스위칭 전원 공급 장치의 작동 원리 스위칭 전원 공급 장치의 세 가지 조건

스위칭 전원 공급 장치의 작동 원리 스위칭 전원 공급 장치의 세 가지 조건

스위칭 전원 공급 장치의 작동 원리 스위칭 전원 공급 장치의 작동 프로세스는 이해하기 매우 쉽습니다. 선형 전원 공급 장치에서 전력 트랜지스터는 선형 모드에서 작동하도록 만들어집니다. 선형 전원 공급 장치와 달리 PWM 스위칭 전원 공급 장치는 전력 트랜지스터가 켜짐 및 꺼짐 상태에서 작동하도록 합니다. , 이 두 상태에서 파워트랜지스터에 더해지는 볼트 암페어 곱은 매우 작다(켜졌을 때 전압이 낮고 전류가 크고, 꺼졌을 때 전압이 높고 전류가 크다) small) / volts on the power device Ampere 곱은 전력 반도체 소자에서 발생하는 손실입니다.

스위칭 전원 공급 장치의 작동 원리
스위칭 전원 공급 장치의 작동 프로세스는 이해하기 매우 쉽습니다. 선형 전원 공급 장치에서 전력 트랜지스터는 선형 모드에서 작동하도록 만들어집니다. 선형 전원 공급 장치와 달리 PWM 스위칭 전원 공급 장치는 전력 트랜지스터가 켜짐 및 꺼짐 상태에서 작동하도록 합니다. 상태에서 파워트랜지스터에 부가되는 볼트암페어의 곱은 매우 작다(켜졌을 때 전압이 낮고 전류가 크고, 꺼졌을 때 전압이 높고 전류가 작다) / 전력 장치의 전압-암페어 곱은 장치에서 발생하는 전력 반도체 손실입니다. 선형 전원 공급 장치와 비교하여 pwm 스위칭 전원 공급 장치의 보다 효율적인 작업 프로세스는 "초핑", 즉 입력 DC 전압을 진폭이 입력 전압 진폭과 동일한 펄스 전압으로 초핑함으로써 달성됩니다. 펄스의 듀티 사이클은 스위칭 전원 공급 장치의 컨트롤러에 의해 조정됩니다. 입력 전압이 AC 구형파로 절단되면 변압기를 통해 진폭을 높이거나 낮출 수 있습니다. 변압기의 2차 권선 수를 늘리면 출력 전압 그룹의 수를 늘릴 수 있습니다. 마지막으로 이러한 AC 파형은 정류 및 필터링되어 DC 출력 전압을 얻습니다. 컨트롤러의 주요 목적은 출력 전압을 안정적으로 유지하는 것이며 그 작동은 컨트롤러의 선형 형태와 매우 유사합니다. 즉, 컨트롤러의 기능 블록, 전압 레퍼런스, 오차 증폭기를 선형 레귤레이터와 동일하게 설계할 수 있다. 차이점은 오차증폭기(오차전압)의 출력이 전압/펄스폭 변환부를 통과한 후 파워트랜지스터를 구동한다는 점이다. 스위칭 전원 공급 장치에는 순방향 변환과 부스트 변환의 ​​두 가지 주요 작동 모드가 있습니다. 다양한 부품의 배열은 매우 작지만 작업 프로세스는 매우 다르며 각각 특정 응용 프로그램에서 고유한 장점이 있습니다.

스위칭 전원 공급 장치의 세 가지 조건

스위치
전력 전자 장치는 선형 상태가 아닌 스위칭 상태에서 작동합니다.

고주파
전력 전자 장치는 산업용 주파수에 가까운 저주파가 아닌 고주파에서 작동합니다.

DC
스위칭 전원 공급 장치는 AC 대신 DC를 출력하며 전자 변압기와 같은 고주파 AC도 출력할 수 있습니다.

스위칭 전원 공급 장치의 분류
스위칭 전원 공급 장치 기술 분야에서는 관련 전력 전자 장치와 스위칭 주파수 변환 기술을 동시에 개발하고 있습니다. 두 사람은 스위칭 전원 공급 장치를 가볍고, 작고, 얇고, 저잡음, 높은 신뢰성, 전파 방해 방지 방향으로 개발하기 위해 서로를 홍보합니다. 스위칭 전원 공급 장치는 AC/DC와 DC/DC의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 인버터와 같은 AC/ACDC/AC도 있습니다. DC/DC컨버터는 이제 모듈화되었고, 설계기술과 생산공정은 국내외적으로 성숙되었다. 표준화는 사용자들에게 인정받았지만 AC/DC의 모듈화는 그 자체의 특성으로 인해 모듈화 과정에서 보다 복잡한 기술 및 공정 제조 문제에 직면하게 됩니다. 스위칭 전원 공급 장치의 두 가지 유형의 구조 및 특성은 다음과 같습니다.

스위칭 전원 공급 장치 기술의 개발 동향
스위칭 전원 공급 장치의 개발 방향은 고주파, 고 신뢰성, 저소비 전력, 저소음, 간섭 방지 및 모듈화입니다. 스위칭 전원 공급 장치의 핵심 기술은 가볍고 작고 얇기 때문에 고주파이므로 주요 외국 스위칭 전원 공급 장치 제조업체는 특히 보조 정류 장치의 손실을 개선하기 위해 새로운 고 지능 구성 요소를 동시에 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 강력한 철산소(Mn?Zn) 소재는 고주파수 및 큰 자속밀도(Bs)에서 높은 자기성능을 향상시키기 위한 과학기술 혁신과 소자의 소형화도 핵심 기술이다. SMT 기술의 적용은 스위칭 전원 공급 장치에서 큰 발전을 이루었습니다. 스위칭 전원 공급 장치가 가볍고 작으며 얇도록 구성 요소가 회로 기판의 양쪽에 배열됩니다. 고주파 스위칭 전원 공급 장치는 필연적으로 기존 PWM 스위칭 기술을 혁신합니다. ZVS 및 ZCS의 소프트 스위칭 기술은 스위칭 전원 공급 장치의 주류 기술이 되었으며 스위칭 전원 공급 장치의 작업 효율이 크게 향상되었습니다. 고신뢰성 표시기의 경우 미국의 스위칭 전원 공급 장치 제조업체는 작동 전류 및 접합 온도를 줄임으로써 장치의 스트레스를 줄여 제품의 신뢰성을 크게 향상시킵니다. 모듈화는 스위칭 전원 공급 장치 개발의 일반적인 추세입니다. 모듈식 전원 공급 장치를 사용하여 분산 전원 공급 시스템을 구성할 수 있으며 N+1 이중화 전원 공급 시스템을 설계하여 병렬 모드에서 용량 확장을 달성할 수 있습니다. 스위칭 전원의 동작 노이즈가 높다는 단점을 노려 단독으로 고주파를 추구하면 그에 따라 노이즈도 증가하므로 부분 공진 변환 회로 기술을 이용하면 이론적으로 고주파를 실현하고 노이즈를 줄일 수 있지만 일부는 있다. 공진 변환 기술의 실제 적용에는 여전히 기술적인 문제가 있으므로 이 기술을 실용화하려면 이 분야에서 여전히 많은 작업이 수행되어야 합니다. 전력 전자 기술의 지속적인 혁신으로 인해 스위칭 전원 공급 장치 산업은 광범위한 발전 전망을 갖게 되었습니다. 우리 나라의 스위칭 전원 공급 장치 산업의 발전을 가속화하기 위해 우리는 기술 혁신의 길을 택하고 중국 특성을 가진 산업, 교육 및 연구의 공동 발전의 길을 떠나 내 국가의 급속한 발전에 기여해야 합니다. 국가의 국가 경제.

스위칭 전원 공급 장치의 대기 효율 개선 방법

컷 시작
플라이백 전원 공급 장치의 경우 제어 칩은 시동 후 보조 권선으로 전원을 공급받으며 시동 저항의 전압 강하는 약 300V입니다. 기동저항을 47kΩ으로 가정하면 소비전력은 약 2W이다. 대기 효율을 개선하려면 시동 후 이 저항기 채널을 차단해야 합니다. TOPSWITCH, ICE2DS02G에는 시동 후 저항을 끌 수 있는 특수 시동 회로가 내부에 있습니다. 컨트롤러에 특별한 시작 회로가 없는 경우 커패시터를 시작 저항과 직렬로 연결할 수도 있으며 시작 후 손실이 점차 0으로 떨어질 수 있습니다. 단점은 전원 공급 장치가 자체적으로 다시 시작할 수 없으며 커패시터를 방전하기 위해 입력 전압을 분리한 후에만 회로를 다시 시작할 수 있다는 것입니다.

클럭 주파수 감소
클록 주파수는 매끄럽게 또는 갑자기 감소할 수 있습니다. 부드러운 감소는 피드백이 특정 임계값을 초과할 때 클록 주파수가 특정 모듈을 통해 선형으로 감소함을 의미합니다.

작업 모드 전환
1. QR→pWM 고주파 모드에서 작동하는 스위칭 전원 공급 장치의 경우 대기 중에 저주파 모드로 전환하면 대기 손실을 줄일 수 있습니다. 예를 들어 유사 공진 스위칭 전원 공급 장치(작동 주파수 수백 kHz~수 MHz)의 경우 대기 중에 저주파 펄스 폭 변조 제어 모드 pWM(수십 kHz)로 전환할 수 있습니다. IRIS40xx 칩은 QR과 pWM 사이를 전환하여 대기 효율성을 향상시킵니다. 전원 공급 장치가 경부하 및 대기 모드일 때 보조 권선의 전압이 작고 Q1이 꺼지며 공진 신호를 FB 단자로 전송할 수 없습니다. FB 전압은 칩 내부의 임계 전압보다 낮고 의사 공진 모드가 트리거되지 않으며 회로가 더 낮은 주파수에서 작동합니다. PWM 제어 모드.

2. pWM→pFM 정격 전력에서 pWM 모드로 작동하는 스위칭 전원 공급 장치의 경우 pFM 모드로 전환하여 대기 효율을 향상시킬 수도 있습니다. 즉, 온 타임을 고정하고 오프 타임을 조정할 수 있습니다. 부하가 낮을수록 오프 타임이 길어지고 작동 주파수가 높아집니다. 낮은. 대기 신호를 pW/핀에 추가하고 정격 부하 조건에서 핀이 높으면 회로가 pWM 모드에서 작동하고 부하가 특정 임계값 미만일 때 핀이 낮아지면 회로가 pFM 모드에서 작동합니다. pWM과 pFM 간의 전환을 실현하면 경부하 및 대기 상태에서 전원 공급 장치 효율도 향상됩니다. 클록 주파수를 줄이고 작동 모드를 전환하면 대기 작동 주파수를 줄일 수 있고 대기 효율을 개선할 수 있으며 컨트롤러를 계속 실행할 수 있으며 전체 부하 범위에서 출력을 적절하게 조정할 수 있습니다. 부하가 0에서 최대 부하로 또는 그 반대로 급증하는 경우에도 신속하게 응답합니다. 출력 전압 강하 및 오버슈트 값은 허용 범위 내에서 유지됩니다.

제어 가능한 펄스 모드
(BurstMode) SkipCycleMode(SkipCycleMode)라고도 하는 제어 가능한 펄스 모드는 경부하 또는 대기 상태일 때 pWM 컨트롤러의 클록 주기보다 긴 주기의 신호에 의해 제어되는 회로의 특정 링크를 나타냅니다. pWM 출력 펄스는 주기적으로 유효 또는 무효하므로 스위치 수를 줄이고 일정한 주파수에서 듀티 사이클을 증가시켜 경부하 및 대기 효율을 향상시킬 수 있습니다. 이 신호는 피드백 채널, pWM 신호 출력 채널, pWM 칩(예: LM2618, L6565)의 활성화 핀 또는 칩의 내부 모듈(예: NCp1200, FSD200, L6565 및 TinySwitch 시리즈 칩)에 추가할 수 있습니다.