스위칭 전원 공급 장치의 작동 원리에 대한 자세한 설명 스위칭 전원 공급 장치의 작동 원리 다이어그램

에너지 문제가 전 세계적으로 강조되면서 전자 제품의 에너지 소비 문제는 점점 더 중요해질 것입니다. 대기 전력 소비를 어떻게 줄이고 전원 공급 효율을 향상시킬 수 있는지가 시급한 문제가 되었습니다. 전통적인 선형 조정 전원 공급 장치는 회로 구조가 간단하고 작동이 안정적이지만 효율성이 낮고(40%~50%에 불과), 부피가 크고, 구리와 철의 소비가 많고, 작동 온도가 높으며 조정이 작은 등의 단점이 있습니다. 범위. 효율성을 향상시키기 위해 사람들은 스위칭 조정 전원 공급 장치를 개발했습니다. 효율성은 85% 이상에 도달할 수 있으며 전압 안정화 범위가 넓습니다. 또한 전압 안정화 정확도가 높으며 전원을 사용하지 않습니다. 변압기는 이상적인 조정 전원 공급 장치입니다. 이로 인해 스위칭 조정 전원 공급 장치는 다양한 전자 장비에 널리 사용되었습니다. 이 기사에서는 다양한 스위칭 전원 공급 장치의 작동 원리를 설명합니다.

1. 스위칭 전원 공급 장치의 작동 원리

조정 전원 공급 장치의 스위칭 제어 모드는 실제 응용 분야에서 폭 조정 유형과 주파수 변조 유형으로 구분됩니다. 폭 조정형이 가장 잘 사용된다. 현재 개발되어 사용되고 있는 스위칭 전원 공급 장치 집적 회로의 대부분은 펄스 폭 변조형이다. 따라서 다음에서는 주로 폭 조정 가능한 스위칭 조정 전원 공급 장치를 소개합니다.

폭 조정 가능한 스위칭 조정 전원 공급 장치의 기본 원리는 아래 그림에서 볼 수 있습니다.

단극 직사각형 펄스의 경우 DC 평균 전압 Uo는 직사각형 펄스의 폭에 따라 달라집니다. 펄스가 넓을수록 DC 평균 전압 값이 높아집니다. DC 평균 전압 U. 이는 공식으로 계산할 수 있습니다.

즉, Uo=Um×T1/T

여기서 Um은 직사각형 펄스의 최대 전압 값입니다. T는 직사각형 펄스 주기입니다. ; T1은 직사각형 펄스 폭입니다.

위 공식에서 Umτ와 Tτ가 변하지 않을 때 DC 평균 전압 Uoτ는 펄스 폭 T1τ에 비례한다는 것을 알 수 있습니다. 이러한 방식으로 조정된 전원 공급 장치의 출력 전압이 증가함에 따라 펄스 폭을 좁히려고 노력하는 한 전압 안정화 목적을 달성할 수 있습니다.

2. 스위칭 전원 공급 장치의 기본 회로

1. 기본 회로

그림 2: 스위칭 전원 공급 장치의 기본 회로 블록 다이어그램

스위칭 전원 공급 장치의 기본 회로 블록 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다.

AC 전압은 정류 회로와 필터 회로에 의해 정류 및 필터링된 후 일정한 맥동 성분을 포함하는 DC 전압이 되며, 이 전압은 고주파 변환기에 들어가 구형파로 변환됩니다. 필요한 전압 값을 정류하고 최종적으로 필요한 전압 값을 갖는 구형파로 변환합니다. 이 구형파 전압은 필요한 DC 전압으로 정류되고 필터링됩니다.

제어 회로는 펄스 폭 변조기이며 주로 샘플러, 비교기, 발진기, 펄스 폭 변조 및 기준 전압 회로로 구성됩니다. 회로의 이 부분은 통합되어 전원 공급 장치 스위칭을 위한 다양한 집적 회로로 만들어졌습니다. 제어 회로는 출력 전압 안정화 목적을 달성하기 위해 고주파 스위칭 요소의 스위칭 시간 비율을 조정하는 데 사용됩니다.

2. 단일 종단 플라이백 스위칭 전원 공급 장치

단일 종단 플라이백 스위칭 전원 공급 장치의 일반적인 회로는 그림 3에 나와 있습니다. 회로에서 소위 단일 종단이라는 것은 고주파 변환기의 자기 코어가 히스테리시스 루프의 한쪽에서만 작동한다는 것을 의미합니다. 소위 플라이백은 스위치 튜브 VT1이 켜졌을 때 고주파 변압기 T의 1차 권선의 유도 전압이 양의 상향 및 음의 하향이고 정류 다이오드 VD1이 차단 상태에 있는 것을 의미하며, 1차 권선에 에너지를 저장합니다. 스위치 VT1이 꺼지면 트랜스포머 T의 1차 권선에 저장된 에너지는 2차 권선과 VD1에 의해 정류되고 커패시터 C에 의해 필터링된 후 부하로 출력된다.

단일 종단 플라이백 스위칭 전원 공급 장치는 출력 전력이 20~100W인 가장 저렴한 전원 공급 장치 회로로 동시에 다양한 전압을 출력할 수 있으며 전압 조절 속도가 좋습니다. 유일한 단점은 출력 리플 전압이 크고 외부 특성이 좋지 않아 상대적으로 고정된 부하에 적합하다는 것입니다.

싱글 엔드 플라이백 스위칭 전원 공급 장치에 사용되는 스위칭 튜브 VT1은 회로 작동 전압의 두 배인 최대 역 전압을 견딜 수 있으며 작동 주파수는 20-200kHz입니다.

3. 단일 종단 순방향 스위칭 전원 공급 장치

단일 종단 순방향 스위칭 전원 공급 장치의 일반적인 회로는 그림 4에 나와 있습니다. 이 회로는 단일 종단 플라이백 회로와 형태가 유사하지만 다르게 작동합니다. 스위치 VT1이 켜지면 VD2도 켜집니다. 이때 전력망은 에너지를 부하에 전달하고 스위치 VT1이 꺼지면 필터 인덕터 L은 에너지를 저장하고 인덕터 L은 환류를 계속합니다. 다이오드 VD3? 부하에 에너지를 방출합니다.

회로에는 클램프 코일과 다이오드 VD2도 있어 스위칭 튜브 VT1의 최대 전압을 전원 전압의 두 배로 제한할 수 있습니다. 코어 재설정 조건을 충족하려면, 즉 자속 형성 및

재설정 시간이 동일해야 하므로 회로 내 펄스의 듀티 사이클이 50%를 초과할 수 없습니다. 이 회로는 스위치 VT1이 ON되면 트랜스포머를 통해 부하에 에너지를 전달하므로 출력 전력 범위가 넓고 50~200Ω 전력을 출력할 수 있다. 회로에 사용되는 변압기는 구조가 복잡하고 크기가 크기 때문에 이러한 유형의 회로는 실용적인 응용 프로그램이 거의 없습니다.

4. 자려 스위칭 전원 공급 장치

자려 스위칭 전원 공급 장치의 일반적인 회로는 그림 5에 나와 있습니다. 간헐발진회로로 구성된 스위칭 전원공급장치로서, 현재 널리 사용되고 있는 기본 전원공급장치 중 하나이다.

전원 공급 장치가 연결되면 R1은 스위칭 튜브 VT1에 시동 전류를 제공하여 VT1이 전도되기 시작합니다. 콜렉터 전류 Ic는 L1에서 선형적으로 증가하고 L2에서 유도됩니다. VT1의 베이스는 양극이고 이미터는 극도로 음극인 양극 피드백 전압으로 인해 VT1이 빠르게 포화됩니다. 동시에, 유도된 전압은 C1의 충전 전압이 증가함에 따라 VT1의 베이스 전위가 점차 낮아져 VT1이 포화 영역을 벗어나기 시작하고 VT1의 베이스가 유도됩니다. L2에서 음이 되기 위해서는 이미터의 양의 전압으로 인해 VT1이 빠르게 차단되고, 이때 다이오드 VD1이 켜지고 고주파 변압기 T의 1차 권선에 저장된 에너지가 방출됩니다. 부하. VT1이 차단되면 L2에 유도 전압이 없으며 DC 전원 공급 장치 입력 전압이 C1~R1을 역충전하여 VT1의 기본 전위가 점차 증가하여 다시 도통되고 다시 반전되어 포화에 도달하며, 회로는 계속해서 이렇게 진동할 것입니다. 여기서는 단일 종단 플라이백 스위칭 전원 공급 장치와 마찬가지로 변압기 T의 2차 권선이 필요한 전압을 부하에 출력합니다.

자려 스위칭 전원 공급 장치의 스위칭 튜브는 스위칭과 발진의 이중 역할을 수행하며 제어 회로도 생략됩니다. 회로상 부하가 트랜스포머 2차측에 위치하여 플라이백 상태로 동작하므로 입력과 출력이 서로 절연되어 있는 장점이 있다. 이 회로는 고전력 전원 공급 장치뿐만 아니라 저전력 전원 공급 장치에도 적합합니다.

5. 푸시풀 스위칭 전원 공급 장치

푸시풀 스위칭 전원 공급 장치의 일반적인 회로는 그림 6에 나와 있습니다. 이는 이중 종단 변환 회로이며 고주파 변압기의 자기 코어는 히스테리시스 루프의 양쪽에서 작동합니다. 이 회로는 두 개의 스위칭 튜브 VT1과 VT2를 사용하여 외부 여기 구형파 신호의 제어에 따라 구형파 전압을 얻고 정류됩니다. 필요한 DC 전압으로 필터링됩니다.

이 회로의 장점은 두 개의 스위칭 튜브가 구동하기 쉽다는 것입니다. 가장 큰 단점은 스위칭 튜브의 내압이 회로 피크 전압의 두 배에 도달해야한다는 것입니다. 회로의 출력 전력은 일반적으로 100~500Ω 범위로 상대적으로 큽니다.

6. 강압 스위칭 전원 공급 장치

강압 스위칭 전원 공급 장치의 일반적인 회로는 그림 7에 나와 있습니다. 스위치 VT1Ω이 켜지면 다이오드 VD1Ω이 차단되고 입력 정류 전압은 VT1 및 L을 통해 C를 충전합니다. 이 전류는 인덕터 L의 에너지 저장을 증가시킵니다. 스위치 VT1이 턴오프되면 인덕터 L은 음의 좌측 및 양의 우측의 전압을 유도하고, 인덕터 L에 저장된 에너지는 부하 RL과 프리휠링 다이오드 VD1을 통해 방출되어 출력 DC 전압을 변하지 않게 유지한다. 회로의 출력 DC 전압 레벨은 VT1 베이스에 적용되는 펄스 폭에 따라 결정됩니다.

이 회로는 아래에 소개된 다른 두 회로와 마찬가지로 더 적은 수의 구성 요소를 사용하여 구현하려면 인덕터, 커패시터 및 다이오드만 사용하면 됩니다.

7. 부스트 스위칭 전원 공급 장치

부스트 스위칭 전원 공급 장치의 전압 안정화 회로는 그림 8에 나와 있습니다. 스위치 튜브 VT1이 켜지면 인덕터 L이 에너지를 저장합니다. 스위치관 VT1이 차단되면 인덕터 L은 음의 좌, 양의 우의 전압을 유도하여 입력전압에 중첩되어 다이오드 VD1을 통해 부하에 전원을 공급하여 출력전압이 입력전압보다 커지게 된다. 전압, 부스트 스위칭 전원 공급 장치를 형성합니다.

8. 역방향 스위칭 전원 공급 장치

역방향 스위칭 전원 공급 장치의 일반적인 회로는 그림 9에 나와 있습니다. 이 회로는 벅-부스트 스위칭 전원 공급 장치라고도 합니다. 스위치 VT1 앞의 맥동 DC 전압이 출력단의 안정 전압보다 높거나 낮더라도 회로는 정상적으로 작동할 수 있습니다.

스위치 VT1이 켜지면 인덕터 L은 에너지를 저장하고 다이오드 VD1은 꺼지며 부하 RL은 커패시터 C의 마지막 충전으로 전원이 공급됩니다. 스위치 VT1이 꺼지면 인덕터 L에 전류가 계속 흐르면서 상부 음전압과 하부 양전압이 유도되어 다이오드 VD1을 통해 부하에 전력을 공급함과 동시에 커패시터 C를 충전한다.

위에서는 펄스 폭 변조 스위칭 전원 공급 장치의 작동 원리와 다양한 회로 유형을 소개했습니다. 실제 응용 분야에는 다양한 실제 제어 회로가 있지만 어쨌든 모두 이러한 회로를 기반으로 합니다. 에 개발되었습니다. 자세한 내용은 Tubatu 장식 네트워크를 주목하시기 바랍니다.

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