Jgħallmu 6 ħiliet tad-disinn tal-provvista tal-enerġija
01 Ferrite Magnetic Amplifier fil-Flyback Power Supply
Għal provvista ta 'flyback ta' output doppju b'qawwa reali fuq iż-żewġ outputs (5V 2A u 12V 3A, it-tnejn regolati b'± 5 fil-mija), meta l-vultaġġ jilħaq 12V jidħol fi stat ta 'tagħbija żero u ma jistax Aġġusta fil-limitu ta' 5 fil-mija. Regolatur lineari huwa soluzzjoni vijabbli, iżda għadu mhux ideali minħabba l-ispiża għolja u t-telf ta 'effiċjenza tiegħu.
Is-soluzzjoni ssuġġerita tagħna hija li tuża amplifikatur manjetiku fuq l-output ta '12V, anki topoloġija flyback tista' tintuża. Biex titnaqqas l-ispiża, huwa rakkomandat li tuża amplifikatur manjetiku tal-ferrite. Madankollu, iċ-ċirkwit ta 'kontroll tal-amplifikatur manjetiku tal-ferrite huwa differenti minn dak tal-materjal tradizzjonali tal-linja tal-isteresi rettangolari (materjal ta' permeabilità manjetika għolja). Iċ-ċirkwit tal-kontroll tal-ferrite (D1 u Q1) jegħleb il-kurrent biex iżomm il-qawwa fl-output. Dan iċ-ċirkwit ġie ttestjat bir-reqqa. Il-koljaturi tat-transformer huma ddisinjati għal output ta '5V u 13V. Iċ-ċirkwit jista 'saħansitra jikseb qawwa ta' input sub-1W (5V 300mW u 12V tagħbija żero) filwaqt li jikseb regolazzjoni ta '±5 fil-mija tal-output ta' 12V.
02 Uża ċirkwit tal-crowbar tal-ark eżistenti biex tipprovdi protezzjoni ta 'kurrent żejjed
Ikkunsidra 5V 2A u 12V 3A provvisti flyback. Waħda mill-ispeċifikazzjonijiet ewlenin ta 'din il-provvista ta' enerġija hija l-protezzjoni ta 'overpower (OPP) fuq l-output ta' 5V meta l-output ta '12V jilħaq l-ebda tagħbija jew tagħbija ħafifa ħafna. Iż-żewġ outputs jippreżentaw rekwiżit ta 'regolazzjoni tal-vultaġġ ta' ±5 fil-mija.
Għal soluzzjonijiet komuni, l-użu ta 'resistors tas-sens jiddegrada l-prestazzjoni tar-regolazzjoni inkroċjata, u l-fjusijiet huma għaljin. Madankollu, ċirkwiti crowbar għall-protezzjoni ta 'vultaġġ żejjed (OVP) issa huma disponibbli. Dan iċ-ċirkwit huwa kapaċi jissodisfa kemm ir-rekwiżiti tar-regolamentazzjoni tal-OPP kif ukoll tal-vultaġġ, li jistgħu jinkisbu bl-użu ta 'ċirkwit tal-crowbar tal-ark parzjali.
R1 u VR1 jiffurmaw preload attiv fuq l-output ta '12V, li jippermetti regolazzjoni ta' 12V meta l-output ta '12V ikun mgħobbi ħafif. Meta l-output ta '5V ikun f'kundizzjoni ta' tagħbija żejda, il-vultaġġ fuq l-output ta '5V se jinżel. Tagħbijiet finta jiġbdu ħafna kurrent. Waqgħa fil-vultaġġ fuq R1 tista 'tintuża biex iħoss dan il-kurrent kbir. Q1 jixgħel u jqajjem iċ-ċirkwit OPP.
03 Regolatur shunt attiv u preload
Flyback bħalissa hija t-topoloġija l-aktar popolari fil-qasam tal-qlib tal-prodotti tal-provvista tal-enerġija minn vultaġġ tal-linja AC għal vultaġġ baxx DC. Raġuni ewlenija għal dan hija l-kosteffettività unika li tipprovdi vultaġġi tal-ħruġ multipli billi sempliċement iżżid koljaturi addizzjonali mas-sekondarju tat-transformer.
Tipikament, ir-rispons jiġi mill-output bir-rekwiżiti ta 'tolleranza tal-output l-aktar stretti. Dan l-output imbagħad jiddefinixxi d-dawriet għal kull volt għall-koljaturi sekondarji l-oħra kollha. Minħabba l-effetti ta 'inductance ta' tnixxija, l-outputs ma jistgħux dejjem jiksbu r-regolazzjoni trasversali tal-vultaġġ tal-ħruġ mixtieq, speċjalment jekk output partikolari jista 'jinħatt jew jitgħabba ħafif ħafna minħabba li l-outputs l-oħra huma mgħobbija bis-sħiħ.
Jista 'jintuża post-regolatur jew tagħbija finta biex jipprevjeni li l-vultaġġ fl-output jitla' taħt kundizzjonijiet bħal dawn. Madankollu, minħabba l-ispiża miżjuda u l-effiċjenza mnaqqsa ta 'post-regolaturi jew tagħbijiet finta, ma kinux attraenti biżżejjed, speċjalment f'dawn l-aħħar snin għal konsum ta' enerġija ta 'input mingħajr tagħbija u/jew standby f'ħafna applikazzjonijiet tal-konsumatur. Taħt il-kundizzjoni ta 'rekwiżiti regolatorji dejjem aktar stretti, dan id-disinn beda jiġi traskurat. Ir-regolatur tax-shunt attiv muri fil-Figura 3 mhux biss isolvi l-problema tar-regolazzjoni tal-vultaġġ, iżda wkoll jimminimizza l-impatt tal-ispiża u l-effiċjenza.
Iċ-ċirkwit jaħdem kif ġej: Meta ż-żewġ outputs ikunu regolati, diviżur tar-reżistenza R14 u transistor bias R13 Q5, li jżomm Q4 u Q1 off. Taħt dawn il-kundizzjonijiet operattivi, il-kurrent minn Q5 jaġixxi bħala preload żgħir fuq l-output ta '5V.
Id-differenza standard bejn l-output ta '5V u l-output ta' 3.3V hija 1.7V. Meta t-tagħbija teħtieġ kurrent addizzjonali mill-output ta '3.3V mingħajr żieda ugwali fil-kurrent tat-tagħbija mill-output ta' 5V, il-vultaġġ tal-ħruġ se jiżdied meta mqabbel mal-output ta '3.3V. B'differenza fil-vultaġġ ta 'aktar minn bejn wieħed u ieħor 100 mV, Q5 se jkun biased off, jixgħel Q4 u Q1 u jippermetti li l-kurrent jgħaddi mill-output ta' 5V għall-output ta '3.3V. Dan il-kurrent se jwaqqa 'l-vultaġġ fil-ħruġ ta' 5V, u jnaqqas id-differenza fil-vultaġġ bejn iż-żewġ outputs.
L-ammont ta 'kurrent f'Q1 huwa ddeterminat mid-differenza fil-vultaġġ fiż-żewġ outputs. Għalhekk, iċ-ċirkwit jista 'jżomm iż-żewġ outputs regolati irrispettivament mit-tagħbija tagħhom, anke fl-agħar xenarju fejn l-output ta' 3.3V ikun mgħobbi bis-sħiħ u l-output ta '5V jinħatt. Q5 u Q4 fid-disinn jipprovdu kumpens tat-temperatura peress li l-bidliet fit-temperatura VBE f'kull transistor jikkanċellaw lil xulxin. Diodes D8 u D9 mhumiex meħtieġa iżda jistgħu jintużaw biex inaqqsu d-dissipazzjoni tal-enerġija f'Q1, u jeliminaw il-ħtieġa li żżid sink tas-sħana mad-disinn.
Iċ-ċirkwit jirrispondi biss għad-differenza relattiva bejn iż-żewġ vultaġġi u huwa fil-biċċa l-kbira inattiv f'kundizzjonijiet ta 'tagħbija sħiħa u ħafifa. Peress li r-regolatur tax-shunt huwa konness mill-output ta '5V għall-output ta' 3.3V, iċ-ċirkwit jista 'jnaqqas id-dissipazzjoni attiva b'66 fil-mija meta mqabbel ma' regolatur ta 'shunt ertjat. Ir-riżultat huwa effiċjenza għolja b'tagħbija sħiħa u konsum baxx ta 'enerġija minn tagħbija ħafifa għal mingħajr tagħbija.
04 Provvista ta 'Enerġija tal-Qlib ta' Input ta 'Vultaġġ Għoli Bl-użu ta' StackFET
Tagħmir industrijali li jopera fuq AC bi tliet fażijiet ħafna drabi jeħtieġ stadju ta 'enerġija awżiljarju li jista' jipprovdi DC regolat ta 'vultaġġ baxx għal ċirkwiti analogi u diġitali. Eżempji ta' applikazzjonijiet bħal dawn jinkludu drives industrijali, sistemi UPS u miters tal-enerġija.
L-ispeċifikazzjonijiet għal dan it-tip ta 'provvista ta' enerġija huma ħafna aktar stretti minn dawk meħtieġa għal swiċċijiet standard off-the-shelf. Mhux biss il-vultaġġi tad-dħul huma ogħla f'dawn l-applikazzjonijiet, iżda t-tagħmir iddisinjat għal applikazzjonijiet bi tliet fażijiet f'ambjenti industrijali għandu wkoll jittollera varjazzjonijiet wiesgħa ħafna—inklużi ħinijiet ta 'dip estiżi, żidiet fil-qawwa, u t-telf okkażjonali ta' fażi waħda jew aktar. Ukoll, il-firxa speċifikata tal-vultaġġ tad-dħul għal dawn il-provvisti awżiljarji tista 'tkun wiesgħa daqs 57 VAC sa 580 VAC.
Id-disinn ta 'provvista ta' enerġija li tiswiċċja b'firxa wiesgħa bħal din jista 'jkun sfida, prinċipalment minħabba l-ispiża għolja ta' MOSFETs ta 'vultaġġ għoli u l-limitazzjoni tal-firxa dinamika ta' linji ta 'kontroll PWM tradizzjonali. It-teknoloġija StackFET tippermetti l-kombinazzjoni ta 'MOSFETs ta' vultaġġ baxx ta '600V rħas u kontrolluri integrati tal-provvista tal-enerġija minn Power Integrations, li tippermetti disinn sempliċi u rħas ta' swiċċjar ta 'provvisti ta' enerġija kapaċi li joperaw fuq firxa wiesgħa ta 'vultaġġ ta' input.
Iċ-ċirkwit jaħdem kif ġej: Il-kurrent fid-dħul taċ-ċirkwit jista 'jiġi minn sistema ta' tliet fażijiet bi tliet wajers jew erba 'wajers, jew saħansitra minn sistema ta' fażi waħda. Ir-rettifikatur bi tliet fażijiet jikkonsisti minn dajowds D1-D8. Ir-reżistenzi R1-R4 jipprovdu limitazzjoni tal-kurrent ta' inrush. Jekk jintużaw resistors fużibbli, dawn ir-reżistenza jistgħu jiġu skonnettjati b'mod sikur waqt ħsara mingħajr il-ħtieġa ta 'fjus separat. Il-filtru pi jikkonsisti minn C5, C6, C7, C8, u L1 biex jiffiltra l-vultaġġ DC rettifikat.
Ir-reżistenzi R13 u R15 jintużaw biex jibbilanċjaw il-vultaġġ bejn il-capacitors tal-filtru tad-dħul. Meta l-MOSFET ġewwa l-iswiċċ integrat (U1) jinxtegħel, is-sors ta 'Q1 jinġibed baxx, R6, R7, u R8 se jipprovdu kurrent tal-bieb, u l-kapaċità tal-junction minn VR1 sa VR3 se tixgħel Q1. Zener diode VR4 jintuża biex jillimita l-vultaġġ tas-sors tal-bieb applikat għal Q1. Meta l-MOSFET f'U1 ikun mitfi, il-vultaġġ massimu tad-drenaġġ ta 'U1 huwa kklampjat minn netwerk ta' kklampjar ta '450 V li jikkonsisti minn VR1, VR2 u VR3. Dan jillimita l-vultaġġ tad-drain ta 'U1 għal madwar 450 V.
Kwalunkwe vultaġġ addizzjonali fit-tarf tal-istralċ imqabbad ma 'Q1 se jiġi applikat għal Q1. Dan id-disinn jiddistribwixxi b'mod effiċjenti l-vultaġġ totali DC tad-dħul rettifikat u l-vultaġġ flyback bejn Q1 u U1. Ir-reżistenza R9 tintuża biex tillimita l-oxxillazzjonijiet ta 'frekwenza għolja waqt il-bidla, u n-netwerk tal-morsa VR5, D9 u R10 jintuża biex jillimita l-ogħla vultaġġ fuq il-primarja minħabba l-inductance tat-tnixxija matul l-intervall tal-flyback.
Ir-rettifika tal-output hija pprovduta minn D1. C2 huwa l-filtru tal-output. L2 u C3 jiffurmaw filtru sekondarju biex inaqqsu t-tmewwiġ tal-iswiċċjar fl-output.
VR6 jixgħel meta l-vultaġġ tal-ħruġ jaqbeż il-waqgħa totali tal-vultaġġ madwar id-dijodu optocoupler u VR6. Bidla fil-vultaġġ tal-ħruġ tikkawża bidla fil-fluss tal-kurrent permezz tad-dijodu optocoupler f'U2, li mbagħad jibdel il-fluss tal-kurrent mit-transistor f'U2B. Meta dan il-kurrent jaqbeż il-kurrent tal-limitu tal-pin FB ta 'U1, iċ-ċiklu li jmiss jiġi inibit. Ir-regolamentazzjoni tal-output tista 'tinkiseb billi jiġi kkontrollat in-numru ta' ċikli ta 'attivazzjoni u diżattivazzjoni. Ladarba ċiklu ta 'swiċċjar jinxtegħel, iċ-ċiklu jintemm meta l-kurrent jogħla għal-limitu tal-kurrent intern ta' U1. R11 jintuża biex jillimita l-kurrent permezz tal-optocoupler waqt tagħbijiet temporanji u biex jaġġusta l-gwadann tal-loop feedback. Ir-reżistenza R12 tintuża biex tippreġudika d-dijodu Zener VR6.
IC U1 (LNK 304) għandu funzjonijiet integrati sabiex iċ-ċirkwit ikun protett kontra t-telf ta 'sinjal ta' feedback, short circuit fl-output u tagħbija żejda. Peress li l-U1 jitħaddem direttament mill-pin DRAIN tiegħu, m'hu meħtieġ l-ebda stralċ ta 'bias addizzjonali fuq it-transformer. C4 jintuża biex jipprovdi diżakkoppjar tal-provvista interna.
05 Għażla tajba ta 'dijodi tar-rettifikaturi tista' tissimplifika u tnaqqas l-ispiża taċ-ċirkwiti tal-filtri EMI f'konvertituri AC/DC
Dan iċ-ċirkwit jista 'jissimplifika u jnaqqas l-ispiża taċ-ċirkwiti tal-filtri EMI f'konvertituri AC/DC. Biex tagħmel provvista ta 'enerġija AC/DC konformi EMI teħtieġ l-użu ta' numru kbir ta 'komponenti tal-filtri EMI bħal capacitors X u Y. Ċirkwiti ta 'input standard għal provvisti ta' enerġija AC/DC jinkludu bridge rectifier biex jirrettifika l-vultaġġ tad-dħul (tipikament 50-60 Hz). Peress li dan huwa vultaġġ ta 'input AC ta' frekwenza baxxa, jistgħu jintużaw diodes standard bħas-serje 1N400X ta 'dijodes, ukoll minħabba li dawn huma l-inqas għaljin.
Dawn l-apparati tal-filtru jintużaw biex inaqqsu l-EMI iġġenerat mill-provvista tal-enerġija biex jikkonformaw mal-limiti ppubblikati tal-EMI. Madankollu, peress li l-kejl użat biex jirreġistra EMI jinbeda biss f'150 kHz, u l-frekwenza tal-vultaġġ tal-linja AC hija biss 50 jew 60 Hz, il-ħin ta 'rkupru invers ta' dajowds standard (ara Figura 5-1) użat fir-rettifikaturi tal-pont huwa relattivament bil-mod. twil u normalment mhux direttament relatat mal-ġenerazzjoni tal-EMI.
Madankollu, ċirkwiti tal-filtri tal-input fil-passat kultant kienu jinkludu capacitors b'mod parallel mar-rettifikatur tal-pont biex jrażżnu kwalunkwe forma ta 'mewġ ta' frekwenza għolja kkawżata minn rettifika tal-vultaġġ tad-dħul ta 'frekwenza baxxa.
Dawn il-kapaċitaturi mhumiex meħtieġa jekk jintużaw diodes ta 'rkupru veloċi fir-rettifikatur tal-pont. Meta l-vultaġġ fuq dawn id-dijodi jibda jreġġa' lura, jirkupraw malajr ħafna (ara l-Figura 5-2). Dan inaqqas l-eċitazzjoni induttiva tal-linja mitlufa fil-linja tal-input AC billi jnaqqas snaps sussegwenti tat-tidwir ta 'frekwenza għolja u EMI. Peress li 2 dajowds jistgħu jmexxu kull nofs ċiklu, 2 biss mill-4 dajowds jeħtieġ li jkunu tipi ta 'rkupru mgħaġġel. Bl-istess mod, wieħed biss miż-żewġ dajowds li jmexxi kull nofs ċiklu jeħtieġ li jkollu karatteristika ta 'rkupru mgħaġġel.
Il-vultaġġ tad-dħul u l-forom tal-mewġ tal-kurrent juru d-dijodu snap fit-tmiem tal-irkupru invers.
06 Uża Soft-Start biex Iddiżattiva l-Outputs ta 'Spiża Baxxa biex Fik Spikes Kurrent
Biex jintlaħqu speċifikazzjonijiet stretti ta 'enerġija standby, xi provvisti ta' enerġija ta 'ħruġ multipli huma ddisinjati biex jiskonnettjaw l-output meta s-sinjal ta' standby ikun attiv.
Tipikament, dan jitwettaq billi jintfew transistor bipolari ta 'bypass ta' serje (BJT) jew MOSFET. Għal outputs ta 'kurrent baxx, BJTs jistgħu jkunu alternattiva adattata u inqas għalja għal MOSFETs jekk it-transformer tal-enerġija huwa ddisinjat bil-waqgħa żejda tal-vultaġġ madwar it-transistors f'moħħu.
