แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งคืออะไรและใช้ที่ไหน

แหล่งจ่ายไฟสลับใช้เพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเป็นค่าที่กำหนดโดยองค์ประกอบภายในของอุปกรณ์ อีกชื่อหนึ่งสำหรับแหล่งกำเนิดพัลซิ่งซึ่งแพร่หลายคืออินเวอร์เตอร์

มันคืออะไร?

อินเวอร์เตอร์เป็นแหล่งพลังงานสำรองที่ใช้การแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นสองเท่า ค่าของพารามิเตอร์เอาต์พุตถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนระยะเวลา (ความกว้าง) ของพัลส์และในบางกรณี ความถี่ของการทำซ้ำ การมอดูเลตประเภทนี้เรียกว่าการมอดูเลตความกว้างพัลส์

หลักการทำงานของแหล่งจ่ายไฟสลับ

การทำงานของอินเวอร์เตอร์ขึ้นอยู่กับการแก้ไขแรงดันไฟฟ้าหลักและการแปลงเพิ่มเติมเป็นลำดับของพัลส์ความถี่สูง ซึ่งแตกต่างจากหม้อแปลงทั่วไปแรงดันขาออกของบล็อกใช้เพื่อสร้างสัญญาณตอบรับเชิงลบซึ่งช่วยให้คุณปรับพารามิเตอร์ของพัลส์ได้ การควบคุมความกว้างของพัลส์ทำให้ง่ายต่อการจัดระเบียบความเสถียรและการปรับพารามิเตอร์เอาต์พุต แรงดันไฟหรือกระแส นั่นคือมันสามารถเป็นได้ทั้งตัวปรับแรงดันไฟฟ้าและตัวปรับกระแสไฟ

จำนวนและขั้วของค่าเอาต์พุตอาจแตกต่างกันมากขึ้นอยู่กับวิธีการทำงานของแหล่งจ่ายไฟสลับ

อุปกรณ์จ่ายไฟแบบต่างๆ

มีการใช้อินเวอร์เตอร์หลายประเภทซึ่งแตกต่างกันในรูปแบบการก่อสร้าง:

• ไม่มีหม้อแปลง;
• หม้อแปลงไฟฟ้า

สิ่งแรกต่างกันตรงที่ลำดับพัลส์ส่งตรงไปยังตัวเรียงกระแสเอาต์พุตและตัวกรองการปรับให้เรียบของอุปกรณ์ โครงการดังกล่าวมีส่วนประกอบขั้นต่ำ อินเวอร์เตอร์อย่างง่ายประกอบด้วยวงจรรวมเฉพาะ - เครื่องกำเนิดความกว้างพัลส์

ข้อเสียของอุปกรณ์ไร้หม้อแปลงไฟฟ้า ประเด็นหลักคือไม่มีฉนวนไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟหลัก และอาจเสี่ยงต่อไฟฟ้าช็อตได้ นอกจากนี้ พวกมันมักจะมีพลังงานต่ำและให้แรงดันไฟขาออกเพียง 1 แรงดันเท่านั้น

อุปกรณ์หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีความถี่สูงถูกป้อนเข้าในขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าที่พบได้บ่อยกว่า สามารถมีขดลวดทุติยภูมิได้มากเท่าที่คุณต้องการ ซึ่งช่วยให้คุณสร้างแรงดันไฟขาออกได้หลายแบบ ขดลวดทุติยภูมิแต่ละอันเต็มไปด้วยวงจรเรียงกระแสและตัวกรองปรับให้เรียบ

แหล่งจ่ายไฟสลับอันทรงพลังสำหรับคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องสร้างขึ้นตามรูปแบบที่มีความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยสูง สำหรับสัญญาณป้อนกลับ จะใช้แรงดันไฟฟ้า 5 หรือ 12 โวลต์ เนื่องจากค่าเหล่านี้ต้องการความเสถียรที่แม่นยำที่สุด

การใช้หม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าความถี่สูง (สิบกิโลเฮิรตซ์แทน 50 เฮิรตซ์) ทำให้สามารถลดขนาดและน้ำหนักได้หลายเท่าและไม่ใช้เหล็กไฟฟ้า แต่เป็นวัสดุที่เป็นเหล็กที่มีแรงบีบบังคับสูงเป็นวัสดุหลัก ( วงจรแม่เหล็ก)

ตัวแปลง DC ยังถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของการมอดูเลตความกว้างพัลส์ โดยไม่ต้องใช้วงจรอินเวอร์เตอร์ การแปลงมีความเกี่ยวข้องกับความยากลำบากอย่างมาก

โครงการ ม.อ.

วงจรของการกำหนดค่าทั่วไปของตัวแปลงพัลส์ประกอบด้วย:

• ตัวกรองสัญญาณรบกวนเครือข่าย
• วงจรเรียงกระแส;
• ตัวกรองปรับให้เรียบ;
• ตัวแปลงความกว้างพัลส์
• ทรานซิสเตอร์ที่สำคัญ
• หม้อแปลงความถี่สูงเอาท์พุต
• วงจรเรียงกระแสเอาต์พุต
• เอาต์พุตตัวกรองรายบุคคลและกลุ่ม

จุดประสงค์ของตัวกรองสัญญาณรบกวนคือเพื่อชะลอการรบกวนจากการทำงานของอุปกรณ์ไปยังแหล่งจ่ายไฟหลัก องค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์กำลังสลับสามารถมาพร้อมกับการสร้างพัลส์ระยะสั้นในช่วงความถี่กว้าง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้องค์ประกอบที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับจุดประสงค์นี้เป็นตัวเก็บประจุแบบป้อนผ่านของหน่วยกรอง

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าใช้เพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับขาเข้าเป็น DC และตัวกรองการปรับให้เรียบถัดไปจะขจัดระลอกคลื่นของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไข

ในกรณีที่ใช้ตัวแปลง DC/DC วงจรเรียงกระแสและตัวกรองจะไม่จำเป็น และสัญญาณอินพุตที่ผ่านวงจรตัวกรองสัญญาณรบกวนจะถูกป้อนโดยตรงไปยังตัวแปลงสัญญาณความกว้างพัลส์ (โมดูเลเตอร์) ซึ่งย่อมาจาก PWM

PWM เป็นส่วนที่ซับซ้อนที่สุดของวงจรแหล่งจ่ายไฟสลับ งานของมันรวมถึง:

• การสร้างพัลส์ความถี่สูง
• การควบคุมพารามิเตอร์เอาต์พุตของบล็อกและการแก้ไขลำดับพัลส์ตามสัญญาณตอบรับ
• การควบคุมและการป้องกันการโอเวอร์โหลด

สัญญาณ PWM จะถูกส่งไปยังเอาต์พุตควบคุมของทรานซิสเตอร์สำคัญอันทรงพลังที่เชื่อมต่ออยู่ในวงจรบริดจ์หรือฮาล์ฟบริดจ์ กำลังขับของทรานซิสเตอร์จะถูกโหลดบนขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงเอาท์พุตความถี่สูง แทนที่จะใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์แบบดั้งเดิม ทรานซิสเตอร์แบบ IGBT หรือ MOSFET จะถูกใช้ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือแรงดันตกต่ำที่จุดต่อทางแยกและความเร็วสูง พารามิเตอร์ทรานซิสเตอร์ที่ได้รับการปรับปรุงช่วยลดการกระจายพลังงานด้วยขนาดเดียวกันและพารามิเตอร์การออกแบบทางเทคนิค

หม้อแปลงพัลส์เอาท์พุตใช้หลักการแปลงแบบเดียวกับแบบคลาสสิก ข้อยกเว้นคือทำงานด้วยความถี่ที่สูงกว่า เป็นผลให้หม้อแปลงความถี่สูงที่มีกำลังส่งเท่ากันมีขนาดเล็กลง

แรงดันไฟฟ้าจากขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง (อาจมีหลายค่า) จ่ายให้กับวงจรเรียงกระแสเอาต์พุต ไม่เหมือนกับวงจรเรียงกระแสอินพุต ไดโอดเรียงกระแสของวงจรทุติยภูมิต้องมีความถี่ในการทำงานเพิ่มขึ้นไดโอด Schottky ทำงานได้ดีที่สุดในวงจรส่วนนี้ ข้อดีของพวกเขาเหนือกว่าปกติ:

• ความถี่ในการทำงานสูง
• ลดความจุ p-n ชุมทาง;
• แรงดันไฟฟ้าตกเล็กน้อย

วัตถุประสงค์ของตัวกรองเอาท์พุตของแหล่งจ่ายไฟสลับคือเพื่อลดการกระเพื่อมของแรงดันไฟขาออกที่แก้ไขให้เหลือน้อยที่สุดตามที่ต้องการ เนื่องจากความถี่การกระเพื่อมนั้นสูงกว่าแรงดันไฟหลักมาก จึงไม่จำเป็นต้องมีค่าความจุขนาดใหญ่ของตัวเก็บประจุและการเหนี่ยวนำของคอยส์

ขอบเขตของแหล่งจ่ายไฟสลับ

ในกรณีส่วนใหญ่ตัวแปลงแรงดันไฟแบบสวิตชิ่งใช้แทนหม้อแปลงแบบเดิมที่มีสารเพิ่มความคงตัวของเซมิคอนดักเตอร์ ด้วยกำลังไฟที่เท่ากัน อินเวอร์เตอร์จึงมีขนาดและน้ำหนักโดยรวมที่เล็กลง มีความน่าเชื่อถือสูง และที่สำคัญที่สุด - มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและความสามารถในการทำงานในช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่กว้าง และด้วยขนาดที่เทียบเคียงกันได้ กำลังสูงสุดของอินเวอร์เตอร์จึงสูงกว่าหลายเท่า

ในพื้นที่เช่นการแปลงแรงดันไฟตรง แหล่งกำเนิดพัลซิ่งแทบไม่มีทางเลือกอื่นทดแทน และสามารถทำงานได้ไม่เพียงแต่เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังสร้างกระแสไฟที่เพิ่มขึ้นเพื่อจัดระเบียบการเปลี่ยนแปลงขั้ว ความถี่การแปลงสูงช่วยอำนวยความสะดวกในการกรองและการรักษาเสถียรภาพของพารามิเตอร์เอาต์พุตอย่างมาก

อินเวอร์เตอร์ขนาดเล็กที่ใช้วงจรรวมแบบพิเศษนั้นถูกใช้เป็นที่ชาร์จสำหรับอุปกรณ์ทุกชนิด และความน่าเชื่อถือนั้นทำให้อายุการใช้งานของหน่วยชาร์จสามารถเกินเวลาการทำงานของอุปกรณ์พกพาได้หลายเท่า

ตัวขับพลังงาน 12 โวลต์สำหรับเปิดแหล่งกำเนิดแสง LED ยังสร้างขึ้นตามวงจรพัลซิ่ง

วิธีทำสวิตช์ไฟด้วยมือของคุณเอง

อินเวอร์เตอร์ โดยเฉพาะอันทรงพลัง มีวงจรที่ซับซ้อนและพร้อมสำหรับทำซ้ำโดยนักวิทยุสมัครเล่นที่มีประสบการณ์เท่านั้น สำหรับการประกอบอุปกรณ์จ่ายไฟเครือข่ายด้วยตนเอง เราสามารถแนะนำวงจรพลังงานต่ำอย่างง่ายโดยใช้ชิปควบคุม PWM เฉพาะ ไอซีดังกล่าวมีส่วนประกอบสายรัดจำนวนน้อยและได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวงจรสวิตชิ่งทั่วไปที่แทบไม่ต้องมีการปรับและปรับแต่ง

เมื่อทำงานกับโครงสร้างแบบโฮมเมดหรือซ่อมแซมอุปกรณ์อุตสาหกรรม ต้องจำไว้ว่าส่วนหนึ่งของวงจรจะอยู่ที่ศักยภาพของเครือข่ายเสมอ ดังนั้นจึงต้องปฏิบัติตามมาตรการด้านความปลอดภัย

บทความที่คล้ายกัน: