1. Descripción general de la fuente de alimentación conmutada
Fuente de alimentación conmutadaes un dispositivo de conversión de energía eléctrica de alta frecuencia, también conocido como fuente de alimentación conmutada o convertidor conmutado. Convierte el voltaje de entrada en una señal de pulso de alta frecuencia a través de un tubo de conmutación de alta velocidad y luego convierte la energía eléctrica de una forma a otra mediante el procesamiento detransformador, circuito rectificador y circuito de filtrado, y finalmente obtiene un voltaje CC estable de baja ondulación para el suministro de energía.
La fuente de alimentación conmutada tiene las ventajas de alta eficiencia, buena estabilidad, tamaño pequeño, peso ligero, alta confiabilidad y puede adaptarse a diferentes necesidades de energía de los equipos.
La fuente de alimentación conmutada se ha utilizado ampliamente en diversos campos, incluida la automatización industrial, las comunicaciones y las nuevas energías. En el campo de la automatización industrial, la fuente de alimentación conmutada proporciona soporte de energía estable para diversos equipos de automatización para garantizar el funcionamiento eficiente y estable de los equipos.
En el campo de las comunicaciones, la fuente de alimentación conmutada se utiliza ampliamente en estaciones base inalámbricas, equipos de red, etc., para garantizar la estabilidad de la transmisión de la señal del sistema de comunicación y mejorar la calidad de la comunicación. En el campo de las nuevas energías, la conmutación del suministro eléctrico juega un papel clave en los sistemas de energía solar y eólica, ayudando al uso eficaz de las energías renovables.
La fuente de alimentación conmutada se compone aproximadamente de cuatro componentes principales: circuito de entrada, convertidor, circuito de control y circuito de salida. El siguiente es un diagrama de bloques esquemático típico de una fuente de alimentación conmutada; dominarlo es importante para que comprendamos la fuente de alimentación conmutada.
2. Clasificación de las fuentes de alimentación conmutadas.
Las fuentes de alimentación conmutadas se pueden clasificar según diferentes estándares de clasificación. Los siguientes son varios métodos de clasificación comunes:
1. Clasificación por tipo de potencia de entrada:
Fuente de alimentación conmutada AC-DC: convierte la alimentación de CA en alimentación de CC.
Fuente de alimentación conmutada CC-CC: convierte la energía CC en otro voltaje CC.
2. Clasificación por modo de trabajo:
Fuente de alimentación conmutada de un solo extremo: tiene un solo tubo de conmutación, adecuado para aplicaciones de baja potencia.
Fuente de alimentación conmutada de doble extremo: tiene dos tubos de conmutación, adecuados para aplicaciones de alta potencia.
3. Clasificación por topología:
Según la topología, se puede dividir aproximadamente en Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback, Forward, Two-Transistor Forward, Push-Pull, Half Bridge, Full Bridge, etc. Estos métodos de clasificación son solo una parte de ellos. Las fuentes de alimentación conmutadas también se pueden clasificar con más detalle según otros requisitos y aplicaciones específicas.
A continuación, presentaremos los Flyback y Forward de uso común. Forward y flyback son dos tecnologías diferentes de suministro de energía conmutada. La fuente de alimentación conmutada directa se refiere a una fuente de alimentación conmutada que utiliza un transformador directo de alta frecuencia para aislar la energía acoplada, y la fuente de alimentación conmutada de retorno correspondiente es una fuente de alimentación conmutada de retorno.
2.1 Fuente de alimentación conmutada hacia adelante
La fuente de alimentación conmutada directa en la estructura es más compleja, pero la potencia de salida es muy alta, adecuada para fuentes de alimentación conmutadas de 100W-300W, generalmente utilizada en fuentes de alimentación conmutadas de bajo voltaje y alta corriente, más ampliamente utilizada.
Como se muestra en la figura siguiente, para el suministro de energía con conmutación directa, específicamente cuando el tubo de conmutación está encendido, el transformador de salida actúa como un medio directamente acoplado a la energía del campo magnético, la energía eléctrica y la energía magnética se convierten entre sí, de modo que el entrada y salida al mismo tiempo.
También hay deficiencias en la aplicación diaria: como la necesidad de aumentar el devanado de potencial inverso (para evitar que la bobina primaria del transformador genere el potencial inverso al tubo de conmutación), el secundario tiene más de un inductor para el filtrado de almacenamiento de energía, por lo que en comparación con la fuente de alimentación conmutada de retorno, su costo es mayor y el volumen del transformador de fuente de alimentación conmutado hacia adelante que el volumen del transformador de fuente de alimentación conmutado de retorno es mayor.
Fuente de alimentación conmutada hacia adelante
2.2 Fuente de alimentación conmutada Flyback
Como se muestra en la figura siguiente, una fuente de alimentación conmutada de retorno se refiere a una fuente de alimentación conmutada que utiliza un transformador de alta frecuencia de retorno para aislar los circuitos de entrada y salida. Su transformador no solo desempeña el papel de convertir voltaje para transmitir energía, sino que también desempeña el papel de inductor de almacenamiento de energía. Por tanto, el transformador flyback es similar al diseño de un inductor. Todos los circuitos son relativamente simples y fáciles de controlar. Flyback se usa ampliamente en aplicaciones de bajo consumo de 5W-100W.
Para una fuente de alimentación conmutada de retorno, cuando se enciende el tubo del interruptor, la corriente del inductor primario del transformador aumenta. Dado que la bobina de salida del circuito flyback tiene extremos opuestos, el diodo de salida se apaga, el transformador almacena energía y el condensador de salida suministra energía a la carga. Cuando se apaga el tubo del interruptor, se invierte el voltaje inductivo del inductor primario del transformador. En este momento, el diodo de salida se enciende y la energía del transformador se suministra a la carga a través del diodo, mientras se carga el condensador.
Fuente de alimentación conmutada Flyback
De la comparación, se puede ver que el transformador de excitación directa solo tiene la función de transformador, y el conjunto puede considerarse como un circuito reductor con transformador. El transformador Flyback puede considerarse como un inductor con función de transformador, es un circuito reductor-elevador. En general, el principio de funcionamiento del flyback directo es diferente: el avance es el trabajo primario y secundario, y el secundario no funciona con un inductor de corriente para renovar la corriente, generalmente en modo CCM.
El factor de potencia generalmente no es alto y la entrada, la salida y el ciclo de trabajo variable son proporcionales. El flyback es el trabajo primario, el secundario no funciona, los dos lados son independientes, generalmente el modo DCM, pero la inductancia del transformador será relativamente pequeña y será necesario agregar espacio de aire, por lo que generalmente es adecuado para potencias pequeñas y medianas.
El transformador directo es ideal, no tiene almacenamiento de energía, pero debido a que la inductancia de excitación es un valor finito, la corriente de excitación hace que el núcleo sea grande; para evitar la saturación de flujo, el transformador necesita un devanado auxiliar para restablecer el flujo.
El transformador de retorno puede verse como una forma de inductancia acoplada, la inductancia primero almacena energía y luego se descarga, debido a que los voltajes de entrada y salida del transformador de retorno tienen polaridad opuesta, por lo que cuando se desconecta el tubo de conmutación, el secundario puede proporcionar lanúcleo magnéticocon un voltaje de reinicio y, por lo tanto, el transformador flyback no necesita agregar un devanado de reinicio de flujo adicional.
Hora de publicación: 29 de septiembre de 2024