Kako delujejo vezja napajalnega napajanja (SMPS)

SMPS je kratica besede Switch Mode Power Supply. Ime jasno kaže, da ima koncept nekaj ali v celoti opraviti z impulzi ali preklapljanjem uporabljenih naprav. Naučimo se, kako SMPS adapterji delujejo za pretvorbo omrežne napetosti v nižjo enosmerno napetost.

Prednost topologije SMPS

Zamenjava vmesnikov SMPS je, da omrežno vhodno napetost preklopite v primarno navitje transformatorja, tako da lahko na sekundarnem navitju transformatorja dobite nižjo vrednost enosmerne napetosti.

Vprašanje pa je, da lahko enako storimo z navadnim transformatorjem, kaj je torej treba v tako zapleteni konfiguraciji, ko je delovanje mogoče preprosto izvajati z običajnimi transformatorji?

No, koncept je bil razvit ravno za odpravo uporabe težkih in kosovnih transformatorjev z zelo učinkovitimi različicami Napajalna vezja SMPS .

Čeprav je načelo delovanja precej podobno, so rezultati zelo različni.

Naša omrežna napetost je tudi utripajoča napetost ali izmenični tok, ki se običajno napaja v navadni transformator za zahtevane pretvorbe, vendar transformatorja ne moremo narediti manjšega niti s tokom le 500 mA.

Razlog za to je zelo nizka frekvenca, povezana z našimi omrežnimi vhodi.
Pri 50 Hz ali 60 Hz je vrednost izjemno nizka za njihovo vgradnjo v visoke enosmerne tokove z manjšimi transformatorji.

To je zato, ker se z zmanjšanjem frekvence izgube vrtinčnega toka z magnetizacijo transformatorja povečajo, kar povzroči veliko izgubo toka zaradi toplote in posledično celoten postopek postane zelo neučinkovit.

Za kompenzacijo zgornje izgube so vključena sorazmerno večja transformatorska jedra z ustrezno stopnjo debeline žice, zaradi česar je celotna enota težka in okorna.

Napajalni tokokrog v stikalnem načinu se te težave loteva zelo spretno.

Če nižja frekvenca poveča izgube vrtinčnega toka, pomeni, da bi povečanje frekvence storilo ravno nasprotno.

Če se frekvenca poveča, bi lahko transformator naredili veliko manjši, vendar bi zagotovili večji tok na njihovih izhodih.

Točno to počnemo z Vezje SMPS . Razumejmo delovanje z naslednjimi točkami:

Kako delujejo adapterji SMPS

V diagramu vezja napajalnega načina se vhodni AC najprej popravi in ​​filtrira, da se doseže ustrezna velikost enosmernega toka.

Zgornji enosmerni tok se nanaša na konfiguracijo oscilatorja, ki obsega visokonapetostni tranzistor ali MOSFET, nameščen na dobro dimenzioniran primarni navit majhnega feritnega transformatorja.

Vezje postane samo nihajoča vrsta konfiguracije, ki začne nihati pri vnaprej določeni frekvenci, ki jo nastavijo druge pasivne komponente, kot so kondenzatorji in upori.

Frekvenca je običajno nad 50 Khz.

Ta frekvenca inducira enakovredno napetost in tok na sekundarnem navitju transformatorja, določena s številom obratov in SWG žice.

Zaradi vpletenosti visokih frekvenc izgube vrtinčnih tokov postanejo zanemarljivo majhne in izhod enosmernega toka z visokim tokom postane mogoč zaradi manjših feritnih transformatorjev in razmeroma tanjšega navijanja žic.

Vendar bo tudi sekundarna napetost na primarni frekvenci, zato se ponovno odpravi in ​​filtrira s hitro obnovitveno diodo in visokokakovostnim kondenzatorjem.

Rezultat na izhodu je popolnoma filtriran nizek enosmerni tok, ki ga lahko učinkovito uporabimo za upravljanje katerega koli elektronskega vezja.

V sodobnih različicah SMPS se namesto tranzistorjev na vhodu uporabljajo hi-end IC.
IC so opremljeni z vgrajenim visokonapetostnim MOSFET-om za vzdrževanje visokofrekvenčnih nihanj in številne druge zaščitne funkcije.

Kakšne vgrajene zaščite imajo SMPS

Te IC imajo ustrezno vgrajeno zaščitno vezje, kot so zaščita pred snežnimi plazovi, zaščita pred toploto in izhodom nad napetostjo ter tudi funkcijo porušitve.

Zaščita pred plazom zagotavlja, da se IC med hitrim vklopom vklopa ne poškoduje.

Zaščita pred pregrevanjem zagotavlja, da se IC samodejno izklopi, če transformator ni pravilno navit in črpa več toka iz IC, zaradi česar je nevarno vroč.

Način zaporednih posnetkov je zanimiva lastnost sodobnih enot SMPS.

Tu se izhodni enosmerni tok vrne nazaj na zaznavni vhod IC. Če se iz nekega razloga, običajno zaradi napačnega sekundarnega navitja ali izbire uporov, izhodna napetost dvigne nad določeno vnaprej določeno vrednost, IC izklopi vhodno stikalo in preskoči preklop v prekinitvene poruhe.

To pomaga nadzorovati napetost na izhodu in tudi tok na izhodu.

Funkcija tudi zagotavlja, da če se izhodna napetost prilagodi neki visoki točki in izhod ni obremenjen, se IC preklopi v način porušitve, s čimer se zagotovi, da enota deluje s prekinitvami, dokler se izhod ne obremeni pravilno, kar prihrani moč enote v stanju pripravljenosti ali kadar izhod ne deluje.

Povratne informacije od izhodnega odseka do IC se izvajajo preko optičnega sklopnika, tako da izhod ostane dobro oddaljen od vhodnega visokonapetostnega omrežja AC, s čimer se izognemo nevarnim sunkom.