Strömförsörjningsaggregat används för att omvandla ingångsspänningen till det värde som behövs för de interna komponenterna. Ett annat vanligt namn på växelströmsaggregat är växelriktare.
Innehåll
Vad är ett kopplingsaggregat?
En inverter är en sekundär strömförsörjning som använder sig av en dubbel omvandling av den ingående växelspänningen. Utgångsvärdena justeras genom att ändra pulsernas varaktighet (bredd) och i vissa fall deras frekvens. Denna typ av modulering kallas pulsbreddsmodulering.
Principen för ett kopplingsaggregat
Invertern fungerar genom att likrikta primärspänningen och sedan omvandla den till ett tåg av högfrekventa pulser. Detta till skillnad från en konventionell transformator. Utgångsspänningen används för att generera en negativ återkopplingssignal som gör det möjligt att justera pulsparametrarna. Genom att styra pulsbredden är det lätt att stabilisera och reglera utgångsparametrarna, spänning eller ström, och det är också lätt att reglera dem. Det vill säga, den kan vara både en spänningsregulator och en strömregulator.
Antalet och polariteten på utgångsvärdena kan vara mycket olika beroende på hur det kopplande nätaggregatet fungerar.
Olika typer av strömförsörjning
Det finns flera olika typer av växelriktare som skiljer sig åt i fråga om kretsar:
- utan transformator;
- transformator.
De förstnämnda kännetecknas av att pulssekvensen går direkt till enhetens utgångslikriktare och utjämningsfilter. En sådan krets har ett minimum av komponenter. En enkel inverter innehåller en specialiserad integrerad krets - en pulsbreddsoscillator.
Den största nackdelen med transformatorlösa enheter är att de inte har någon galvanisk isolering från elnätet och kan utgöra en chockrisk. De har också vanligtvis låg effekt och levererar endast 1 värde av utgångsspänning.
Vanligare är transformatorapparater där en högfrekvent pulssekvens appliceras på transformatorns primärlindning. Det kan finnas så många sekundärlindningar som behövs, vilket gör det möjligt att skapa flera olika utgångsspänningar. Varje sekundärlindning är laddad med sin egen likriktare och utjämningsfilter.
Ett kraftfullt strömförsörjningsaggregat för en dator byggs enligt en sådan krets, som har hög tillförlitlighet och säkerhet. För återkopplingssignalen används här en spänning på 5 eller 12 volt, eftersom dessa värden kräver en så fin stabilisering som möjligt.
Användningen av transformatorer för högfrekvent spänningsomvandling (tiotals kilohertz i stället för 50 Hz) gjorde det möjligt att minska deras storlek och vikt många gånger och att använda ferromagnetiska material med hög koercitivkraft som kärnmaterial (magnettråd) i stället för elektriskt järn.
DC-DC-omvandlare är också baserade på pulsbreddsmodulering. Utan att använda inverterkretsar var omvandlingen mycket svår.
Strömförsörjningskrets för likström
Kretsschemat för den vanligaste konfigurationen av pulsinverterare omfattar:
- Ett linjefilter för störningsundertryckning;
- likriktare;
- Ett utjämningsfilter;
- pulsbreddsomvandlare;
- viktiga transistorer;
- högfrekvenstransformator för utgången;
- utgångslikriktare;
- individuella och gruppbaserade filter för utdata.
Syftet med filtret är att fånga upp störningar från enhetens drift till elnätet. Omkoppling av högeffektiva halvledarelement kan åtföljas av generering av kortvariga pulser inom ett brett frekvensspektrum. Därför är det nödvändigt att använda särskilt utformade element som genomgångskondensatorer för filterlänkarna.
Likriktaren omvandlar den ingående växelspänningen till likspänning, och ett utjämningsfilter i efterföljande led eliminerar krusningar i den likriktade spänningen.
När en likströmsomvandlare används är likriktaren och filtret onödiga och ingångssignalen, efter att ha passerat genom brusfilterkretsen, matas direkt till pulsbreddsomvandlaren (modulatorn), förkortat PWM.
PWM är den mest komplexa delen av en strömförsörjningskrets. Dess uppgift är bland annat att:
- Generering av högfrekventa pulser;
- övervakning av enhetens utgångsparametrar och korrigering av pulsträningen i enlighet med återkopplingssignalen;
- Övervakning och skydd mot överbelastning.
PWM-signalen matas till styrstiften för brygg- eller halvbryggkopplade transistorer med hög effekt. Kraftledningarna är anslutna till högfrekvensutgångstransformatorns primärlindning. Traditionella bipolära transistorer ersätts av IGBT- eller MOSFET-transistorer, som har ett mycket lågt spänningsfall i junktionen och hög hastighet. Transistorernas förbättrade prestanda gör det möjligt att minska effektförlusten vid samma dimensioner och tekniska utformning.
Utgångspulstransformatorn använder samma omvandlingsprincip som den klassiska transformatorn. Undantaget är överfrekvent drift. Därför har högfrekventa transformatorer mindre dimensioner för samma överförda effekt.
Spänningen från krafttransformatorns sekundärlindning (det kan finnas flera) matas till utgångslikriktare. Till skillnad från ingångslikriktaren måste likriktardioderna i sekundärkretsen ha en högre arbetsfrekvens. Schottkydioder fungerar bäst i den här delen av kretsen. Deras fördelar jämfört med konventionella dioder är:
- hög driftfrekvens;
- lägre p-n-övergångskapacitet;
- låg spänningsminskning.
Syftet med utgångsfiltret i ett strömförsörjningsdon med omkopplingsläge är att minska krusningen i den likriktade utgångsspänningen till ett nödvändigt minimum. Eftersom rippelfrekvensen är mycket högre än linjespänningen finns det inget behov av hög kapacitans och induktans i spolarna.
Tillämpningsområde för det kopplade nätaggregatet
Pulsspänningsomriktare används i de flesta fall i stället för traditionella transformatoromriktare med halvledarstabilisatorer. Med samma effekt är växelriktarna mindre och lättare, mer tillförlitliga och framför allt effektivare och kan arbeta med ett brett spektrum av ingångsspänningar. Och för en jämförbar storlek är växelriktarens maximala effekt flera gånger högre.
På ett sådant område som likspänningsomvandling har pulskällor nästan inget alternativ och kan fungera inte bara genom att minska spänningen utan också genom att generera en högre spänning och ordna polaritetsomvändning. Den höga omvandlingsfrekvensen underlättar filtrering och stabilisering av utgångsparametrarna.
Små växelriktare som bygger på specialiserade integrerade kretsar används som laddare för alla möjliga prylar, och deras tillförlitlighet är sådan att laddningsenhetens livslängd kan överstiga livslängden för en mobil enhet med flera gånger.
12-volts drivrutiner för att slå på LED-ljuskällor är också baserade på en omkopplingskrets.
Hur man gör ett kopplingsnätverk med sina egna händer
Inverters, särskilt kraftfulla sådana, har komplexa kretsar och är endast tillgängliga för erfarna radioamatörer. Enkla kretsar med låg effekt och med hjälp av specialiserade PWM-kontroller kan rekommenderas för självmontering av nätströmförsörjningar. Dessa IC:er har låg kabeldragning och har en väletablerad kretsdesign som praktiskt taget inte kräver någon justering eller avstämning.
När du arbetar med hemmagjorda konstruktioner eller reparerar industriella apparater ska du komma ihåg att en del av kretsen alltid kommer att ligga under nätpotentialen, så säkerhetsföreskrifter måste iakttas.
Relaterade artiklar:
