Hvordan brytermodus strømforsyningskretser (SMPS) fungerer

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





SMPS er forkortelsen til ordet Switch Mode Power Supply. Navnet antyder tydelig at konseptet har noe eller helt å gjøre med pulser eller bytte av de ansatte enhetene. La oss lære hvordan SMPS-adaptere fungerer for å konvertere nettspenning til en lavere DC-spenning.

Fordelen med SMPS Topology

I SMPS-adaptere er ideen å bytte hovedinngangsspenningen til primærviklingen til en transformator slik at en likestrømsspenning med lavere verdi kan oppnås ved sekundærviklingen av transformatoren.



Men spørsmålet er, det samme kan gjøres med en vanlig transformator, så hva er behovet for en så komplisert konfigurasjon når funksjonen rett og slett kan implementeres gjennom vanlige transformatorer?

Konseptet ble utviklet nøyaktig for å eliminere bruken av tunge og store transformatorer med mye effektive versjoner av SMPS strømforsyningskretser .



Selv om driftsprinsippet er ganske likt, er resultatene enormt forskjellige.

Netspenningen vår er også en pulserende spenning eller en vekselstrøm som vanligvis mates inn i den vanlige transformatoren for de nødvendige konverteringene, men vi kan ikke gjøre transformatoren mindre i størrelse selv med strøm så lav som 500 mA.

Årsaken bak dette er den svært lave frekvensen som er involvert i vekselstrøminngangene våre.
Ved 50 Hz eller 60 Hz er verdien enormt lav for å implementere dem i høye DC-strømutganger ved bruk av mindre transformatorer.

Dette skyldes at når frekvensen reduseres, øker virvelstrømstapene med transformatormagnetiseringen, noe som resulterer i enormt tap av strøm gjennom varme, og deretter blir hele prosessen veldig ineffektiv.

For å kompensere ovennevnte tap er relativt større transformatorkerner involvert med relevant grad av ledningstykkelse, noe som gjør hele enheten tung og tungvint.

En strømforsyningskrets for brytermodus takler dette problemet veldig smart.

Hvis lavere frekvens øker virvelstrømstap, vil en økning i frekvensen gjøre det motsatte.

Betydning hvis frekvensen økes, kan transformatoren gjøres mye mindre, men vil gi høyere strøm ved utgangene.

Det er akkurat det vi gjør med en SMPS-krets . La oss forstå funksjonen med følgende punkter:

Hvordan SMPS-adaptere fungerer

I et koblingsskjema for strømforsyningsstrømforsyning rettes inngangen AC først og filtreres for å produsere relevant DC-størrelse.

Ovennevnte DC påføres en oscillatorkonfigurasjon omfattende en høyspenningstransistor eller en mosfet, rigget til en godt dimensjonert liten ferrittransformator primærvikling.

Kretsen blir en selvoscillerende type konfigurasjon som begynner å svinge med en eller annen forhåndsbestemt frekvens som er satt av andre passive komponenter som kondensatorer og motstander.

Frekvensen er vanligvis over 50 kHz.

Denne frekvensen induserer en ekvivalent spenning og strøm ved transformatorens sekundære vikling, bestemt av antall svinger og ledningens SWG.

På grunn av involvering av høye frekvenser blir virvelstrømstap ubetydelig liten, og DC-utgang med høy strøm blir avledelig gjennom mindre ferrittransformatorer og relativt tynnere trådvikling.

Imidlertid vil sekundærspenningen også være på primærfrekvensen, derfor blir den nok en gang rettet og filtrert ved hjelp av en hurtiggjenopprettingsdiode og en høyverdikondensator.

Resultatet ved utgangen er en perfekt filtrert lav DC, som kan brukes effektivt til å betjene en hvilken som helst elektronisk krets.

I moderne versjoner av SMPS brukes hi-end IC-er i stedet for transistorer ved inngangen.
IC-ene er utstyrt med en innebygd høyspenningssmyg for å opprettholde høyfrekvente svingninger og mange andre beskyttelsesfunksjoner.

Hvilke innebygde beskyttelser har SMPS

Disse IC-ene har tilstrekkelig innebygd beskyttelseskrets som lavinebeskyttelse, beskyttelse mot varme og utgangsspenning og også en burst-modus-funksjon.

Skredbeskyttelse sørger for at IC ikke skades under strømbryter PÅ strøm i rush.

Overvarmebeskyttelsen sørger for at IC-en automatisk slås av hvis transformatoren ikke er viklet riktig og trekker mer strøm fra IC-en slik at den blir farlig varm.

Burst-modus er en interessant funksjon som følger med de moderne SMPS-enhetene.

Her mates utgangsstrømmen tilbake til en sensingang fra IC. Hvis utgangsspenningen av en eller annen grunn, vanligvis på grunn av feil sekundærvikling eller valg av motstander, stiger over en viss forhåndsbestemt verdi, slår IC-en av inngangsvitslingen og hopper over bryteren til intermitterende utbrudd.

Dette hjelper til med å kontrollere spenningen ved utgangen og også strømmen ved utgangen.

Funksjonen sørger også for at hvis utgangsspenningen blir justert til et høyt punkt og utgangen ikke er lastet, bytter IC til burst-modus og sørger for at enheten drives periodevis til utgangen blir tilstrekkelig belastet, dette sparer strøm på enheten når det er i standby-tilstand eller når utdataene ikke fungerer.

Tilbakemeldingen fra utgangsseksjonen til IC er implementert via en optokobler slik at utgangen forblir langt borte fra inngangshøyspenningsnettet, og unngår farlige støt.




Forrige: Motorbeskyttelseskretser - Overspenning, overvarme, overstrøm Neste: Enkel 12V, 1A SMPS-krets