologie staly stále zralejšími a spínané zdroje stejnosměrného a střídavého proudu se staly dominantními hráči na trhu. Technologie výkonové elektroniky je disciplína, která využívá technologii výkonové elektroniky k řízení a přeměně elektrické energie. Obsahuje tři části: výkonová elektronická zařízení, obvody měniče a řídicí obvody. Jedná se o interdisciplinární obor mezi třemi hlavními elektrotechnickými technologiemi energie, elektroniky a řízení. Technologie výkonové elektroniky se s rozvojem vědy a techniky postupně vyvinula v ucelenou technickou disciplínu s mezioborovou infiltrací díky úzkému propojení s moderní teorií řízení, naukou o materiálech, elektrotechnikou, technologií mikroelektroniky a mnoha dalšími obory.

 

1) Žádný frekvenční transformátor: Odstranění frekvenčních výkonových transformátorů a přijetí usměrňovacího vstupu přímo z rozvodné sítě je důležitým opatřením ke snížení objemu a hmotnosti spínaných zdrojů. Absence výkonových frekvenčních transformátorů se stala charakteristikou současných pokročilých spínaných zdrojů. Ve srovnání s různými stejnosměrnými stabilizovanými napájecími zdroji s napájecími frekvenčními transformátory jsou vynikající výhody spínaných napájecích zdrojů bez frekvenčních transformátorů malé rozměry, nízká hmotnost a vysoká účinnost. Formy obvodů spínaných napájecích zdrojů jsou různé. Z hlediska modulační technologie existují pulzně šířková modulace, frekvenční modulace, hybridní modulace atd., mezi nimiž převážnou většinu tvoří pulsně šířková modulace. V současné době existují zcela beztransformátorové spínané zdroje, které ani nevyžadují vysokofrekvenční měniče. Největším rysem tohoto napájecího zdroje je, že jeho objem je mnohem menší než u současných spínaných napájecích zdrojů bez frekvenčních transformátorů a neobsahuje žádné komponenty, jako jsou vinuté transformátory. Lze jej vyrobit technologií integrovaných obvodů.

 

2) Vysokofrekvenční spínaný zdroj: Významnou vlastností moderních spínaných zdrojů je neustálé zvyšování spínací frekvence. Tranzistorové spínané napájecí zdroje, tyristorové spínané napájecí zdroje nebo tranzistorové spínané napájecí zdroje s efektem pole se všechny vyvíjejí směrem k vysoké frekvenci. Se vznikem výkonových IGBT a MOSFET se pracovní frekvence spínaných zdrojů postupně zvýšila z raných typických 20 kHz na megahertzový rozsah nebo dokonce gigahertzový rozsah.

 

3) Integrace řídicích obvodů: Řídicí obvody raných spínaných zdrojů byly složeny z diskrétních součástek. Tímto způsobem je návrh obvodu složitý, ladění a údržba jsou problematické, což ovlivňuje propagaci a aplikaci spínaných napájecích zdrojů. Aby se přizpůsobily rychlému vývoji spínaných napájecích zdrojů, byly úspěšně vyvinuty integrované řídicí obvody spínaných napájecích zdrojů a jejich funkce jsou stále kompletnější. Integrace řídicího obvodu spínaného napájecího zdroje výrazně zjednodušuje návrh spínaného napájecího zdroje, zlepšuje elektrický výkon a spolehlivost spínaného napájecího zdroje a má malý objem, což snižuje náklady.

 

4) Vysoká frekvence hlavních komponent: Aby se přizpůsobily rychlému vývoji spínaných zdrojů, rychle se vyvíjejí i hlavní komponenty používané ve spínaných zdrojích, jejichž hlavním cílem je dosažení vysoké frekvence. Spínací komponenty ve spínaných zdrojích – výkonové tranzistory, tyristory a tranzistory s efektem pole – všechny pokročily ve zvyšování provozní frekvence. Nejpoutavější je však nástup výkonových tranzistorových IGBT kompozitních tranzistorů a MOSFET tranzistorů s efektem pole, které nejen zvyšují spínací frekvenci na 1 MHz -1 GHz, ale mají také speciální výhody, jako jsou dobré spínací vlastnosti , nízký požadovaný hnací výkon, žádné sekundární opotřebení a schopnost zabránit tepelnému úniku. Kromě toho vznik vysokoproudých Schottkyho bariér výrazně zlepšil účinnost usměrnění nízkonapěťových vysokoproudých spínaných napájecích zdrojů. Má výhody rychlé spínací rychlosti, krátké doby zpětného zotavení a malého poklesu napětí vpřed. Během procesu filtrace musí být také kondenzátory a další zařízení vyvinuty z hlediska materiálů, struktury a technologie, aby vyhovovaly vysokofrekvenčním požadavkům spínaných zdrojů.

 

5) Plně digitální řízení: Řízení spínaných zdrojů prošlo analogovým řízením a smíšeným analogovým a digitálním řízením a nyní vstoupilo do fáze plně digitálního řízení. Plně digitální řízení je nový vývojový trend, který byl aplikován v mnoha zařízeních pro konverzi energie. V minulosti však byla aplikace digitálního řízení u DC/DC měničů poměrně omezená. V průběhu let byly vyvinuty vysoce výkonné plně digitální řídicí čipy pro spínané zdroje a také se podařilo snížit náklady na relativně rozumnou úroveň. Mnoho společností v Evropě a Spojených státech vyvinulo a vyrobilo digitální řídicí čipy a software pro převodníky spínačů. Výhodou plně digitálního řízení je, že digitální signály mohou být kalibrovány na menší množství než smíšené analogové digitální signály a cena čipu je také levnější. Chybu snímání proudu lze přesně digitálně korigovat, díky čemuž je snímání napětí přesnější. Může dosáhnout rychlého a flexibilního návrhu ovládání.