Em dispositivos eletrônicos modernos, a eficiência e a compactação defontes de energia são cruciais. Com sua excelente miniaturização, peso leve e alta eficiência, as fontes de energia de comutação tornaram -se uma solução indispensável de fonte de energia no setor de informações eletrônicas. Este artigo explorará o princípio de trabalho, classificação, características e diferenças entre as fontes de energia da troca e as fontes de energia linear tradicionais e revelam como essa tecnologia de fonte de energia atende às necessidades dos dispositivos eletrônicos contemporâneos.
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O que é uma fonte de energia de comutação?
A tecnologia de fonte de energia também está sempre mudando à medida que a tecnologia de eletrônica de energia se desenvolve e avança. Quase todos os gadgets eletrônicos modernos com tamanho minúsculo, peso leve e grande eficiência dependem da troca de fontes de energia no momento. Para o crescimento explosivo do setor de informações eletrônicas de hoje, é uma fonte de energia absolutamente vital.
Uma fonte de energia de comutação é uma fonte de energia que usa a moderna tecnologia eletrônica de energia para controlar a relação de tempo do tubo de comutação para abrir e fechar para manter uma tensão de saída estável. Geralmente consiste em um MOSFET e uma modulação de largura de pulso (PWM) IC da fonte de alimentação de comutação.
Relativamente para uma fonte de energia linear, uma fonte de energia de comutação é sua extremidade de entrada imediatamente retifica a energia CA em energia CC e, em seguida, sob a ação de um circuito de oscilação de alta frequência, o tubo de comutação é usado para controlar a corrente e desativação da corrente para gerar uma corrente de pulso de alta frequência. Um indutor-um transformador de alta frequência-abre para produzir uma potência CC de baixa tensão.
O núcleo do transformador é inversamente proporcional ao quadrado da frequência operacional da fonte de energia de comutação; Portanto, a frequência diminui o tamanho do núcleo. Isso ajuda a diminuir drasticamente o transformador, aliviando o peso e o volume da fonte de energia. Além disso, como regula diretamente o DC, a eficiência dessa fonte de energia é muito maior que a de uma linear. As pessoas acham isso preferido, pois economiza eletricidade. O circuito é complexo, a manutenção é desafiadora e é bastante poluída; O ruído da fonte de energia é significativo e não é adequado para alguns circuitos de baixo ruído.
Características da fonte de energia de comutação
Geralmente, o IC de controle de modulação MOSFET e de largura de pulso (PWM) compreende a fonte de alimentação de comutação. Quase todos os dispositivos eletrônicos com as características de tamanho pequeno, peso leve e alta eficiência agora usam fonte de energia de comutação, graças ao desenvolvimento e criatividade da tecnologia eletrônica de energia; Sua relevância é evidente.
Classificação da fonte de energia de comutação
Três tipos principais de fonte de alimentação de comutação geralmente podem ser distinguidos da maneira como o dispositivo de comutação está vinculado no circuito: fonte de alimentação de comutação em série, fonte de alimentação de comutação paralela e fonte de energia de comutação de transformador.
Entre eles, Push-Pull, Half-Bridge, Full Bridge e outras formas podem ser divisões adicionais da fonte de energia de comutação de transformador. A excitação do transformador e a fase da tensão de saída permitem dividi-la em tipo de frente, tipo de mosca, tipo de excitação única, tipo de excitação dupla e outros tipos.
A diferença entre a fonte de energia de comutação e a fonte de energia comum
Geralmente, a fonte de energia comum é linear. A fonte de energia linear refere -se a uma fonte de energia na qual o tubo de ajuste funciona em um estado linear. Isso difere em uma fonte de energia de comutação. Trabalhando em dois estados: ON - resistência muito pequena, desativada - resistência muito grande, o tubo de comutação - com uma fonte de energia de comutação - geralmente chamamos de tubo de ajuste.
Um tipo relativamente recente de fonte de energia é a fonte de energia. Alta eficiência, peso leve, intensificação e redução de tensão e forte potência de saída são seus benefícios. No entanto, como o circuito funciona em um estado de comutação, o ruído é relativamente grande.
Exemplo: fonte de energia de comutação de buck
O princípio de funcionamento da fonte de alimentação de comutação BUCK é essencialmente que o circuito é composto por um diodo de roda livre, um indutor de armazenamento de energia, um capacitor de filtro, um interruptor (um tubo de triodo ou efeito de campo no circuito real), etc.
Quando o interruptor é fechado, a fonte de energia fornece energia à carga através do comutador e do indutor e armazena parte da energia elétrica no indutor e capacitor. A auto-indutância do indutor faz com que a corrente suba gradualmente após o interruptor, impedindo que a saída instantânea atinja a tensão da fonte de energia.
O interruptor está desligado depois de algum tempo. A corrente no circuito permanecerá constante, ou seja, continuará a fluir da esquerda para a direita, devido à auto-indutância do indutor-que pode ser mais vividamente entendida, pois o efeito inercial do indutor determina a corrente no circuito. A carga recebe essa corrente; retorna do fluxo do fio solo para o pólo positivo do diodo de roda livre; passa pelo diodo; Retorna para a extremidade esquerda do indutor, criando um loop.
Ao controlar o tempo de fechamento e abertura do comutador (ou seja, modulação da largura do pulso de PWM), a tensão de saída pode ser controlada. Se o tempo de abertura e fechamento for controlado detectando a tensão de saída para manter a tensão de saída inalterada, o objetivo da regulação da tensão será alcançado.
Em relação às fontes regulares de energia e às fontes de energia, ambas apresentam tubos de ajuste de tensão e aplicam o conceito de feedback para firmar a tensão. A principal distinção é que a fonte de energia comum geralmente emprega a área de amplificação linear do transistor para ajuste, enquanto a fonte de energia de comutação usa o tubo de comutação para ajuste. Por outro lado, a fonte de energia de comutação oferece um fator de ondulação superior para a saída CC, um uso menor de energia e mais alcance de uso para tensão CA. Alterar a interferência de pulso tem desvantagens.
Uma fonte de energia de comutação de meia ponte convencional opera principalmente com base em que os tubos de comutação das pontes superior e inferior-VMOs quando a frequência é alta-estão ligadas por sua vez. Primeiro, a corrente flui através do tubo da chave da ponte superior e a função de armazenamento da bobina do indutor é usada para reunir a energia elétrica na bobina. Por fim, o tubo de chave de ponte inferior é ligado enquanto o tubo de chave de ponte superior é desligado. O capacitor e a bobina do indutor continuam executando a fonte de energia do exterior. A ponte superior é ligada para permitir a corrente quando o tubo da chave da ponte inferior estiver desligado. Isso é reiterado várias vezes. Ele é denominado fonte de energia de comutação, pois os dois tubos de comutador são ligados e desligados por sua vez.
A fonte de energia linear difere. O tubo de água superior sempre esvazia, pois não há envolvimento com interruptor. Se o excesso existir, ele vazará. Esta é a razão pela qual alguns tubos de ajuste de fontes lineares produzem muito calor e a energia elétrica desnecessária é toda transformada em energia térmica. Desse ponto de vista, a vida do componente deve diminuir, influenciando o efeito de uso final, e a eficiência de conversão da fonte de energia linear é bastante ruim quando o calor é alto.
Principal Diferença: Modo de Trabalho
O tubo de ajuste de energia da fonte de energia linear sempre opera na área de amplificação; A passagem atual é contínua. Um grande tubo de ajuste de potência é necessário e um grande dissipador de calor é colocado à medida que o tubo de ajuste causa perda significativa de energia. Embora muitas vezes 40% a 60% (deve -se reconhecer que é uma fonte de energia linear muito boa), o calor é substancial e a eficiência é bastante ruim.
A fonte de energia linear opera em um modo de funcionamento, pelo qual um dispositivo reduzido deve existir de alta tensão a baixa tensão. Geralmente é um transformador; Existem outros tal fonte de energia KX; Em seguida, após a retificação, a tensão CC é emitida. Nesse sentido, o volume é enorme, bastante volumoso, ineficiente e a geração de calor também é grande; Porém, também existem benefícios: minúsculo ondulação, boa taxa de ajuste, pouca interferência externa, ajuste para circuitos analógicos ou vários amplificadores, etc.
Funciona na condição de comutação, o dispositivo de energia da fonte de energia de comutação A energia é momentaneamente armazenada através da bobina do indutor quando a tensão é alterada; portanto, sua perda é mínima, a eficiência é alta e os requisitos de dissipação de calor são baixos; No entanto, também tem maiores necessidades de transformadores e indutores de armazenamento de energia. Ele precisa ser construído de alta permeabilidade e materiais de baixa perda. Seu transformador é simplesmente um pequeno e pequeno. A eficiência geral é de 80% a 98%. Embora a fonte de energia de comutação tenha tamanho compacto e grande eficiência, sua taxa de ondulação, tensão e ajuste de corrente têm um desconto considerável quando comparado com a fonte de energia linear.
A tecnologia da fonte de energia é cada vez mais usada em dispositivos eletrônicos devido às suas vantagens de alta eficiência, miniaturização e peso leve. Embora existam problemas de complexidade e ruído do circuito, esses problemas estão sendo gradualmente resolvidos por meio de inovação tecnológica e otimização do design. Comparado com as fontes de energia linear tradicionais, as fontes de energia com comutação têm vantagens óbvias em eficiência e volume energéticos, representando uma nova direção para o desenvolvimento da tecnologia da fonte de energia. Com o avanço contínuo da tecnologia eletrônica de energia, a comutação de fontes de energia deve alcançar um desempenho mais alto e aplicações mais amplas no futuro.
Hora da postagem: 7 月 -16-2024