ממיר DC בספק הכוח. מהפכה בפתח: ספקי כוח חדשים מבית Antec, Enermax ו-Seasonic. ⇡ מתמר ראשי

הם מכשירים אלקטרוניים המאפשרים לקבל מתח מוצא שונה ממתח הכניסה.

מודולי כוח מוסדרים (ממירי DC-DC) משמשים לבניית מסילות חשמל במעגלים עם בידוד גלווני. הם נמצאים בשימוש נרחב כדי לספק תזונה למגוון רחב של מכשירים אלקטרוניים, ניתן למצוא אותם גם במעגלי בקרה, במכשירי תקשורת וטכנולוגיית מחשבים.

עקרון הפעולה

עקרון הפעולה טמון בשם עצמו. מתח DC מומר ל-AC. לאחר מכן, הוא עולה או יורד, ולאחר מכן יישור והזנה למכשיר. ממירי DC-DC הפועלים על פי העיקרון הנ"ל נקראים ממירי פולסים. היתרון של ממירי דופק הוא יעילות גבוהה: בסביבות 90%.

סוגי ממירי DC-DC
ממירי צעד-דאון

מתח המוצא של ממירים אלו נמוך ממתח הכניסה. לדוגמה, עם מתח כניסה של 12-50 V, באמצעות ממירי DC-DC כאלה, ניתן לקבל מתח של מספר וולט במוצא.

ממירי DC Boost

מתח המוצא של ממירים אלו גבוה ממתח הכניסה. לדוגמה, עם מתח כניסה של 5 וולט, ניתן לצפות מתחים של עד 30 וולט במוצא.

כמו כן, ממירי מתח שונים בעיצובם. הם יכולים להיות:

מודולרי
זהו הסוג הנפוץ ביותר של ממירי DC-DC, כולל כמות גדולהמגוון רחב של דגמים. המתמר ממוקם במארז מתכת או פלסטיק, אשר אינו כולל גישה לאלמנטים פנימיים.
להרכבה על לוח מעגלים מודפסים

ממירים אלו תוכננו במיוחד להרכבה על לוח מעגלים מודפס. הם שונים מאלה המודולריים בכך שאין להם גוף.

מאפיינים עיקריים
פרמטרים תפעוליים

→ טווח מתח הכניסה מתייחס למתח בכניסה בו הממיר יפעל במצב רגיל בהתאם לפונקציונליות המוצהרת שלו.

→ טווח מתח המוצא כולל את הפרמטרים שממיר DC-DC מסוגל להוציא במהלך פעולה רגילה.

→ מקדם הביצועים (COP) הוא היחס בין ערכי הספק הקלט והמוצא. היעילות תלויה במספר תנאים, אך היעילות הגבוהה ביותר מושגת בעומס המרבי המותר. ככל שההבדל בין מתח הכניסה והמוצא גדול יותר, כך היעילות נמוכה יותר.

→הגבלת זרם פלט. הגנה זו זמינה ברוב הדגמים המודרניים של מייצבים. הוא פועל באופן הבא: ברגע שזרם המוצא מגיע לערך שנקבע, מתח הכניסה יורד. לאחר שהערך של זרם המוצא נכנס לטווח המותר, אספקת המתח מחודשת.

פרמטרי דיוק

→ פְּעִימָה. גם בתנאים אידיאליים קיימים "רעשים" מסוימים, כך שאי אפשר להעלים אותם לחלוטין. יחידות המידה הן mV. לפעמים היצרן שם "rr" לידו, כלומר טווח מתח האדוות - מהשיא השלילי המינימלי למקסימום החיובי.

שקול והשווה את עבודתם של מספר ממירי מתח מוסדרים מקטגוריות מחיר שונות. בואו נתחיל מפשוט למורכב.

תיאור

דגם זה הוא ממיר DC-DC מיניאטורי זול בעזרתו ניתן להטעין סוללות קטנות. זרם מוצא מקסימלי: 2.5 A, כך שסוללות בעלות קיבולת של יותר מ-20 אמפר-שעה יטינו את הממיר הזה לאורך זמן.

מכשיר זה מתאים בעיקר למתחילים שעל בסיסו יכולים להרכיב ספק כוח עם מתח מוצא מ-0.8 וולט עד 20 וולט וזרם מוצא של עד 2 A. במקביל, הן מתח המוצא והן זרם המוצא ניתן להתאים.

מייצב זה יכול להחזיק עד 5 A, אולם בפועל, בערך הנוכחי הזה, הוא יצטרך גוף קירור. ללא גוף קירור, המייצב יכול לעמוד עד 3A.

פוּנקצִיוֹנָלִי

ממיר המתח XL4005 נקרא "מתכוונן" מסיבה כלשהי. יש לו כמה התאמות. אחד החשובים ביותר הוא היכולת להגביל את זרם המוצא. לדוגמה, אתה יכול להגדיר את מגבלת זרם המוצא ל-2.5 A, והזרם לעולם לא יגיע לערך זה, אחרת זה יוביל מיד לירידת מתח. הגנה זו רלוונטית במיוחד בעת טעינת סוללות.

נוכחותם של נוריות LED מעידה גם על כך שהמייצב המוצג מושלם למטרות טעינה. ישנו LED שנדלק כאשר המייצב במצב הגבלת זרם, כלומר כאשר מופעלת הגנת עומס זרם המוצא. בצד התחתון יש עוד שתי נוריות לד: האחת פועלת כשהטעינה בעיצומה, השנייה נדלקת עם סיום הטעינה.

ראוי לציין כי מדובר בדגם זול מאוד וקל לשימוש התואם באופן מלא לפונקציונליות המוצהרת.

עכשיו שקול ממיר יקר ופונקציונלי יותר, המושלם עבור פרויקטים מורכבים ורציניים יותר.

תיאור

דגם זה הוא ממיר באק מתכוונן בשליטה דיגיטלית. יש לו יעילות גבוהה. שליטה מספרית פירושה שהפרמטרים מותאמים באמצעות הכפתורים. ניתן לחלק את המודול עצמו למספר חלקים: ממיר DC-DC, ספק כוח של החלק הדיגיטלי, חלק מדידה וחלק דיגיטלי.

מתח הכניסה של מכשיר זה הוא מ-6 וולט עד 32 וולט. מתח המוצא מתכוונן מ-0 וולט עד 30 וולט. שלב התאמת המתח הוא 0.01 וולט. זרם המוצא מתכוונן מ-0 A עד 6 A. שלב ההתאמה הוא 0.001 A. יעילות המהפך היא עד 92%. מהדקים מיוחדים מותקנים על המתמר לחיזוק החוטים. כמו כן על הלוח יש כתובות: קלט +, קלט -, פלט -, פלט +. חלק הכוח בנוי על בקר XL4016E1 PWM. נעשה שימוש בדיודה חזקה של עשרה אמפר MBR1060. הכל נשלט על ידי מיקרו-בקר STM8S003F3 של 8 סיביות. לחלק הדיגיטלי יש מחבר UART.

נוריות

בנוסף ללחצנים ומחוון, למכשיר הזה יש שלוש נוריות LED.

הראשון (אדום, בחוץ) נדלק כאשר הממיר מספק מתח ליציאה. הנורית השנייה (צהובה, CC - זרם קבוע) נדלקת כאשר מגבלת זרם המוצא מופעלת. הנורית השלישית (ירוק, CV - מתח קבוע) נדלקת כאשר הממיר נכנס למצב הגבלת מתח.

גופים מנהלים
הפקדים מיוצגים על ידי ארבעה לחצנים.

אם נשקול אותם מימין לשמאל, הכפתור הראשון הוא "אישור", השני הוא "למעלה", השלישי הוא "למטה" והרביעי הוא "SET".

את הממיר מפעילים על ידי לחיצה על כפתור "אישור", ובכך נכנסים לתפריט. אם לא תשחרר את כפתור ה"אישור", תוכל לראות כיצד המספרים משתנים: 0-1-2. אלו שלוש התוכניות שיש לממיר הזה.

תוכנית "0": מיד לאחר הפעלת מתח לכניסה, המתח מופעל במוצא.
תוכנית "1": מאפשרת לשמור את הפרמטרים הנדרשים.
תוכנית "2": מציגה אוטומטית את הפרמטרים לאחר ההפעלה.
כדי לבחור את התוכנית הרצויה, יש צורך לשחרר את לחצן OK כאשר המספר הרצוי מוצג.
מכשיר זה מציג את המתח בצורה מדויקת יחסית. שגיאת מתח אפשרית +/-0.035 V, זרם +/- 0.006 A. ההתאמה מתבצעת הן על ידי לחיצה אחת על הכפתורים, והן על ידי החזקתם.

אפשר להציג את הפרמטרים של הזרם הנוכחי. כאשר אתה לוחץ שוב על הלחצן OK, ההפעלה מוצגת על המחוון. אם תלחץ שוב על כפתור "אישור", תוכל לראות את הקיבולת שנתן הממיר.

ממיר זה מדויק וחזק, הוא יתמודד בצורה מושלמת עם משימות רציניות.

כיצד לבחור ממיר מתח

נכון להיום, קיימים בשוק מספר רב של דגמים של ממירי DC-DC שונים. הפופולריים ביניהם הם ממירי דופק. אבל הבחירה שלהם כל כך גדולה שקל להתבלבל. למה כדאי לשים לב במיוחד?

♦ יעילות וטווח טמפרטורות

חלק מהממירים דורשים גוף קירור כדי לפעול כראוי ולהגיע להספק המפורסם שלהם. אחרת, למרות שהמכשיר מסוגל לתפקד, היעילות שלו יורדת. ככלל, מוכר מצפוני מציין נקודה זו בהערות ובהערות שוליים, שאין להזניח.

♦ טמפרטורת הלחמה של ממירי SMD

המידע הזהמצויין בדרך כלל בתיעוד הטכני.ולמרות שבב קונבנציונלי חייב לעמוד בטמפרטורות של עד 280 מעלות צלזיוס, עדיף להבהיר נקודה זו.

♦ מידות הממיר

ממיר קטן לא יכול להיות בעל הספק גבוה במיוחד. ולמרות שהטכנולוגיות המודרניות ממשיכות להשתפר, האפשרויות שלהן אינן בלתי מוגבלות. הממיר צריך מידות מסוימות כדי לשמור על הרכיבים קרירים ולעמוד בעומס.

נכון להיום, יש מספר עצום של מתמרים מיניאטוריים מתכווננים שונים, עם ובלי חיווי, עם ובלי פונקציות ותוכניות נוספות. ממירי DC-DC כאלה יכולים לשמש למגוון מטרות, בהתאם לדמיונו של המפתח. טכנולוגיות חדישותמאפשרים לך לשלב כוח, דיוק, מזעור ומחיר סביר.

ה-LM2596 הוא וסת מתח DC מווסת מיתוג. בעל יעילות גבוהה. זה מתחמם פחות בהשוואה למודולים על מייצבים ליניאריים. ניתן להחיל את אספקת החשמל למגוון רחב של מכשירים. היתרונות ללא ספק כוללים פעולה בטווח מוחשי של מתח כניסה. יחד עם יעילות גבוהה, זה נותן תוצאות טובות כאשר DC-DC LM2596 מחובר בסדרה עם מקורות זרם כימיים, פנלים סולארייםאו גנרטורים רוח.

לאחר שהשלמנו את ממיר DC-DC LM2596 עם שנאי, מיישר ומסנן, אנו מקבלים אספקת חשמל. בכניסת המייצב המתח חייב להיות גבוה לפחות ב-1.5 וולט מהפלט.כאשר צריכת החשמל מ-DC-DC LM2596 היא יותר מעשרה W, יש להשתמש באמצעי קירור.

חורי הרכבה עבור ברגים מסופקים. אין בלוקים מסוף, החוטים יצטרכו להיות מולחמים. מתחת למיקרו-מעגל יש חורים עם מתכת לפיזור חום נוסף לצד ההפוך של הלוח.

מפרט של ממיר LM2596

• יעילות המרה (COP): עד 92%
• תדירות מיתוג: 150 קילו-הרץ
• טמפרטורת עבודה: -40 עד + 85 מעלות צלזיוס
• ההשפעה של שינוי מתח הכניסה על רמת הפלט: ±0.5%
• שמירה על המתח שנקבע בדיוק: ± 2.5%
• מתח נכנס: 3-40V
• מתח מוצא: 1.5-35V (ניתן להתאמה)
• זרם מוצא: נומינלי עד 1A, החימום עולה באופן ניכר מ-1 ל-2A, מגבלה של 3A (מצריך רדיאטור נוסף)
• הגודל: 45x20x14 מ"מ

תרשים סכמטי של ממיר LM2596

בחלק מהמודולים, דיודת המגן D1 מחוברת הפוך-מקביל בכניסה, אך במקרה זה, אל תשכח לחבר את הפתיל בכניסה, שיישרף אם הקוטביות תתהפך, דיודה זו גם מגינה מפני עליות מתח במוצא.

ישנן אפשרויות עם חיבור ישיר של הדיודה D1 (SS34, SS54) בכניסה, לרוב דיודות שוטקי, לדיודות אלו שתי איכויות חיוביות: מפל מתח קדימה קטן מאוד (0.2-0.4 וולט) בצומת ומהירות גבוהה מאוד.

אבל למודולים זולים המבוססים על LM2596 אין דיודה מגן, מצד אחד, זה מינוס, מכיוון שאתה יכול להרוג את הממיר בטעות על ידי היפוך הקוטביות בכניסה, ומצד שני, זה יתרון, כי מתח מסוים יירד על הדיודה ויתחמם בזרמים גבוהים.

הממיר מחובר בצורה פשוטה מאוד, מתח לא מיוצב מופעל על מגעי המודול +IN, –IN (פלוס ומינוס, בהתאמה), ומתח המוצא נלקח ממגעי +OUT, -OUT של הלוח.

בצד ההפוך יש חץ המציין לאיזה כיוון ההמרה הולכת.

גלריית תמונות

בטח רבים זוכרים את האפוס שלי עם תוצרת בית בלוק מעבדהתְזוּנָה.
אבל נשאלתי שוב ושוב משהו דומה, רק פשוט וזול יותר.
בסקירה זו, החלטתי להציג חלופה לספק כוח מתכוונן פשוט.
כנסו, אני מקווה שתהנו.

דחיתי את הביקורת הזו להרבה זמן, אז לא היה זמן, מצב הרוח הזה, אבל עכשיו הידיים שלי הגיעו אליו.
לספק כוח זה יש מאפיינים מעט שונים מאשר.
הבסיס של אספקת החשמל יהיה לוח ממיר DC-DC באק מבוקר דיגיטלית.
אבל לכל דבר יש את הזמן שלו, ועכשיו בעצם כמה תמונות סטנדרטיות.
המטפחת הגיעה בקופסה קטנה, לא גדולה בהרבה מחפיסת סיגריות.

בפנים, בשתי שקיות (פצעונים ואנטי-סטטיים) הייתה גיבורת הסקירה הזו, לוח הממיר.

ללוח עיצוב פשוט למדי, קטע כוח ולוח קטן עם מעבד (לוח זה דומה ללוח מממיר אחר, פחות חזק), כפתורי שליטה ומחוון.

תכונות של לוח זה
מתח כניסה - 6-32 וולט
מתח מוצא - 0-30 וולט
זרם פלט - 0-8 אמפר
הדיסקרטיות המינימלית של הגדרה / הצגת מתח היא 0.01 וולט
הדיסקרטיות המינימלית של התקנה \ תצוגת זרם - 0.001 אמפר
כמו כן, לוח זה יכול למדוד את הקיבול, אשר ניתן לעומס ולהספק.
תדר ההמרה המצוין בהוראות הוא 150KHz, לפי דף הנתונים של הבקר הוא 300KHz, הנמדד הוא כ-270KHz, וזה קרוב יותר באופן ניכר לפרמטר המצוין בגליון הנתונים.

הלוח הראשי מכיל רכיבי הספק, בקר PWM, דיודת הספק ומשנק, קבלי פילטר (470 μF x 50 וולט), בקר כוח PWM לוגי ומגבר תפעולי, מגברים תפעוליים, shunt זרם, וכן כניסה ויציאה בלוקים סופיים.

אין כמעט שום דבר מאחורי, רק כמה מסלולי כוח.

בלוח הנוסף יש מעבד, שבבי לוגיקה, מייצב 3.3 וולט להפעלת הלוח, מחוון וכפתורי שליטה.
מעבד -
לוגיקה - 2 חתיכות
מייצב כוח -

ישנם 2 מגברים תפעוליים מותקנים על לוח החשמל (אותם מגברים ב-ZXY60xx)
בקר כוח PWM של לוח ההתאמה עצמו

מיקרו-מעגל פועל כבקר כוח PWM. לפי גיליון הנתונים, מדובר בבקר PWM של 12 אמפר, כך שכאן הוא לא עובד במלוא קיבולת, ואלה חדשות טובות. עם זאת, כדאי לקחת בחשבון שעדיף לא לחרוג ממתח הכניסה, זה גם יכול להיות מסוכן.
התיאור ללוח מציין את מתח הכניסה המרבי של 32 וולט, הגבול לבקר הוא 35 וולט.
בממירים חזקים יותר משתמשים בבקר זרם נמוך השולט על טרנזיסטור אפקט שדה חזק, כאן כל זה נעשה על ידי בקר PWM אחד חזק.
אני מתנצל על התמונות, לא הצלחתי להגיע לאיכות טובה.

ההוראות שמצאתי באינטרנט מתארות כיצד להיכנס למצב השירות, שבו ניתן לשנות כמה פרמטרים. כדי להיכנס למצב השירות, עליך לספק חשמל תוך כדי לחיצה על כפתור האישור, המספרים 0-2 יתחלפו ברצף על המסך, כדי לשנות את ההגדרה, עליך לשחרר את הכפתור בזמן שהמספר המתאים מוצג.
0 - אפשר אספקת מתח אוטומטית ליציאה כאשר מתח מופעל על הלוח.
1 - הפעלת המצב המתקדם, המציג לא רק זרם ומתח, אלא גם את הקיבול המועבר לעומס והספק המוצא.
2 - ספירה אוטומטית של תצוגת מדידה על המסך או ידני.

גם בהוראות יש דוגמה לזכור את ההגדרות, מכיוון שהלוח יכול להגדיר את מגבלת הגדרת הזרם והמתח ויש זיכרון הגדרות, אבל לא טיפסתי לג'ונגלים האלה.
גם לא נגעתי במגעים של מחבר UART שנמצא על הלוח, כי גם אם יש שם משהו, עדיין לא מצאתי את התוכנית ללוח הזה.

סיכום.
יתרונות.
1. תכונות עשירות למדי - הגדרה ומדידה של זרם ומתח, מדידת קיבול והספק, כמו גם נוכחות של מצב אספקת מתח אוטומטי ליציאה.
2. מתח המוצא וטווח הזרם מספיקים עבור רוב היישומים החובבים.
3. הביצוע לא כל כך טוב, אבל ללא פגמים ברורים.
4. הרכיבים מותקנים עם שוליים, PWM ל-12 אמפר ב-8 מוצהרים, קבלים ל-50 וולט בכניסה וביציאה, ב-32 וולט המוצהרים.

מינוסים
1. המסך עשוי בצורה מאוד לא נוחה, הוא יכול להציג רק פרמטר אחד, למשל -
0.000 - נוכחי
00.00 - מתח
P00.0 - כוח
C00.0 - קיבולת.
במקרה של שני הפרמטרים האחרונים, הנקודה היא נקודה צפה.
2. בהתבסס על הנקודה הראשונה, שליטה די לא נוחה, Valcoder ממש לא יזיק.

דעתי.
לוח די הגון לבניית ספק כוח מוסדר פשוט, אבל עדיף וקל יותר להשתמש בספק כוח מוכן.
אהב את הביקורת +123 +268

ספקי כוח ליניאריים ומתגים

נתחיל עם הבסיס. ספק הכוח במחשב מבצע שלוש פונקציות. ראשית, יש להמיר זרם חילופין מאספקת החשמל הביתית לזרם ישר. המשימה השנייה של ה-PSU היא להוריד את המתח של 110-230 וולט, המיותר עבור אלקטרוניקה ממוחשבת, לערכים הסטנדרטיים הנדרשים על ידי ממירי הכוח עבור רכיבי מחשב אישיים - 12 וולט, 5 וולט ו-3.3 וולט (כמו כמו גם מתחים שליליים, עליהם נדבר מעט מאוחר יותר). לבסוף, ה-PSU ממלא את התפקיד של מייצב מתח.

ישנם שני סוגים עיקריים של ספקי כוח המבצעים את הפונקציות הללו - ליניארי ומיתוג. ה-PSU הליניארי הפשוט ביותר מבוסס על שנאי, שעליו מתח AC מופחת לערך הנדרש, ולאחר מכן הזרם מתוקן על ידי גשר דיודה.

עם זאת, ה-PSU נדרש גם לייצב את מתח המוצא, הנובע הן מחוסר היציבות של המתח ברשת הביתית והן ממפל המתח בתגובה לעלייה בזרם בעומס.

כדי לפצות על ירידת המתח, באספקת חשמל ליניארית, השנאי מודד כך שיספק כוח עודף. לאחר מכן, בזרם גבוה בעומס, יוצג המתח הנדרש. עם זאת, גם מתח היתר שיתרחש ללא כל אמצעי פיצוי בזרם נמוך במטען אינו מקובל. מתח יתר מסולק על ידי הכללת עומס לא שימושי במעגל. במקרה הפשוט ביותר, מדובר בנגד או טרנזיסטור המחוברים באמצעות דיודת זנר. באחד מתקדם יותר, הטרנזיסטור נשלט על ידי מיקרו-מעגל עם משווה. כך או כך, כוח עודף פשוט מתפזר בצורה של חום, מה שמשפיע לרעה על יעילות המכשיר.

במעגל אספקת החשמל המיתוג, מופיע משתנה נוסף, בו תלוי מתח המוצא, בנוסף לשניים שכבר קיימים: מתח הכניסה והתנגדות העומס. בסדרה עם העומס יש מפתח (שבמקרה שמעניין אותנו הוא טרנזיסטור), הנשלט על ידי מיקרו-בקר במצב אפנון רוחב דופק (PWM). ככל שמשך המצבים הפתוחים של הטרנזיסטור גבוה יותר ביחס לתקופתם (פרמטר זה נקרא מחזור העבודה, בטרמינולוגיה הרוסית משתמשים בערך ההפוך - מחזור העבודה), כך מתח המוצא גבוה יותר. בשל נוכחותו של מפתח, ספק כוח מיתוג נקרא גם Switched-Mode Power Supply (SMPS).

שום זרם לא זורם דרך טרנזיסטור סגור, וההתנגדות של טרנזיסטור פתוח היא זניחה באופן אידיאלי. במציאות, לטרנזיסטור פתוח יש התנגדות והוא מפזר חלק מהכוח בצורה של חום. כמו כן, המעבר בין מצבי טרנזיסטור אינו דיסקרטי לחלוטין. ועדיין, היעילות של מקור זרם פועם יכולה לעלות על 90%, בעוד היעילות של PSU ליניארי עם מייצב מגיעה ל-50% במקרה הטוב.

יתרון נוסף של החלפת ספקי כוח הוא הפחתה קיצונית בגודל ובמשקל של השנאי בהשוואה לספקי כוח ליניאריים של אותו הספק. ידוע שככל שתדירות זרם החילופין בפיתול הראשוני של השנאי גבוה יותר, כך גודל הליבה הנדרש ומספר הסיבובים של הפיתול קטן יותר. לכן, טרנזיסטור המפתח במעגל ממוקם לא אחרי, אלא לפני השנאי, ובנוסף לייצוב מתח, הוא משמש לייצור זרם חילופין בתדר גבוה (עבור PSUs מחשבים, זה מ-30 עד 100 קילו-הרץ ומעלה, ובדרך כלל כ-60 קילו-הרץ). שנאי הפועל בתדר של 50-60 הרץ, עבור ההספק הנדרש על ידי מחשב רגיל, יהיה מסיבי פי עשרה.

כיום משתמשים ב-PSUs ליניאריים בעיקר במקרה של התקני הספק נמוך, כאשר האלקטרוניקה המורכבת יחסית הנדרשת לספק כוח מיתוג היא פריט עלות רגיש יותר בהשוואה לשנאי. אלו הם, למשל, ספקי כוח 9V המשמשים לפדלות אפקטים של גיטרה, ופעם אחת עבור קונסולת משחקוכן הלאה. אבל מטענים לסמארטפונים כבר תקועים לגמרי - כאן העלויות מוצדקות. בשל המשרעת הנמוכה משמעותית של אדוות המתח במוצא, משתמשים בספקי כוח ליניאריים גם באזורים שבהם איכות זו מבוקשת.

⇡ התוכנית הכללית של ספק הכוח הסטנדרטי ATX

יחידת אספקת חשמל למחשב שולחני היא ספק כוח מיתוג, שהכניסה שלו מסופקת עם מתח רשת ביתי עם פרמטרים של 110/230 וולט, 50-60 הרץ, ובמוצא ישנם מספר קווי DC, העיקריים של אשר מדורגים 12, 5 ו-3.3 V בנוסף, ה-PSU מספק את ה-12V ובבת אחת את ה-5V הנדרש עבור אפיק ה-ISA. אבל האחרון הוחרג בשלב מסוים מתקן ATX עקב הפסקת התמיכה ב-ISA עצמה.

בתרשים הפשוט של ספק כוח מיתוג סטנדרטי המוצג לעיל, ניתן להבחין בארבעה שלבים עיקריים. באותו סדר, אנו רואים את הרכיבים של ספקי כוח בביקורות, כלומר:

1. מסנן EMI - הפרעות אלקטרומגנטיות (מסנן RFI);
2. מעגל ראשוני - מיישר כניסה (מיישר), טרנזיסטורי מפתח (מתג) היוצרים זרם חילופין בתדר גבוה על הפיתול הראשוני של השנאי;
3. שנאי ראשי;
4. מעגל משני - מיישרים זרם מהפיתול המשני של השנאי (מיישרים), החלקת מסננים במוצא (סינון).

⇡ מסנן EMI

המסנן בכניסת ה-PSU משמש לדיכוי שני סוגים של הפרעות אלקטרומגנטיות: דיפרנציאלי (מצב דיפרנציאלי) - כאשר זרם ההפרעה זורם בכיוונים שונים בקווי החשמל, ו-common-mode (מצב משותף) - כאשר הזרם זורם פנימה. כיוון אחד.

רעש דיפרנציאלי מדוכא על ידי קבל CX (קבל סרט צהוב גדול בתמונה למעלה) המחובר במקביל לעומס. לפעמים תלוי גם משנק על כל חוט, שמבצע את אותה פונקציה (לא בתרשים).

מסנן המצב המשותף נוצר על ידי קבלים CY (קבלים קרמיים כחולים בצורת דמעה בתמונה), בנקודה משותפת המחברת את קווי החשמל לאדמה, ומה שנקרא. משנק מצב משותף (משנק משותף, LF1 בתרשים), שהזרם בשתי פיתוליו זורם באותו כיוון, מה שיוצר התנגדות לרעש מצב משותף.

בדגמים זולים, הם מתקינים סט מינימוםחלקי סינון, במעגלים המתוארים היקרים יותר יוצרים קישורים חוזרים (בכלל או בחלקם). בעבר, לא היה נדיר לראות PSUs ללא מסנן EMI בכלל. עכשיו זה די חריג מוזר, אם כי כאשר קונים PSU זול מאוד, אתה עדיין יכול להיתקל בהפתעה כזו. כתוצאה מכך, לא רק ולא כל כך המחשב עצמו יסבול, אלא גם ציוד אחר הכלול ברשת הביתית - ספקי כוח פולסים הם מקור רב עוצמה להפרעות.

בתחום המסנן של PSU טוב, אתה יכול למצוא מספר פרטים המגינים על המכשיר עצמו או על בעליו מפני נזק. כמעט תמיד יש נתיך פשוט להגנה מפני קצר חשמלי (F1 בתרשים). שימו לב שכאשר הפתיל מתפוצץ, החפץ המוגן אינו עוד ספק הכוח. אם התרחש קצר חשמלי, אז זה אומר שהטרנזיסטורים המרכזיים כבר פרצו, וחשוב לפחות למנוע את ההצתה של החיווט החשמלי. אם נתיך לפתע מתפוצץ ב-PSU, סביר להניח שאין טעם להחליף אותו לחדש.

בנפרד, הגנה מפני טווח קצרעליות מתח באמצעות וריסטור (MOV - Metal Oxide Varistor). אבל אין אמצעי הגנה מפני עלייה ממושכת במתח בספקי הכוח של המחשב. פונקציה זו מבוצעת על ידי מייצבים חיצוניים עם שנאי משלהם בפנים.

הקבל במעגל PFC לאחר המיישר יכול לשמור על מטען משמעותי לאחר ניתוק מאספקת החשמל. כדי שאדם רשלני שמכניס את אצבעו למחבר החשמל לא יזדעזע, מותקן בין החוטים נגד פריקה בעל ערך גבוה (נגד דימום). בגרסה משוכללת יותר - יחד עם מעגל בקרה המונע דליפת המטען כשהמכשיר פועל.

אגב, נוכחות של מסנן בספק הכוח של המחשב (ובספק הכוח של הצג וכמעט בכל טכנולוגיית מחשבזה גם שם) אומר שקניית "מגן מתח" נפרד במקום כבל מאריך רגיל, באופן כללי, היא חסרת תועלת. יש לו אותו דבר בפנים. התנאי היחיד בכל מקרה הוא חיווט שלושה פינים רגיל עם הארקה. אחרת, קבלי ה-CY המחוברים לאדמה פשוט לא יוכלו לבצע את תפקידם.

⇡ מיישר קלט

לאחר הפילטר, זרם החילופין מומר לזרם ישר באמצעות גשר דיודה - לרוב בצורת מכלול בבית משותף. רדיאטור נפרד לקירור הגשר יתקבל בברכה. גשר המורכב מארבע דיודות נפרדות הוא תכונה של ספקי כוח זולים. אתה יכול גם לשאול איזה זרם נועד הגשר כדי לקבוע אם הוא תואם את הכוח של ה-PSU עצמו. למרות פרמטר זה, ככלל, יש מרווח טוב.

⇡ בלוק PFC פעיל

במעגל AC עם עומס ליניארי (כגון מנורת ליבון או תנור חשמלי), הזרם הזורם עוקב אחר אותו סינוסואיד כמו המתח. אבל זה לא המקרה עם מכשירים שיש להם מיישר קלט, כגון החלפת ספקי כוח. ספק הכוח מעביר זרם בפולסים קצרים, החופפים בערך בזמן עם השיאים של גל הסינוס של המתח (כלומר, המתח המיידי המרבי), כאשר קבל ההחלקה של המיישר נטען מחדש.

אות הזרם המעוות מפורק למספר תנודות הרמוניות בסך הכל עם סינוסואיד של משרעת נתונה (אות אידיאלי שיתרחש עם עומס ליניארי).

כוח משמש להתחייבות עבודה שימושית(שהוא, למעשה, חימום של רכיבי PC), מצוין במאפייני ה-PSU ונקרא אקטיבי. שאר הכוח שנוצר על ידי תנודות זרם הרמוניות נקרא כוח תגובתי. זה לא עושה עבודה מועילה, אבל מחמם חוטים ויוצר עומס על שנאים וציוד כוח אחר.

הסכום הווקטורי של הספק תגובתי ופעיל נקרא הספק לכאורה. והיחס בין הספק פעיל להספק מלא נקרא גורם הספק (גורם הספק) - לא להתבלבל עם יעילות!

ל PSU מיתוג יש מקדם הספק נמוך למדי בהתחלה - בערך 0.7. עבור צרכן פרטי, כוח תגובתי אינו מהווה בעיה (למרבה המזל, זה לא נלקח בחשבון על ידי מוני חשמל), אלא אם הוא משתמש ב-UPS. ספק הכוח האל-פסק פשוט נושא את מלוא הכוח של העומס. בקנה מידה של משרדים או רשת עירונית, עודף ההספק התגובתי שנוצר ממיתוג ספקי כוח כבר מפחית משמעותית את איכות אספקת החשמל וגורם לעלויות, ולכן הוא נלחם באופן אקטיבי.

בפרט, הרוב המכריע של PSUs למחשבים מצוידים במעגלי תיקון גורם כוח אקטיבי (Active PFC). היחידה עם PFC פעיל מזוהה בקלות על ידי הקבל הגדול והמשרן היחיד המותקנים אחרי המיישר. במהותו, Active PFC הוא ממיר מיתוג נוסף השומר על טעינה קבועה של כ-400 V על הקבל.במקרה זה, הזרם מהרשת נצרך על ידי פולסים קצרים, שרוחבם נבחר כך שהאות מוערך על ידי סינוסואיד - שנדרש כדי לדמות עומס ליניארי. כדי לסנכרן את אות הדרישה הנוכחית עם גל סינוס מתח, לבקר PFC יש לוגיקה מיוחדת.

מעגל ה-PFC הפעיל מכיל טרנזיסטורי מפתח אחד או שניים ודיודה חזקה, הממוקמים על אותו רדיאטור עם טרנזיסטורי המפתח של ממיר ספק הכוח הראשי. ככלל, בקר ה-PWM של מפתח הממיר הראשי ומפתח ה-PFC הפעיל הם שבב אחד (PWM/PFC Combo).

גורם ההספק של החלפת ספקי כוח עם PFC פעיל מגיע ל-0.95 ומעלה. בנוסף, יש להם יתרון נוסף - הם אינם דורשים מתג 110/230 וולט ומכפיל מתח מתאים בתוך ה-PSU. רוב מעגלי ה-PFC מעכלים מתחים מ-85 עד 265 וולט. בנוסף, הרגישות של ה-PSU לירידות מתח קצרות מופחתת.

אגב, בנוסף לתיקון PFC אקטיבי, יש גם פסיבי, הכולל התקנת משרן השראות גבוה בסדרה עם העומס. האפקטיביות שלו נמוכה, ולא סביר שתמצא זאת ב-PSU מודרני.

⇡ מתמר ראשי

העיקרון הכללי של הפעולה עבור כל ספקי הכוח הדופקים של טופולוגיה מבודדת (עם שנאי) זהה: טרנזיסטור המפתח (או טרנזיסטורים) יוצר זרם חילופין על הפיתול הראשי של השנאי, ובקר PWM שולט במחזור העבודה מההחלפה שלהם. מעגלים ספציפיים, לעומת זאת, שונים הן במספר הטרנזיסטורים המרכזיים ואלמנטים אחרים, והן במאפיינים איכותיים: יעילות, צורת האות, הפרעות וכו'. אבל כאן יותר מדי תלוי ביישום הספציפי שכדאי להתמקד בו. למעוניינים, אנו מציגים סט דיאגרמות וטבלה שיאפשרו לזהותם במכשירים ספציפיים לפי הרכב החלקים.

	טרנזיסטורים	דיודות	קבלים	רגלי הפיתול העיקרי של השנאי
טרנזיסטור בודד קדימה	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

בנוסף לטופולוגיות הנ"ל, ב-PSUs יקרות קיימות גרסאות תהודה (תהודה) של Half Bridge, שקל לזהות על ידי משרן גדול נוסף (או שניים) וקבל היוצרים מעגל נדנדה.

טרנזיסטור בודד קדימה

⇡ מעגל משני

המעגל המשני הוא כל מה שנמצא לאחר הפיתול המשני של השנאי. ברוב ספקי הכוח המודרניים, לשנאי יש שתי פיתולים: 12 וולט מוסר מאחד מהם, ו- 5 וולט מהשני. הזרם מיושר תחילה באמצעות מכלול של שתי דיודות שוטקי - אחת או יותר לכל אפיק (ב- האוטובוס העמוס ביותר - 12 V - יש ארבעה מכלולים בספקי כוח חזקים). יעילים יותר מבחינת יעילות הם מיישרים סינכרוניים, המשתמשים בטרנזיסטורי אפקט שדה במקום דיודות. אבל זו זכותם של PSUs מתקדמים ויקרים באמת הטוענים לתעודת 80 PLUS Platinum.

מסילת ה-3.3V נגזרת בדרך כלל מאותה פיתול כמו מסילת ה-5V, רק המתח מופחת עם משנק רווי (Mag Amp). סלילה מיוחד על שנאי 3.3 V היא אופציה אקזוטית. מהמתחים השליליים בתקן ה-ATX הנוכחי, נותרו רק -12 וולט, אשר מוסרים מהפיתול המשני מתחת לאפיק 12 וולט באמצעות דיודות זרם נמוך נפרדות.

בקרת מפתח PWM של הממיר משנה את המתח על הפיתול הראשוני של השנאי, ולכן על כל הפיתולים המשניים בבת אחת. יחד עם זאת, הצריכה הנוכחית של המחשב אינה מחולקת באופן שווה בין האוטובוסים PSU. בחומרה מודרנית, האוטובוס הטעון ביותר הוא 12-V.

נדרשים אמצעים נוספים לייצוב מתח נפרד באוטובוסים שונים. השיטה הקלאסית כוללת שימוש במשנק ייצוב קבוצתי. שלושה צמיגים עיקריים מועברים דרך הפיתולים שלו, וכתוצאה מכך, אם הזרם גדל באוטובוס אחד, אז המתח יורד באחרים. נניח שהזרם גדל באפיק 12V, וכדי למנוע נפילת מתח, בקר ה-PWM הפחית את מחזור העבודה של טרנזיסטורי המפתח. כתוצאה מכך, המתח באפיק ה-5 V יכול לחרוג מהגבולות המותרים, אך דוכא על ידי משרן הייצוב הקבוצתי.

מתח המסילה 3.3V מווסת בנוסף על ידי משנק רווי נוסף.

בגרסה מתקדמת יותר, מסופק ייצוב נפרד של האוטובוסים 5 ו-12 V עקב משנקים ניתנים לרוויה, אך כעת העיצוב הזה ב-PSUs יקרים באיכות גבוהה פינה את מקומו לממירי DC-DC. במקרה האחרון, לשנאי יש סלילה משנית אחת עם מתח של 12 וולט, והמתחים של 5 וולט ו-3.3 וולט מתקבלים הודות לממירי DC. שיטה זו נוחה ביותר ליציבות המתח.

מסנן פלט

השלב האחרון בכל אוטובוס הוא מסנן שמחליק את אדוות המתח הנגרמים על ידי הטרנזיסטורים המרכזיים. בנוסף, פעימות של מיישר הקלט, שתדירותו שווה לפעמיים מתדירות הרשת, פורצות למעגל המשני של ה-PSU במידה זו או אחרת.

מסנן האדוות כולל משנק וקבלים גדולים. ספקי כוח איכותיים מאופיינים בקיבול של לפחות 2,000 מיקרופארד, אבל ליצרנים של דגמים זולים יש רזרבה לחיסכון כשהם מתקינים קבלים, למשל, במחצית הערך, מה שמשפיע בהכרח על משרעת האדוות.

⇡ ספק כוח במצב המתנה +5VSB

תיאור של רכיבי ספק הכוח לא יהיה שלם מבלי להזכיר את מתח ההמתנה של 5 וולט, המאפשר לישון את המחשב ומבטיח את פעולתם של כל המכשירים שחייבים להיות מופעלים כל הזמן. "חדר חובה" מופעל על ידי ממיר דופק נפרד עם שנאי בעל הספק נמוך. בחלק מהספקים, ישנו גם שנאי שלישי המשמש במעגל מָשׁוֹבכדי לבודד את בקר PWM מהמעגל הראשי של הממיר הראשי. במקרים אחרים, פונקציה זו מבוצעת על ידי מצמדים אופטיים (LED ופוטו-טרנזיסטור בחבילה אחת).

⇡ מתודולוגיית בדיקת אספקת החשמל

אחד הפרמטרים העיקריים של PSU הוא יציבות המתח, אשר באה לידי ביטוי במה שנקרא. מאפיין עומס צולב. KHX הוא דיאגרמה שבה הזרם או ההספק באפיק 12 V משורטטים על ציר אחד, והזרם הכולל או ההספק על האפיקים 3.3 ו- 5 וולט משורטטים בצד השני. בנקודות ההצטלבות ב משמעויות שונותשני המשתנים קובעים את סטיית המתח מהנומינלי באוטובוס מסוים. בהתאם לכך, אנו מפרסמים שני KNX שונים - עבור אפיק 12 V ועבור אפיק 5 / 3.3 V.

צבע הנקודה פירושו אחוז הסטייה:

• ירוק: ≤ 1%;
• ירוק בהיר: ≤ 2%;
• צהוב: ≤ 3%;
• כתום: ≤ 4%;
• אדום: ≤ 5%.
• לבן: > 5% (לא מותר לפי תקן ATX).

כדי להשיג CNC, נעשה שימוש בספסל בדיקה של אספקת חשמל בהתאמה אישית, אשר יוצר עומס עקב פיזור חום על טרנזיסטורי אפקט שדה רבי עוצמה.

בדיקה נוספת חשובה לא פחות היא קביעת טווח האדוות בפלט ה-PSU. תקן ATX מאפשר אדוות בטווח של 120 mV לאפיק 12 V ו-50 mV לאפיק 5 V. ישנם אדוות בתדר גבוה (בתדירות כפולה ממפתח הממיר הראשי) ואדוות בתדר נמוך (בתדר כפול מתדר הרשת ).

אנו מודדים פרמטר זה באמצעות אוסילוסקופ USB של Hantek DSO-6022BE עם עומס מירביב-PSU המצוין במפרטים. באוסילוגרמה למטה, הגרף הירוק מתאים לאפיק 12 V, צהוב - 5 V. ניתן לראות כי האדוות הן בגבולות הנורמליים, ואפילו עם שוליים.

לשם השוואה, אנו מציגים תמונה של אדוות בפלט של PSU של מחשב ישן. הבלוק הזה לא היה נהדר בהתחלה, אבל ברור שלא השתפר עם הזמן. אם לשפוט לפי טווח האדוות בתדר נמוך (שימו לב שחלוקת בסיס המתח גדלה ל-50 mV כדי להתאים את התנודות על המסך), קבל ההחלקה בכניסה כבר הפך לבלתי שמיש. אדוות בתדר גבוה באפיק 5 V נמצא על סף 50 mV מקובל.

הבדיקה הבאה קובעת את יעילות היחידה כאשר היא עמוסה בין 10 ל-100% מההספק הנקוב (על ידי השוואת הספק המוצא עם הספק המבוא הנמדד עם מד וואטים ביתי). לשם השוואה, הגרף מציג את הקריטריונים לקטגוריות שונות של 80 PLUS. עם זאת, זה לא מעורר עניין רב בימים אלה. הגרף מציג את התוצאות של ה-Corsair PSU העליון בהשוואה לאנטק הזול מאוד, וההבדל לא כל כך גדול.

נושא דחוף יותר עבור המשתמש הוא הרעש מהמאוורר המובנה. אי אפשר למדוד אותו ישירות ליד עמדת הבדיקה של אספקת הכוח השואגת, אז אנחנו מודדים את מהירות הסיבוב של האימפלר עם מד טכומטר לייזר - גם בהספק בין 10 ל-100%. בגרף למטה, ניתן לראות שבעומס נמוך על PSU זה, מאוורר ה-135 מ"מ שומר על סל"ד נמוך וכמעט לא נשמע כלל. בעומס מרבי, כבר ניתן להבחין ברעש, אך הרמה עדיין מקובלת למדי.

מיתוג ספקי כוח מספקים יעילות גבוהה יותר מאשר ספקי כוח ליניאריים קונבנציונליים. הם יכולים לעלות, לרדת ולהתהפך. התקנים מסוימים מבודדים את מתח המוצא מהכניסה.

מושג כללי של ממירי DC DC

הרגולטורים ליניאריים המשמשים בספקי כוח של שנאים שומרים על מתח מוצא קבוע עקב אלמנט מעגל, כגון טרנזיסטור, שעליו מופקד מתח עודף. מערכת הבקרה מפקחת כל הזמן על מתח המוצא ומתקנת את הירידה שלו על אלמנט זה.

לרגולטורים ליניאריים יש כמה יתרונות:

• ללא הפרעה;
• מחיר נמוך ותפעול קל.

אבל מכשיר כזה אינו חף מחסרונות:

• מתח עודף מומר לחום;
• אין דרך להגביר את המתח.

ממירי dc ל-dc מסוג מיתוג הם מעגלים המסוגלים להמיר רמת מתח אחת לאחרת באמצעות סלילים וקבלים, לאגור בהם אנרגיה באופן זמני ולפרוק אותם באופן שיקבל את רמות האות הרצויות הסופיות.

עקרון הפעולה של ממיר הדופק

הבסיס לפעולה של ממירים רבים הוא תופעת ההשראה העצמית. נניח שיש משרן שדרכו זורם זרם ישר. אם זרימת הזרם מופרעת לפתע, בשדה המגנטי המושרה סביב הסליל, נוצר EMF של אינדוקציה עצמית, ובהתאם, מתח עם קוטביות הפוכה במסופים שלו.

חָשׁוּב!על ידי שליטה בזרם ובזמן המיתוג של המעגל, ניתן להתאים את מתח ההשראה העצמית.

ממיר מיתוג - מעגל אלקטרוני המכיל סליל המחובר באופן מחזורי למקור מתח וכבוי.

1. אם המתח המושרה מתווסף לקלט, אז מתקבל ממיר דחיפה;
2. כאשר הסליל מופעל כך שהמתח המושרה בו יופחת מהמתח של ספק הכוח, יהיה מעגל הפחתת מתח.

מכיוון שהסליל דורש רכיבה על אופניים, המעגל צריך קבל כדי לסנן את האות ולשמור על מתח המוצא קבוע.

חָשׁוּב!הסינון אינו מושלם - מתח המוצא תמיד פועם. רמות מוגזמות של רעש זה עלולות להוביל לכשל במעגל, כגון הקפאת המיקרו-בקר.

פרמטרים של ממירי דופק

רָאשִׁי מפרטיםמכשירים שצוינו על ידי היצרן:

1. מתח מוצא. יכול להיות קבוע (לא מתכוונן) או להגדיר בטווח מסוים. במקרה של חריגות אפשריות, על היצרן לציין את גבולותיהם, למשל, 5V +/- 0.2V;
2. זרם פלט מרבי;
3. מתח נכנס;
4. יְעִילוּת. זה מובן כיחס בין הספק הפלט להספק המבוא. ההבדל ביניהם הוא ההפסד המשתחרר כחום. המדד מבוטא באחוזים. כמה שיותר קרוב ל-100% יותר טוב.

חָשׁוּב!היעילות תלויה גם בתנאי העבודה. לכן, כדאי ללמוד היטב את ההערות לקטלוגים של היצרנים בחיפוש אחר גרפים. עשוי להתברר שממיר יקר מאוד מתפקד גרוע יותר מאשר זול בהרבה המותאם לפעולה עם מתח אספקה ​​שונה.

מתח הכניסה, בהתאם לסוג המהפך, יכול להיות:

• מתחת לפלט אם המעגל מגביר (הגברה);
• גבוה מהתפוקה אם הממיר מופחת (בק);
• מעל או מתחת, אבל בטווח (ספי).

ממירי Boost הם הכרחיים כאשר אתה צריך להעלות את המתח. נניח שהמכשיר מצויד בסוללת ליתיום-יון של 3.6V ותצוגת LCD המיועדת להספק של 5V.

חָשׁוּב!באופן כללי, הגדלת המתח פחות יעילה מהקטנתו. לכן, עדיף מקור מתח גבוה שיורד למתח המתאים מאשר להיפך.

במקרה של התצורה השלישית, מתח הכניסה יכול להשתנות, ההחלטה להגדיל או להקטין אותו מתקבלת על ידי המעגל עצמו על מנת לקבל אות פלט יציב. ממירים אלה אידיאליים לפעולה במעגלים שבהם מתח האספקה ​​שונה מעט מהרצוי. למרות שטווח הרגולציה יכול להיות גדול. לדוגמה, בכניסה - 4-35 וולט, במוצא - 1.23-32 וולט.

מכיוון שהפסדי החשמל קטנים, ממיר מתח DC ל-DC מתאים היטב למעגלים המופעלים על ידי סוללה במתח נמוך. זה שימושי, למשל, כאשר האלקטרוניקה הבקרה מופעלת על ידי 5 V והמפעילים מופעלים על ידי סוללת 12 V.

בהנחה שאלקטרוניקת הבקרה שואבת 200 mA, אז צריכת החשמל תהיה 5 V x 200 mA = 1 W. בעת שימוש בווסת 7805 להפחתת המתח, ההספק הנלקח מהסוללה יהיה 12V x 200mA = 2.4W. ההספק שהמקלט לא יקבל, 1.4 וואט, מומר לחום. החימום של המייצב יהיה משמעותי.

במקרה של ממיר מיתוג ביעילות של 90%, ההספק הנצרך מהסוללה הוא 1.11 וואט. הפסדים - 0.11 וואט בלבד. הטמפרטורה של המודול תעלה באופן כמעט בלתי מורגש.

בנוסף לשלושת הסוגים של ממירי dc dc, ישנם גם ממירי היפוך המשנים את הקוטביות של אות המוצא. יש צורך במעגל כזה כדי להפעיל מגברים תפעוליים.

אפנון רוחב דופק

אפנון רוחב דופק (PWM) הוא סוג של אות המשמש לשינוי כמות הכוח הנשלח לעומס. הוא נמצא בשימוש נרחב במעגלים דיגיטליים שצריכים לחקות אות אנלוגי.

הפולסים המופקים הם מלבניים, שרוחבם היחסי יכול להשתנות ביחס לתקופה. התוצאה של יחס זה נקראת מחזור העבודה, והיחידות שלו מיוצגות באחוזים:

D = t/T x 100% כאשר:

• D - מחזור עבודה;
• t הוא הזמן שבו האות חיובי;
• T - נקודה.

מחזור העבודה משתנה כך שהערך הממוצע של האות הוא המתח המשוער שיתקבל. על ידי שינוי הערך של D, אתה יכול לשלוט בטרנזיסטור המפתח, המשמש כמעט בכל המעגלים של ממירי פולסים.

המעגל הבסיסי מורכב ממשרן, קבל, דיודה, טרנזיסטור מפתח. הטרנזיסטור משמש למתג האות בתדר גבוה ונשלט על ידי PWM. מחזור העבודה D קובע את זמני הפתיחה והסגירה של הטרנזיסטור.

1. כאשר הטרנזיסטור פועל, זרם זורם דרך הסליל, נגד העומס והקבל. אנרגיה נצברת במשרן ובקבל, והזרם גדל לא בפתאומיות, אלא בהדרגה. בשלב זה, הדיודה נעולה;
2. כאשר מגיעים לרמת המתח שצוינה, הקובעת את פרמטרי הבקרה של הטרנזיסטור, הטרנזיסטור ננעל, אך בשל ה-EMF ההשראות העצמית במשרן, הזרם מתחיל לזרום דרך המעגל שנוצר בהשתתפות דיודה פתוחה , מאז הקוטביות על הסליל השתנתה. במקרה זה, הזרם יורד לאט עם הקצב Uout/L.

על ידי התאמת בקרת הטרנזיסטור, אתה יכול לקבל את רמת המתח הרצויה, אך לא גבוה מהקלט.

ממיר בוסט

המעגל שלו מכיל את אותם אלמנטים כמו התקן ההורדה, אבל החיבור שלהם שונה. פתיחת הטרנזיסטור עדיין נשלטת על ידי הגדרות PWM.

1. כשהטרנזיסטור פתוח, זרם זורם דרך המשרן והטרנזיסטור. הזרם בסליל גדל בקצב של Vin/L והוא אוגר אנרגיה. הדיודה בשלב זה סגורה כדי למנוע פריקת קבל המוצא דרך הטרנזיסטור, אשר, בתורו, מזין את התנגדות העומס;
2. כשמורידים את המתח, פחות רמה מסוימתהטרנזיסטור נסגר על ידי אות בקרה. הדיודה נפתחת וקבל המוצא נטען. מתח הכניסה מתווסף למתח שנוצר בסליל, ואות המוצא גבוה יותר;
3. כאשר מגיעים לגבולות המתח שצוין, התיריסטור נפתח שוב, והמחזור חוזר על עצמו.

בממירי SEPIC המעגל בנוי לפי העיקרון המשולב. הוא מתקין משרן נוסף וקבלים. הרכיבים L1 ו-C2 פועלים להגברת המתח, L2 ו-C1 פועלים להורדת המתח.

ממיר מתח עם בידוד גלווני

ממירי dc to dc מבודדים נדרשים במגוון רחב של יישומים לרבות מדידת הספק, בקרי לוגיקה תעשייתיים (PLC), ספקי כוח בידוד דו-קוטביים (IGBT) וכו'. הם משמשים כדי לספק בידוד גלווני, לשפר את הבטיחות ואת חסינות הרעש.

בהתאם לדיוק של ויסות מתח המוצא,זֶרֶם יָשָׁר זֶרֶם יָשָׁר ממירים עם בידוד גלוונימחולקים לשלוש קטגוריות:

• מתכוונן;
• לא מוסדר;
• מתכוונן למחצה.

בהתקנים כאלה, מעגל הקלט מבודד מהפלט. למעגל הממיר הקדמי הפשוט ביותר יש שני מעגלים מבודדים: באחד - טרנזיסטור מפתח ושנאי, בשני - משרן, קבל, התנגדות עומס. אות בקרה דופק עם מחזור עבודה D מופעל על הטרנזיסטור.

1. כאשר הטרנזיסטור פתוח, הדיודה VD עוברת זרם, ו-D1 ננעל. הזרם זורם דרך המעגל דרך הסליל, הקבל והעומס. בסליל יש הצטברות של אנרגיה;
2. כאשר הטרנזיסטור נכבה, המתח על פיתולי השנאי משנה סימן, אז VD נסגר, ו-D1 מתחיל להעביר זרם, שזורם דרך המעגל בין הסליל, D1, הקבל והתנגדות העומס. מתח המוצא יהיה:

Uout = (w2/w1) x D, כאשר w2, w1 הם מספר הסיבובים של שתי פיתולי שנאי.

כך עובד מעגל ממיר קדימה חד-מחזורי. ישנם מעגלי flyback ו-push-pull, עם אנרגיה מסופקת לפלט במהלך שני מחזורי ההמרה. כדי להפחית הפסדים, משתמשים ב-MOSFET במקום דיודות.

וִידֵאוֹ