Preklapljanje napajanja: posebne funkcije

Stikalno napajanje je inverterski sistem. Popravi AC napetost. Nadalje se konstantna napetost, dobljena kot rezultat prejšnje operacije, pretvori v pravokotne impulze z večjo frekvenco in določeno kompaktnostjo ali v impulze, ki se neposredno napajajo na izhodni nizkopasovni filter ali na transformator.

Oblikovne značilnosti

Enostavna preklopna napajalna enota lahko vključuje majhne transformatorje, kar je preprosto pojasnjeno: z vedno večjo frekvenco se učinkovitost transformatorja povečuje, zahteve za dimenzije jedra, potrebne za prenos ustrezne moči, pa se občutno zmanjšajo. Najpogosteje je takšno jedro izdelano iz feromagnetnih zlitin, za tiste naprave, ki delujejo na nizki frekvenci, pa se uporablja električno jeklo.

Kako naprava zagotavlja stabilnost?

Stikalni napajalnik deluje tako, da se napetost v njej stabilizira z negativno povratno zvezo. S svojo pomočjo je možno vzdrževati izhodno napetost na približno enaki ravni, ne glede na velikost obremenitve in nihanja na vhodu. Povratne informacije se lahko organizirajo na več načinov. Če se uporabi omrežno napajanje z galvansko ločitvijo od električnega omrežja, je najpogostejša metoda uporaba komunikacije z enim od navitij transformatorja na izhodu ali z optičnim sklopom. Delovni cikel impulzov na izhodu PWM krmilnika se spreminja glede na količino, ki jo označuje povratni signal, in je odvisna od izhodne napetosti. Če ni potrebe po ločevanju, se najpogosteje uporablja preprost uporovni delilnik. To omogoča napajalniku, da ohrani izhodno napetost na stabilni ravni.

Vrline

Impulzno napajanje ima številne prednosti, zlasti v primerjavi s stabilizatorji podobne moči. Manjša teža je dosežena zaradi dejstva, da je z vedno večjo frekvenco primerno uporabiti majhne transformatorje, če je njihova dobavljena moč na enaki ravni. Pri linearnih stabilizatorjih je masa sestavljena iz težkih, močnih nizkofrekvenčnih močnostnih transformatorjev, kot tudi velikih radiatorjev, ki delujejo v linearnem načinu. Povečana frekvenčna pretvorba omogoča močno zmanjšanje velikosti izhodne napetosti filtra. Primerno je namestiti manjše kondenzatorje v primerjavi s usmerniki, ki delujejo na industrijski frekvenci. Mogoče je, da je usmernik izdelan na dokaj enostranski shemi ene polovice cikla, kar popolnoma odpravi tveganje povečanja napetosti na izhodu.

Uspešnost

Za impulzno napajanje je značilen bistveno višji izkoristek v primerjavi s stabilizatorji zaradi dejstva, da so v slednjih izgube povezane s prehodnimi pojavi v trenutkih, ko je glavni element preklopljen. Ker so ključni elementi v eni od držav, torej so vklopljeni ali izklopljeni, govorimo o minimalnih izgubah električne energije.

Druge prednosti

Stikalni napajalniki stanejo precej manj kot stabilizatorji, saj uporabljajo poenoteno osnovno osnovo, kot tudi ključne tranzistorje z veliko močjo. Poleg tega je dovoljeno uporabljati močnostne elemente manjše moči, saj delujejo v ključnem načinu. Zanesljivost napajalnikov je povsem primerljiva z analognimi parametri linearnih stabilizatorjev. V sodobni pisarniški opremi, računalništvu in potrošniški elektroniki se najpogosteje uporabljajo impulzni napajalniki. In linearni v tem času se ohranijo le na nekaterih področjih:

- kot močnostni elementi za nizkonapetostne krmilne plošče visokokakovostnih gospodinjskih aparatov: mikrovalovne pečice pralni stroji, grelni kotli in zvočniki;

- za krmilne naprave z nizko močjo, super visoko in visoko zanesljivostjo, zasnovane za dolgotrajno neprekinjeno delovanje s popolno odsotnostjo storitve ali s težavo (npr. avtomatizacija procesov pri proizvodnji ali digitalni voltmetri v električnih tablah).

Za impulzni napajalniki je značilna široka paleta napajalne frekvence in napetosti, ki za enako linearno opremo niso dosegljivi. V praksi to nakazuje možnost uporabe iste naprave za digitalno elektroniko v različnih delih sveta, kjer obstajajo velike razlike v napetosti in frekvenci v vtičnicah. V večini sodobnih napajalnikov je vgrajeno zaščitno vezje proti heterogenim nepredvidenim situacijam, na primer proti odsotnosti bremen na izhodu ali kratkem stiku.

Slabosti

Stikalni napajalniki imajo določene slabosti v primerjavi z linearnimi. Glavni del vezja naprave deluje iz omrežja brez galvanske izolacije, kar otežuje popravilo takih naprav. Za impulzno napajanje ojačevalnika in vse ostale opreme je značilno, da ustvarja visokofrekvenčni šum, ki je povezan z načelom njegovega delovanja. Pogosto je treba uporabiti nekatere metode za preprečevanje motenj, ki zelo pogosto ne vodijo do njihove popolne odprave. Zato se pulzni napajalniki v mnogih primerih ne morejo uporabiti za določeno opremo. Značilno je, da imajo te naprave minimalno moč glede na moč. Če je ta parameter nižji, kot je potrebno, se enota preprosto ne zažene ali parametri njegove izhodne napetosti ne bodo ustrezali toleranci.

Naprava

Seznam glavnih napajalnih vozlišč. Omrežni usmernik je sestavljen iz dveh EMI dušilk, interferenčnega filtra in statične izolacije, vhodne omrežne varovalke in diodni most od kod prihaja glavni vir. Jedro primarnega vezja je sestavljeno iz kumulativne filtrirne kapacitivnosti, ključnega tranzistorja, povratnega vezja, impulznega transformatorja in optičnega sklopnika. V sekundarnem krogu vir energije izhodna napetost prihaja iz navitja sekundarnega transformatorja, usmerniške diode filtrirni kondenzatorji, močnostne dušilke.

Načelo delovanja impulzov

Omrežna napetost gre na usmernik, potem pa se zgladi s kapacitivnim filtrom. S filtrskega kondenzatorja se premakne v zbiralnik tranzistorja, ki ima vlogo ključa. Krmilna naprava je odgovorna za vklop in izklop tranzistorja. Zanesljiv zagon napajalnika je zagotovljen z glavnim oscilatorjem na čipu. Njena moč je zagotovljena z verigo uporov. Delovanje optičnega sklopnika je regulirano s ključnim tranzistorjem in glavnim oscilatorjem.