Kako funkcioniraju krugovi napajanja (SMPS) s preklopnim načinom rada

SMPS je kratica riječi Power Mode Power Supply. Ime jasno sugerira da koncept ima neke veze ili u potpunosti veze s impulsima ili prebacivanjem zaposlenih uređaja. Naučimo kako SMPS adapteri rade za pretvaranje mrežnog napona u niži istosmjerni napon.

Prednost SMPS topologije

Ideja je u SMPS adapterima da se mrežni ulazni napon prebaci u primarni namot transformatora tako da se na sekundarnom namotu transformatora može dobiti niža vrijednost istosmjernog napona.

Međutim, pitanje je, isto se može učiniti i s običnim transformatorima, pa koja je potreba tako komplicirane konfiguracije kada se funkcioniranje može jednostavno implementirati putem običnih transformatora?

Pa, koncept je razvijen upravo za uklanjanje upotrebe teških i glomaznih transformatora s mnogo učinkovitijim verzijama SMPS krugovi napajanja .

Iako je načelo rada prilično slično, rezultati se uvelike razlikuju.

Naš mrežni napon je također pulsirajući napon ili izmjenični napon koji se obično dovodi u uobičajeni transformator radi potrebnih pretvorbi, ali ne možemo transformator učiniti manjom veličinom čak ni sa strujom od 500 mA.

Razlog tome je vrlo niska frekvencija uključena u naše mrežne ulaze.
Na 50 Hz ili 60 Hz, vrijednost je izuzetno niska za njihovu primjenu u izlaze velike istosmjerne struje pomoću manjih transformatora.

To je zato što se smanjenjem frekvencije gubici vrtložne struje s magnetizacijom transformatora povećavaju, što rezultira ogromnim gubitkom struje kroz toplinu i posljedično cijeli postupak postaje vrlo neučinkovit.

Da bi se nadoknadio gore navedeni gubitak, uključene su relativno veće jezgre transformatora s odgovarajućim stupnjem debljine žice, što čini cijelu jedinicu teškom i glomaznom.

Krug napajanja s prekidačem vrlo pametno rješava ovaj problem.

Ako niža frekvencija povećava gubitke vrtložnih struja, znači da bi povećanje frekvencije učinilo upravo suprotno.

Što znači da ako se frekvencija poveća, transformator bi mogao biti znatno manji, ali bi osigurao veću struju na njihovim izlazima.

Upravo to radimo s SMPS krug . Razumijemo funkcioniranje sa sljedećim točkama:

Kako SMPS adapteri rade

U shemi kruga napajanja s preklopnim načinom ulazni izmjenični napon se prvo ispravi i filtrira kako bi se dobila odgovarajuća veličina istosmjerne struje.

Gornji istosmjerni tok primjenjuje se na konfiguraciju oscilatora koji sadrži visokonaponski tranzistor ili MOSFET, montiran na dobro dimenzionirani primarni namot malog feritnog transformatora.

Krug postaje samo-oscilirajući tip konfiguracije koji počinje oscilirati na nekoj unaprijed određenoj frekvenciji koju postavljaju druge pasivne komponente poput kondenzatora i otpornika.

Frekvencija je obično iznad 50 Khz.

Ova frekvencija inducira ekvivalentni napon i struju na sekundarnom namotu transformatora, određenu brojem zavoja i SWG žice.

Zbog sudjelovanja visokih frekvencija, gubici vrtložnih struja postaju zanemarivo mali, a istosmjerni izlaz velike struje postaje izvedljiv manjim feritnim punjenim transformatorima i relativno tanjim namotom žice.

Međutim, sekundarni napon također će biti na primarnoj frekvenciji, pa se opet ispravlja i filtrira pomoću diode za brzi oporavak i kondenzatora velike vrijednosti.

Rezultat na izlazu je savršeno filtrirani niski DC, koji se može učinkovito koristiti za rad bilo kojeg elektroničkog kruga.

U modernim inačicama SMPS-a umjesto ulaznih tranzistora na ulazu koriste se hi-end IC.
IC su opremljeni ugrađenim visokonaponskim MOSFET-om za održavanje visokofrekventnih oscilacija i mnogim drugim zaštitnim značajkama.

Koje ugrađene zaštite imaju SMPS

Ove IC imaju odgovarajuće ugrađene zaštitne krugove poput zaštite od lavine, zaštite od topline i zaštite od napona, a također imaju i značajku praska.

Zaštita od lavine osigurava da se IC ne ošteti tijekom naleta struje prekidača napajanja.

Zaštita od prekomjerne topline osigurava da se IC automatski isključi ako transformator nije pravilno namotan i povuče više struje iz IC čineći ga opasno vrućim.

Rafalni način zanimljiva je značajka uključena u moderne SMPS jedinice.

Ovdje se izlazni DC vraća natrag na osjetni ulaz IC. Ako se iz nekog razloga, obično zbog pogrešnog sekundarnog namota ili odabira otpornika, izlazni napon podigne iznad određene unaprijed određene vrijednosti, IC isključuje ulazno prebacivanje i preskače prebacivanje u isprekidane rafale.

To pomaže u kontroli napona na izlazu, kao i struje na izlazu.

Značajka također osigurava da ako se izlazni napon prilagodi nekoj visokoj točki, a izlaz nije opterećen, IC se prebacuje u rafalni način pazeći da jedinica radi povremeno dok izlaz ne dobije odgovarajuće opterećenje, što štedi snagu jedinice kada je u stanju pripravnosti ili kada izlaz ne radi.

Povratne informacije iz izlaznog dijela na IC provode se preko optičke spojnice tako da izlaz ostaje dobro podalje od ulazne visokonaponske mrežne naizmjenične struje, izbjegavajući opasne šokove.