Mengalihkan Catu Daya — Prinsip Umum, Keuntungan dan Kerugian
Saat ini sudah sulit menemukan trafo besi di alat rumah tangga atau catu daya apa pun. Pada 1990-an, mereka mulai memudar dengan cepat ke masa lalu, memberi jalan untuk mengganti konverter atau mengganti catu daya (disingkat SMPS).
Switching catu daya melampaui transformator dalam hal ukuran, kualitas tegangan DC yang dihasilkan, memiliki banyak pilihan untuk mengatur tegangan dan arus keluaran, dan secara tradisional dilengkapi dengan perlindungan kelebihan beban keluaran. Dan meskipun catu daya switching diyakini sebagai penyedia utama gangguan dalam jaringan rumah tangga, penggunaannya yang meluas tidak dapat dibatalkan.
Pasokan transformator:
Beralih saat ini:
Mengalihkan catu daya berutang di mana-mana ke sakelar semikonduktor— transistor efek medan Dan Dioda Schottky… Ini adalah transistor efek medan, bekerja bersama dengan choke atau transformator, yang merupakan jantung dari setiap catu daya switching modern: di inverter, mesin las, catu daya tak terputus, catu daya bawaan untuk TV, monitor, dll. — saat ini hanya rangkaian konversi pulsa yang digunakan hampir di semua tempat tegangan.
Prinsip umum pengoperasian konverter pulsa didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik dan serupa dalam hal ini dengan masing-masing transformator… Satu-satunya perbedaan adalah bahwa tegangan bolak-balik dengan frekuensi listrik 50 Hz diterapkan langsung ke belitan primer transformator listrik konvensional dan diubah secara langsung (kemudian, jika perlu, diperbaiki), dan dalam catu daya switching, tegangan listrik pertama-tama diperbaiki dan diubah menjadi DC dan kemudian diubah menjadi pulsa untuk ditingkatkan atau dikurangi lebih lanjut menggunakan sirkuit frekuensi tinggi khusus (dibandingkan dengan 50 listrik hertz).
Sirkuit catu daya switching mencakup beberapa komponen utama: penyearah listrik, sakelar (atau sakelar), transformator (atau choke), penyearah keluaran, unit kontrol, dan unit stabilisasi dan perlindungan. Penyearah, sakelar, dan transformator (tersedak) membentuk dasar dari bagian daya rangkaian SMPS, sedangkan blok elektronik (termasuk pengontrol PWM) milik apa yang disebut driver.
Jadi, tegangan listrik diumpankan melalui penyearah ke kapasitor filter listrik, di mana dengan cara ini tegangan konstan diperoleh, maksimumnya adalah dari 305 hingga 340 volt, tergantung pada nilai rata-rata tegangan listrik saat ini ( dari 215 hingga 240 volt).
Tegangan yang diperbaiki diterapkan pada belitan utama transformator (tersedak) dalam bentuk pulsa, frekuensi pengulangan biasanya ditentukan oleh rangkaian kontrol kunci, dan durasinya ditentukan oleh arus rata-rata dari beban yang disuplai .
Sakelar dengan frekuensi beberapa puluh hingga beberapa ratus kilohertz menghubungkan dan memutus belitan utama transformator atau choke ke kapasitor filter, sehingga membalikkan magnetisasi transformator atau inti choke.
Perbedaan antara transformator dan choke: dalam choke, fase penyimpanan energi dari sumber ke inti dan transfer energi dari inti melalui belitan ke beban dipisahkan dalam waktu, sedangkan di transformator hal ini terjadi secara bersamaan.
Choke digunakan dalam konverter tanpa isolasi galvanik topologi: boost - boost, step - down, serta konverter dengan isolasi galvanik topologi terbalik. Trafo digunakan dalam konverter dengan isolasi galvanik dari topologi berikut: bridge-full-bridge, half-bridge-half-bridge, push-pull-push-pull, forward-forward.
Sakelar dapat berupa sakelar tunggal (konverter buck-up, konverter maju, konverter boost atau buck tanpa isolasi galvanik) atau bagian daya dapat mencakup beberapa sakelar (jembatan setengah, jembatan, dorong).
Sirkuit kontrol sakelar menerima dari keluaran sumber sinyal umpan balik untuk tegangan atau tegangan dan arus beban, sesuai dengan nilai sinyal ini, lebar (siklus kerja) pulsa, yang mengontrol durasi keadaan konduktif sakelar disesuaikan secara otomatis.
Outputnya diatur sebagai berikut. Dari belitan sekunder transformator atau induktor, atau dari belitan induktor tunggal (jika kita berbicara tentang konverter tanpa isolasi galvanik), melalui dioda Schottky dari penyearah gelombang penuh, tegangan pulsa disuplai ke filter kapasitor.
Ada juga pembagi tegangan dari mana sinyal umpan balik tegangan diterima, dan sensor arus juga dapat hadir. Beban dihubungkan ke kapasitor filter melalui filter low-pass output tambahan atau secara langsung.