1. Was ist ein Schaltnetzteil?
Schaltnetzteil ist eine Art Stromversorgung, die moderne leistungselektronische Technologie verwendet, um das Zeitverhältnis von Ein- und Ausschalten zu steuern, um eine stabile Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten. Schaltnetzteile bestehen im Allgemeinen aus PWM-Steuer-ICs (Pulsweitenmodulation) und MOSFETs.
Die Schaltnetzversorgung ist relativ zur linearen Stromversorgung. Seine Eingangsklemme gleicht den Wechselstrom direkt in Gleichstrom um, und dann wird das Schaltrohr unter Einwirkung des hochfrequenten Schwingkreises verwendet, um das Ein- und Ausschalten des Stroms zu steuern, um einen hochfrequenten Impulsstrom zu bilden. Mit Hilfe von Induktivitäten (Hochfrequenztransformatoren) wird stabiler Niederspannungs-Gleichstrom ausgegeben.
Da die Größe des magnetischen Kerns des Transformators umgekehrt proportional zum Quadrat der Betriebsfrequenz des Schaltnetzteils ist, gilt: Je höher die Frequenz, desto kleiner der Kern. Auf diese Weise kann der Transformator stark reduziert und das Gewicht und Volumen der Stromversorgung reduziert werden. Und weil es DC direkt steuert, ist der Wirkungsgrad dieses Netzteils viel höher als der eines linearen Netzteils. Das spart Energie, wird also von den Menschen bevorzugt. Aber es hat auch Mängel, das heißt, die Schaltung ist kompliziert, die Wartung ist schwierig und die Verschmutzung der Schaltung ist ernst. Das Netzteil ist laut und für einige geräuscharme Stromkreise nicht geeignet.
2. Eigenschaften des Schaltnetzteils
Schaltnetzteile bestehen im Allgemeinen aus PWM-Steuer-ICs (Pulsweitenmodulation) und MOSFETs. Mit der Entwicklung und Innovation der Leistungselektronik ist das Stromschaltnetzteil in fast allen elektronischen Geräten vor allem aufgrund seiner geringen Größe, seines geringen Gewichts und seines hohen Wirkungsgrads weit verbreitet, und seine Bedeutung ist offensichtlich.
Drittens, die Klassifizierung der Schaltnetzversorgung
Je nachdem, wie das Schaltgerät im Stromkreis angeschlossen ist, kann das Schaltnetzteil in drei Kategorien unterteilt werden: Reihenschaltnetzteil, Parallelschaltnetzteil und Transformatorschaltnetzteil.
Unter ihnen kann das transformatorartige Schaltnetzteil weiter unterteilt werden in: Push-Pull, Halbbrücke, Vollbrücke usw. Je nach Anregung des Transformators und der Phase der Ausgangsspannung kann er unterteilt werden in: Vorwärtstyp, Flyback-Typ, Einzelerregertyp und Doppelerregungstyp.
Viertens, der Unterschied zwischen Schaltnetzteil und gewöhnlicher Stromversorgung
Gewöhnliche Netzteile sind im Allgemeinen lineare Netzteile, und lineare Netzteile beziehen sich auf die Stromversorgung, in der die Reglerröhre in einem linearen Zustand arbeitet. Anders verhält es sich jedoch beim Schaltnetzteil. Das Schaltrohr (im Schaltnetzteil nennen wir das Einstellrohr im Allgemeinen als Schaltrohr) arbeitet in zwei Zuständen: On-the-Widerstand ist sehr klein und Off-der Widerstand ist sehr hoch. groß.
Schaltnetzteil ist eine relativ neue Art der Stromversorgung. Es hat die Vorteile eines hohen Wirkungsgrads, eines geringen Gewichts, einer Spannungserhöhung und -abnahme sowie einer hohen Ausgangsleistung. Da die Schaltung jedoch im Schaltzustand arbeitet, ist das Rauschen relativ groß.
5. Beispiele: Abwärts-Schaltnetzteil
Lassen Sie uns kurz über das Funktionsprinzip der Abwärts-Schaltnetzteile sprechen: Die Schaltung besteht aus Schaltern (Trioden oder Feldeffektröhren im eigentlichen Stromkreis), Freilaufdioden, Energiespeicherinduktivitäten, Filterkondensatoren usw.
Wenn der Schalter geschlossen ist, versorgt das Netzteil die Last über den Schalter und die Induktivität mit Strom und speichert einen Teil der elektrischen Energie in der Induktivität und dem Kondensator. Aufgrund der Eigeninduktivität der Induktivität steigt der Strom nach dem Einschalten des Schalters relativ langsam an, d.h. der Ausgang kann den Versorgungsspannungswert nicht sofort erreichen.
Nach einer gewissen Zeit wird der Schalter ausgeschaltet. Aufgrund der Selbstinduktivität des Induktors (es kann deutlicher betrachtet werden, dass der Strom in der Induktivität eine Trägheitswirkung hat), bleibt der Strom im Stromkreis unverändert, dh er fließt weiter von links nach rechts. Dieser Strom fließt durch die Last, kehrt vom Erdungsdraht zurück, fließt zur Anode der Freilaufdiode, durchläuft die Diode und kehrt zum linken Ende der Induktivität zurück, wodurch eine Schleife gebildet wird.
Die Ausgangsspannung kann gesteuert werden, indem die Zeit gesteuert wird, in der der Schalter geschlossen und geöffnet ist (dh PWM-Pulsweitenmodulation). Wenn die Ausgangsspannung erkannt wird, um die Ein- und Ausschaltzeit zu steuern, um die Ausgangsspannung konstant zu halten, wird der Zweck der Spannungsstabilisierung erreicht.
Gewöhnliche Stromversorgung und Schaltnetzteil sind insofern gleich, als sie alle über Spannungsregler verfügen, die das Feedback-Prinzip zur Spannungsregelung verwenden. Der Unterschied besteht darin, dass Schaltnetzteile Schaltröhren zur Einstellung verwenden, während gewöhnliche Netzteile im Allgemeinen den linearen Verstärkungsbereich einer Triode zur Einstellung verwenden. Im Vergleich dazu ist der Stromverbrauch des Schaltnetzteils gering, der Anwendungsbereich der Wechselspannung groß und der Welligkeitskoeffizient des Ausgangs-DC ist besser. Der Nachteil ist die Schaltimpulsstörung.
Das Hauptarbeitsprinzip der gewöhnlichen Halbbrücken-Schaltnetzversorgung besteht darin, dass die Schaltrohre der oberen Brücke und der unteren Brücke (das Schaltrohr ist VMOS, wenn die Frequenz hoch ist) abwechselnd eingeschaltet werden. Zuerst fließt der Strom durch das obere Brückenschaltrohr ein, und die Speicherfunktion der Induktivität wird genutzt, um die elektrische Energie zu sammeln. In der Spule wird das Schaltrohr der oberen Brücke schließlich ausgeschaltet und das Schaltrohr der unteren Brücke eingeschaltet. Die Induktivitätsspule und der Kondensator versorgen weiterhin die Außenwelt mit Strom. Schalten Sie dann das untere Brückenschaltrohr aus, schalten Sie dann die obere Brücke ein, um den Strom eintreten zu lassen, und wiederholen Sie dies auf diese Weise. Da die beiden Schaltröhren abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, spricht man von einem Schaltnetzteil.
Die lineare Stromversorgung ist anders. Da es keinen Schaltereingriff gibt, hat die Wasserversorgungsleitung Wasser abgelassen. Wenn es zu viel gibt, wird es auslaufen. Dies ist, was wir oft sehen, dass einige lineare Stromversorgungsreglerröhren viel Wärme erzeugen. Die unerschöpfliche elektrische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt. Aus dieser Sicht ist der Umwandlungswirkungsgrad der linearen Stromversorgung sehr gering, und wenn die Wärme hoch ist, wird die Lebensdauer der Komponente zwangsläufig abnehmen, was sich auf den Endanwendungseffekt auswirkt.
Sechs. Hauptunterschiede: Arbeitsmethoden
Das Leistungseinstellrohr der linearen Stromversorgung arbeitet immer im Verstärkungsbereich, und der durchfließende Strom ist kontinuierlich. Aufgrund der großen Verlustleistung am Verstellrohr wird ein größeres Leistungseinstellrohr benötigt und ein großer Radiator installiert. Die Hitze ist ernst und der Wirkungsgrad ist sehr niedrig, im Allgemeinen 40% bis 60% (es muss gesagt werden, dass es sich um eine sehr lineare Stromversorgung handelt).
Die Arbeitsweise der linearen Stromversorgung erfordert eine Spannungsreduzierungsvorrichtung, um von Hochspannung auf Niederspannung umzusteigen. Im Allgemeinen ist es ein Transformator, aber es gibt auch andere Arten wie KX-Netzteile, die dann gleichgerichtet werden, um eine Gleichspannung auszugeben. Auf diese Weise ist das Volumen auch groß, relativ schwer, mit geringem Wirkungsgrad und großer Wärmeentwicklung; aber es hat auch Vorteile: kleine Welligkeit, gute Einstellrate, kleine externe Störungen, geeignet für die Verwendung mit analogen Schaltungen / verschiedenen Verstärkern, etc.
Das Leistungsgerät des Schaltnetzteils arbeitet im Schaltzustand. Wenn die Spannung eingestellt ist, wird die Energie vorübergehend durch die Induktivitätsspule gespeichert, so dass ihr Verlust gering ist, der Wirkungsgrad hoch ist und der Bedarf an Wärmeableitung gering ist, aber sie hat einen Transformator und eine Energiespeicherinduktivität. Hinzu kommen höhere Anforderungen an den Einsatz von Materialien mit geringem Verlust und hoher Permeabilität. Sein Transformator ist nur ein kleines Wort. Der Gesamtwirkungsgrad liegt zwischen 80% und 98%. Das Schaltnetzteil hat einen hohen Wirkungsgrad, aber eine geringe Größe, aber im Vergleich zum linearen Netzteil sind seine Welligkeit und Spannung und Stromanpassungsrate bis zu einem gewissen Grad diskontiert.