Prinsipyo sa pagtrabaho sa switching power supply + circuit diagram analysis

1. Kinatibuk-ang Pagtan-aw sa Switching Power Supply

Pagbalhin sa suplay sa kuryentekay usa ka high-frequency electrical energy conversion device, nailhan usab nga switching power supply o switching converter. Gibalhin niini ang input boltahe ngadto sa usa ka high-frequency nga signal sa pulso pinaagi sa usa ka high-speed switching tube, ug dayon gi-convert ang elektrikal nga enerhiya gikan sa usa ka porma ngadto sa lain pinaagi sa pagproseso satransformer, rectifier circuit ug filtering circuit, ug sa kataposan makakuha ug stable low ripple DC boltahe para sa power supply.

Ang pagbalhin sa suplay sa kuryente adunay mga bentaha sa taas nga kahusayan, maayo nga kalig-on, gamay nga gidak-on, gaan nga gibug-aton, taas nga kasaligan, ug mahimong ipahiangay sa lainlaing mga kinahanglanon sa kuryente sa kagamitan.

Ang pagbalhin sa suplay sa kuryente kaylap nga gigamit sa lainlaing natad, lakip ang automation sa industriya, komunikasyon ug bag-ong enerhiya. Sa natad sa industriyal nga automation, ang pagbalhin sa suplay sa kuryente naghatag ug lig-on nga suporta sa kuryente alang sa lainlaing mga kagamitan sa automation aron masiguro ang episyente ug lig-on nga operasyon sa mga ekipo.

Sa natad sa komunikasyon, ang pagbalhin sa suplay sa kuryente kaylap nga gigamit sa wireless base station, kagamitan sa network, ug uban pa, aron masiguro ang kalig-on sa pagpadala sa signal sa sistema sa komunikasyon ug mapaayo ang kalidad sa komunikasyon. Sa natad sa bag-ong enerhiya, ang pagbalhin sa suplay sa kuryente adunay hinungdanon nga papel sa mga sistema sa enerhiya sa solar ug hangin, nga nagtabang sa epektibo nga paggamit sa nabag-o nga enerhiya.

Ang pagbalhin sa suplay sa kuryente halos gilangkuban sa upat ka panguna nga sangkap: input circuit, converter, control circuit, ug output circuit. Ang mosunod mao ang usa ka tipikal nga switching power supply schematic block diagram, ang pag-master niini importante nga masabtan nato ang switching power supply.

2. Klasipikasyon sa switching power supplies

Ang pagbalhin sa mga suplay sa kuryente mahimong maklasipikar sumala sa lainlaing mga sumbanan sa klasipikasyon. Ang mosunod mao ang pipila ka komon nga mga pamaagi sa klasipikasyon:

1. Klasipikasyon pinaagi sa input power type:
AC-DC switching power supply: nag-convert sa AC power ngadto sa DC power.
DC-DC switching power supply: nag-convert sa DC power ngadto sa laing DC voltage.

2. Klasipikasyon pinaagi sa working mode:
Single-ended switching power supply: adunay usa lamang ka switch tube, nga angay alang sa ubos nga gahum nga mga aplikasyon.
Dual-ended switching power supply: adunay duha ka switch tubes, angay alang sa high-power nga mga aplikasyon.

3. Klasipikasyon pinaagi sa topology:
Sumala sa topology, kini mahimong halos bahinon ngadto sa Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback, Forward, Two-Transistor Forward, Push-Pull, Half Bridge, Full Bridge, ug uban pa. Kini nga mga pamaagi sa klasipikasyon kabahin lamang niini. Ang pagbalhin sa mga suplay sa kuryente mahimo usab nga maklasipikar sa mas detalyado sumala sa ubang mga piho nga kinahanglanon ug aplikasyon.

Sunod, atong ipaila ang kasagarang gigamit nga Flyback ug Forward. Ang forward ug flyback duha ka lain-laing mga switching power supply nga teknolohiya. Ang forward switching power supply nagtumong sa switching power supply nga naggamit ug forward high-frequency transformer aron ihimulag ang combed energy, ug ang katugbang nga flyback switching power supply kay flyback switching power supply.

2.1 Pagpasa sa pagbalhin sa suplay sa kuryente

Ang forward switching power supply sa istruktura mas komplikado, apan ang output power taas kaayo, angay alang sa 100W-300W switching power supply, kasagaran gigamit sa ubos nga boltahe, high-current switching power supply, mas kaylap nga gigamit.

Sama sa gipakita sa hulagway sa ubos, alang sa forward switching power supply ilabi na kung ang switching tube gi-on, ang output transformer naglihok isip usa ka medium nga direkta nga giubanan sa magnetic field energy, electrical energy ug magnetic energy nga nakabig sa usag usa, aron ang input ug output sa samang higayon.

Adunay usab mga kakulangan sa adlaw-adlaw nga aplikasyon: sama sa panginahanglan sa pagdugang sa reverse potensyal nga winding (aron mapugngan ang transformer nag-unang coil nga namugna sa reverse potensyal ngadto sa switching tube breakdown), ang ikaduha nga labaw pa kay sa usa ka inductor alang sa enerhiya storage pagsala, mao nga kon itandi sa flyback switching power supply, ang gasto niini mas taas, ug forward switching power supply transformer volume kay sa volume sa flyback switching power supply transformer mas dako.

Pagbalhin sa unahan nga suplay sa kuryente

2.2 Flyback switching power supply

Sama sa gipakita sa hulagway sa ubos, ang flyback switching power supply nagtumong sa switch power supply nga naggamit ug flyback high-frequency transformer aron ihimulag ang input ug output circuits. Ang transformer niini dili lamang nagdula sa papel sa pag-convert sa boltahe aron magpadala sa enerhiya, apan nagdula usab sa papel sa inductor sa pagtipig sa enerhiya. Busa, ang flyback transformer susama sa disenyo sa usa ka inductor. Ang tanan nga mga sirkito medyo yano ug dali nga kontrolon. Ang flyback kaylap nga gigamit sa ubos nga gahum nga mga aplikasyon sa 5W-100W.

Alang sa usa ka flyback switching power supply, kung ang switch tube gi-on, ang kasamtangan sa nag-unang inductor sa transformer mosaka. Tungod kay ang output coil sa flyback circuit adunay kaatbang nga mga tumoy, ang output diode gipalong, ang transformer nagtipig enerhiya, ug ang load gihatagan og enerhiya sa output capacitor. Sa diha nga ang switch tube gipalong, ang inductive boltahe sa nag-unang inductor sa transformer balihon. Niini nga panahon, ang output diode gi-on, ug ang kusog sa transformer gihatag sa load pinaagi sa diode, samtang nag-charge sa kapasitor.

Flyback switching power supply

Gikan sa pagtandi, makita nga ang transformer sa forward excitation adunay lamang function sa transformer, ug ang kinatibuk-an mahimong isipon nga usa ka buck circuit nga adunay transformer. Ang flyback transformer mahimong isipon nga usa ka inductor nga adunay function sa transformer, usa ka buck-boost circuit. Sa kinatibuk-an, lahi ang prinsipyo sa pagtrabaho sa unahan sa flyback, ang unahan mao ang panguna nga trabaho sa sekondaryang trabaho, ang sekondarya dili molihok sa usa ka karon nga inductor aron mabag-o ang karon, kasagaran CCM mode.

Ang power factor sa kasagaran dili taas, ug ang input ug output ug variable duty cycle proporsyonal. Ang flyback mao ang nag-una nga trabaho, ang sekondarya dili molihok, ang duha ka kilid nga independente, kasagaran DCM mode, apan ang inductance sa transformer medyo gamay, ug ang panginahanglan sa pagdugang sa gintang sa hangin, mao nga kasagaran angay alang sa gamay ug medium nga gahum.

Ang forward transformer mao ang sulundon, walay energy storage, apan tungod kay ang excitation inductance mao ang usa ka may kinutuban nga bili, ang excitation kasamtangan naghimo sa kinauyokan mahimong dako, aron sa paglikay sa flux saturation, ang transformer nagkinahanglan auxiliary winding alang sa flux reset.

Ang flyback transformer mahimong makita nga usa ka porma sa inubanan nga inductance, inductance una nga pagtipig sa enerhiya ug dayon gipagawas, tungod sa input ug output nga boltahe sa flyback nga kaatbang sa polarity, mao nga kung ang switching tube madiskonekta, ang sekondarya makahatag samagnetic corenga adunay usa ka reset nga boltahe, ug sa ingon ang flyback transformer dili kinahanglan nga magdugang dugang nga flux reset winding.