전원 공급 장치의 DC 변환기. 혁명이 코앞에 다가왔습니다. Antec, Enermax 및 Seasonic의 새로운 전원 공급 장치입니다. ⇡ 메인 컨버터

입력 전압과 다른 출력 전압을 생성하는 전자 장치입니다.

조정된 전원 모듈(DC-DC 컨버터)은 갈바닉 절연 회로에 전원 버스를 구축하는 데 사용됩니다. 그들은 다양한 종류의 전원을 공급하기 위해 널리 사용됩니다. 전자 기기, 제어 회로, 통신 및 컴퓨팅 장치에서도 찾을 수 있습니다.


작동 원리

작동 원리는 이름 자체에 담겨 있습니다. 직류 전압이 교류 전압으로 변환됩니다. 그런 다음 올리거나 내린 다음 곧게 펴고 장치에 공급합니다. 위의 원리로 작동하는 DC-DC 변환기를 펄스 변환기라고 합니다. 펄스 변환기의 장점은 약 90%의 높은 효율입니다.


DC-DC 변환기의 유형
벅 DC/DC 컨버터

이 변환기의 출력 전압은 입력 전압보다 낮습니다. 예를 들어, 12-50V의 입력 전압에서 이러한 DC-DC 변환기를 사용하면 출력에서 ​​수 볼트의 전압을 얻을 수 있습니다.


DC-DC 부스트 컨버터

이 변환기의 출력 전압은 입력보다 높습니다. 예를 들어, 5V 입력 전압으로 최대 30V 출력을 기대할 수 있습니다.

전압 변환기는 디자인도 다릅니다. 그들은 할 수있다:

모듈식
이것은 다음을 포함하여 가장 일반적인 유형의 DC-DC 변환기입니다. 엄청난 양다양한 모델. 변환기는 내부 요소에 대한 접근을 제외하고 금속 또는 플라스틱 케이스에 배치됩니다.
장착용 인쇄 회로 기판

이 컨버터는 인쇄 회로 기판에 장착하기 위해 특별히 설계되었습니다. 하우징이 없다는 점에서 모듈러와 다릅니다.


주요특징
작동 매개변수

→ 입력 전압 범위는 선언된 기능에 따라 변환기가 일반 모드에서 작동하는 입력 전압 매개변수를 의미합니다.

→ 출력 전압 범위에는 DC-DC 컨버터가 정상 작동 중에 출력에서 ​​생성할 수 있는 매개변수가 포함됩니다.

→ 성능 계수(효율성)는 입력 전력 값과 출력 전력 값의 비율입니다. 효율성은 여러 조건에 따라 다르지만 최대 허용 부하에서 가장 높은 효율성이 달성됩니다. 입력 전압과 출력 전압의 차이가 클수록 효율은 낮아집니다.

→출력 전류 제한. 이 보호 기능은 대부분의 최신 안정 장치 모델에서 사용할 수 있습니다. 다음과 같이 작동합니다. 출력 전류가 도달하자마자 주어진 값, 입력 전압이 떨어집니다. 출력 전류가 허용 범위 내에 들어오면 전압 공급이 재개됩니다.


정확도 매개변수

→ 리플. 이상적인 조건에서도 특정 "노이즈"가 존재하므로 이를 완전히 제거하는 것은 불가능합니다. 측정 단위는 mV입니다. 때때로 제조업체는 옆에 "rr"을 표시하는데, 이는 최소 음의 피크에서 최대 양의 피크까지 리플 전압의 범위를 의미합니다.


다양한 가격 범주의 여러 조정 가능한 전압 변환기의 작동을 고려하고 비교해 보겠습니다. 간단한 것부터 복잡한 것까지 시작해 보겠습니다.


설명

이 모델은 소형 배터리를 충전하는 데 사용할 수 있는 저렴한 소형 DC-DC 컨버터입니다. 최대 출력 전류: 2.5A이므로 이 컨버터는 20암페어시 이상의 용량을 가진 배터리를 충전하는 데 오랜 시간이 걸립니다.

이 장치는 이를 기반으로 0.8V ~ 20V의 출력 전압과 최대 2A의 출력 전류를 갖는 전원 공급 장치를 조립할 수 있는 초보자에게 가장 적합합니다. 이 경우 조정이 가능합니다. 출력 전압과 출력 전류 모두.

이 안정 장치는 최대 5A를 수용할 수 있지만 실제로는 이 전류 값에서는 방열판이 필요합니다. 방열판이 없으면 안정 장치는 최대 3A를 견딜 수 있습니다.



기능의

XL4005 전압 변환기는 아무것도 "규제"라고 부르지 않습니다. 여러 가지 조정 사항이 있습니다. 가장 중요한 기능 중 하나는 출력 전류를 제한하는 기능입니다. 예를 들어, 출력 전류 제한을 2.5A로 설정할 수 있으며 전류는 이 값에 도달하지 않습니다. 그렇지 않으면 즉시 전압 강하가 발생하기 때문입니다. 이러한 보호는 배터리를 충전할 때 특히 중요합니다.

LED가 있다는 것은 제시된 안정 장치가 충전 목적에 완벽하다는 것을 나타냅니다. 안정기가 전류 제한 모드로 작동할 때, 즉 출력 과부하 보호가 켜졌을 때 켜지는 LED가 있습니다. 하단에는 2개의 LED가 더 있습니다. 하나는 충전이 진행 중일 때 작동하고 다른 하나는 충전이 완료되면 켜집니다.


이것은 선언된 기능과 완전히 일치하는 매우 저렴하고 사용하기 쉬운 모델이라는 점은 주목할 가치가 있습니다.

이제 더 복잡하고 심각한 프로젝트에 적합한 더 비싸고 기능적인 변환기를 살펴보겠습니다.


설명

이 모델은 디지털 제어 기능을 갖춘 조정 가능한 강압 전압 변환기입니다. 효율성이 높은 것이 특징입니다. 디지털 제어는 버튼을 사용하여 매개변수를 조정하는 것을 의미합니다. 모듈 자체는 DC-DC 변환기, 디지털 부분용 전원 공급 장치, 측정 부분 및 디지털 부분 등 여러 부분으로 나눌 수 있습니다.


이 장치의 입력 전압은 6V ~ 32V입니다. 출력 전압은 0V ~ 30V에서 조정 가능합니다. 전압 조정 단계는 0.01V입니다. 출력 전류는 0A ~ 6A에서 조정 가능합니다. 조정 단계는 다음과 같습니다. 0.001 A. 변환기 효율은 최대 92%입니다. 변환기의 전선을 고정하기 위해 특수 클램프가 설치됩니다. 또한 보드에는 입력 +, 입력 -, 출력 -, 출력 +라는 비문이 있습니다. 전원 부분은 XL4016E1 PWM 컨트롤러를 기반으로 구축되었습니다. 강력한 10A 다이오드 MBR1060이 사용됩니다. 모든 것은 8비트 마이크로컨트롤러 STM8S003F3에 의해 제어됩니다. 디지털 부분에는 UART 커넥터가 있습니다.


LED

버튼과 표시기 외에도 이 장치에는 3개의 LED가 있습니다.



첫 번째(빨간색, 출력)는 컨버터가 출력에 전압을 공급할 때 켜집니다. 출력 전류 제한이 트리거되면 두 번째 LED(노란색, CC - 정전류)가 켜집니다. 컨버터가 전압 제한 모드에 들어가면 세 번째 LED(녹색, CV - 정전압)가 켜집니다.

통제 수단
컨트롤은 4개의 버튼으로 표시됩니다.




오른쪽에서 왼쪽으로 보면 첫 번째 버튼은 "OK", 두 번째 버튼은 "위", 세 번째 버튼은 "아래", 네 번째 버튼은 "SET"입니다.

변환기는 메뉴로 들어가는 "확인"버튼을 눌러 시작됩니다. "확인" 버튼을 놓지 않으면 숫자가 0-1-2로 어떻게 변경되는지 확인할 수 있습니다. 이 변환기에는 세 가지 프로그램이 있습니다.

 프로그램 "0": 입력에 전압이 적용된 직후 출력에서 ​​전원이 켜집니다.
프로그램 "1": 필요한 매개변수를 저장할 수 있습니다.
프로그램 "2": 전원을 켠 후 자동으로 매개변수를 표시합니다.
원하는 프로그램을 선택하려면 원하는 번호가 표시되는 순간 "확인" 버튼을 놓아야 합니다.
이 장치는 전압을 비교적 정확하게 표시합니다. 전압 +/-0.035V, 전류 +/- 0.006A에서 오류가 발생할 수 있습니다. 버튼을 한 번 누르거나 길게 눌러 조정합니다.

현재 전류 매개변수를 표시하는 것이 가능합니다. 다시 “OK” 버튼을 누르면 표시등에 전원이 표시됩니다. 다시 “확인” 버튼을 누르면 컨버터가 준 용량을 확인할 수 있습니다.

이 변환기는 정확하고 강력하며 심각한 작업에도 잘 대처합니다.
전압 변환기를 선택하는 방법

오늘날 시장에는 다양한 DC-DC 컨버터 모델이 많이 나와 있습니다. 그 중 가장 인기있는 것은 펄스 변환기입니다. 그러나 그들의 선택은 너무 커서 혼란스러워지기 쉽습니다. 특별히 주의해야 할 점은 무엇인가요?

♦ 효율성 및 온도 범위

일부 변환기는 제대로 작동하고 명시된 전력을 달성하려면 방열판이 필요합니다. 그렇지 않으면 장치가 작동할 수 있지만 효율성이 떨어집니다. 원칙적으로 성실한 판매자는 이 점을 메모와 각주에 표시하므로 무시해서는 안 됩니다.


♦ 표면 실장 컨버터의 납땜 온도

이 정보일반적으로 기술 문서에 표시되어 있습니다.일반 마이크로 회로는 최대 280°C의 온도를 견뎌야 하지만 이 점을 명확히 하는 것이 좋습니다.


♦ 변환기 크기

작은 변환기는 매우 높은 전력을 가질 수 없습니다. 현대 기술은 계속 발전하고 있지만 그 능력은 무한하지 않습니다. 컨버터는 부품을 시원하게 유지하고 부하를 견디기 위해 특정 치수가 필요합니다.


오늘날에는 표시가 있거나 없고, 추가 기능과 프로그램이 있거나 없는 다양한 소형 조정 가능한 변환기가 엄청나게 많이 있습니다. 이러한 DC-DC 컨버터는 개발자의 상상력에 따라 다양한 용도로 사용될 수 있다. 현대 기술성능, 정확성, 소형 크기 및 합리적인 가격을 결합할 수 있습니다.


LM2596은 스위칭 벅 조정 가능 DC 전압 레귤레이터입니다. 효율성이 높습니다. 선형 안정기의 모듈과 비교할 때 발열이 적습니다. 전원 공급 장치는 다양한 장치에 사용될 수 있습니다. 의심할 여지 없는 장점은 눈에 띄는 입력 전압 범위에서의 작동을 포함합니다. 높은 효율과 함께 DC-DC LM2596을 화학 전류 소스와 직렬로 연결할 때 좋은 결과를 제공합니다. 태양 전지 패널또는 풍력 발전기.

DC-DC LM2596 변환기에 변압기, 정류기 및 필터를 추가하면 전원 공급 장치를 얻을 수 있습니다. 안정기 입력 전압은 출력 전압보다 최소 1.5V 커야 하며, DC-DC LM2596의 전력 소비가 10W를 초과하는 경우 냉각 수단을 사용해야 합니다.

나사용 장착 구멍이 제공됩니다. 터미널 블록이 없으므로 전선을 납땜해야 합니다. 칩 아래에는 보드 뒷면의 추가 열 제거를 위해 금속화 구멍이 있습니다.

LM2596 변환기 사양

  • 변환 효율(COP): 최대 92%
  • 스위칭 주파수: 150kHz
  • 작동 온도: -40 ~ + 85 °C
  • 입력 전압 변경이 출력 레벨에 미치는 영향: ±0.5%
  • 설정전압을 정밀하게 유지: ±2.5%
  • 입력 전압: 3~40V
  • 출력 전압: 1.5-35V(조정 가능)
  • 출력 전류: 공칭 최대 1A, 1~2A 발열이 눈에 띄게 증가, 최대 3A(추가 라디에이터 필요)
  • 크기: 45x20x14mm

LM2596 변환기의 개략도

일부 모듈에서는 보호 다이오드 D1이 입력에서 역병렬로 연결되지만 이 경우 극성이 바뀌면 소손될 퓨즈를 입력에 연결하는 것을 잊지 마십시오. 출력.

입력에 다이오드 D1(SS34, SS54)을 직접 연결하는 옵션이 있으며 일반적으로 쇼트키 다이오드입니다. 이 다이오드는 접합부에서 매우 낮은 순방향 전압 강하(0.2-0.4V)와 매우 빠른 속도라는 두 가지 긍정적인 특성을 갖습니다. .

그러나 LM2596을 기반으로 한 저렴한 모듈에는 보호 다이오드가 없습니다. 한편으로는 입력에서 극성을 뒤집어 실수로 변환기를 종료할 수 있기 때문에 이것은 마이너스이고 다른 한편으로는 이것은 플러스입니다. 일부 전압은 다이오드 전체에서 떨어지고 높은 전류에서 가열됩니다.

컨버터는 매우 간단하게 연결되며 모듈 접점 +IN, –IN(각각 플러스 및 마이너스)에 불안정한 전압이 공급되고 보드 접점 +OUT, -OUT에서 출력 전압이 제거됩니다.

뒷면에는 변환이 진행되는 방향을 나타내는 화살표가 있습니다.

사진 갤러리














아마 많은 사람들이 내 서사시를 기억할 것입니다. 실험실 블록영양물 섭취.
그러나 나는 비슷한 것, 단지 더 간단하고 더 싼 것을 반복적으로 요청 받았습니다.
이번 리뷰에서는 간단한 조절형 전원 공급 장치의 대체 버전을 보여 주기로 결정했습니다.
들어오세요. 재미있을 것 같아요.

이 리뷰를 오랫동안 미루었고 시간이 없었지만 마침내 완료했습니다.
이 전원 공급 장치는 와 약간 다른 특성을 가지고 있습니다.
전원 공급 장치의 기본은 디지털 제어 기능이 있는 DC-DC 스텝다운 컨버터 보드입니다.
그러나 모든 것에는 시간이 있으며 이제는 실제로 몇 장의 표준 사진이 있습니다.
스카프는 담배 한 갑보다 그리 크지 않은 작은 상자에 담겨 도착했습니다.

그 안에는 두 개의 봉지(뾰루지와 정전기 방지)에 이번 리뷰의 주인공인 컨버터 보드가 들어 있었습니다.

보드는 매우 단순한 디자인, 전원 섹션 및 프로세서가 있는 작은 보드(이 보드는 덜 강력한 다른 변환기의 보드와 유사함), 제어 버튼 및 표시기를 갖추고 있습니다.

이 보드의 특징
입력 전압 - 6~32볼트
출력 전압 - 0-30볼트
출력 전류 - 0-8A
전압 설정/표시의 최소 분해능 - 0.01V
현재 설치/디스플레이의 최소 이산성 - 0.001A
이 보드는 부하와 전력으로 전달되는 정전 용량도 측정할 수 있습니다.
지침에 지정된 변환 주파수는 컨트롤러 데이터 시트에 따르면 150KHz입니다. 측정된 300KHz는 약 270KHz이며 이는 데이터 시트에 표시된 매개 변수에 눈에 띄게 더 가깝습니다.

메인 보드에는 전력 요소, PWM 컨트롤러, 전력 다이오드 및 인덕터, 필터 커패시터(470μF x 50V), PWM 로직 및 연산 증폭기 전원 공급 장치 컨트롤러, 연산 증폭기, 전류 분류기, 입력 및 출력이 포함되어 있습니다. 터미널 블록.

뒷면에는 사실상 아무것도 없으며 단지 몇 개의 파워 트랙만 있습니다.

추가 보드에는 프로세서, 로직 칩, 보드 전원 공급을 위한 3.3V 안정 장치, 표시기 및 제어 버튼이 포함되어 있습니다.
프로세서 -
로직 - 2개
전력 안정기 -

파워 보드에는 2개의 연산 증폭기가 설치되어 있습니다. (ZXY60xx에도 동일한 연산 증폭기가 설치되어 있습니다.)
조정 보드 자체의 PWM 전력 컨트롤러

마이크로 회로는 전력 PWM 컨트롤러 역할을 합니다. 데이터시트에 따르면 이는 12A PWM 컨트롤러이므로 여기서는 최대 용량으로 작동하지 않는다는 점은 좋은 소식입니다. 그러나 입력 전압을 초과하지 않는 것이 위험할 수 있으므로 고려해볼 가치가 있습니다.
보드 설명에는 최대 입력 전압이 32V로 나와 있으며 컨트롤러의 한계는 35V입니다.
보다 강력한 변환기는 강력한 전계 효과 트랜지스터를 제어하는 ​​저전류 컨트롤러를 사용하며, 여기서는 이 모든 것이 하나의 강력한 PWM 컨트롤러로 수행됩니다.
사진을 잘 못 찍어서 죄송합니다.

인터넷에서 찾은 지침에는 일부 매개변수를 변경할 수 있는 서비스 모드로 들어가는 방법이 설명되어 있습니다. 서비스 모드로 들어가려면 OK 버튼을 누른 상태에서 전원을 켜야 하며, 0~2의 숫자가 화면에 순차적으로 켜지고, 설정을 전환하려면 해당 숫자가 표시된 상태에서 버튼을 놓아야 합니다.
0 - 보드에 전원이 공급될 때 출력에 자동으로 전압 공급을 활성화합니다.
1 - 고급 모드를 활성화하여 전류 및 전압뿐만 아니라 부하 및 출력 전력으로 전달된 정전 용량도 표시합니다.
2 - 화면이나 수동에 표시되는 측정값을 자동으로 선택합니다.

또한 지침에는 보드가 전류 및 전압 설정에 대한 제한을 설정할 수 있고 설정 메모리가 있기 때문에 설정을 기억하는 예가 있지만 더 이상 이 정글에 들어 가지 않았습니다.
또한 보드에 있는 UART 커넥터의 접점도 건드리지 않았습니다. 거기에 뭔가가 있어도 이 보드에 대한 프로그램을 찾을 수 없었기 때문입니다.

요약.
찬성.
1. 매우 풍부한 가능성 - 전류 및 전압 설정 및 측정, 커패시턴스 및 전력 측정, 출력에 자동으로 전압을 공급하는 모드 존재.
2. 출력 전압 및 전류 범위는 대부분의 아마추어 애플리케이션에 충분합니다.
3. 솜씨가 그다지 좋지는 않지만 눈에 띄는 결함은 없습니다.
4. 구성 요소는 예비, 선언된 8에서 12A의 PWM, 입력 및 출력에서 ​​50V의 커패시터, 명시된 32V로 설치됩니다.

마이너스
1. 화면이 매우 불편합니다. 예를 들어 1개의 매개변수만 표시할 수 있습니다.
0.000 - 현재
00.00 - 전압
P00.0 - 전원
C00.0 - 용량.
마지막 두 매개변수의 경우 점이 부동입니다.
2. 첫 번째 점에 따르면 컨트롤이 상당히 불편합니다. 발코더가 매우 도움이 될 것입니다.

내 의견.
간단한 조절형 전원 공급 장치를 구축하기에는 꽤 괜찮은 보드이지만 기성 전원 공급 장치를 사용하는 것이 더 좋고 쉽습니다.
리뷰가 마음에 들었습니다 +123 +268

선형 및 스위칭 전원 공급 장치

기본부터 시작해 보겠습니다. 컴퓨터의 전원 공급 장치는 세 가지 기능을 수행합니다. 먼저, 가정용 전원의 교류를 직류로 변환해야 합니다. 전원 공급 장치의 두 번째 임무는 컴퓨터 전자 장치에 과도한 110-230V의 전압을 개별 PC 구성 요소의 전력 변환기에 필요한 표준 값(12V, 5V 및 3.3V)으로 줄이는 것입니다. (나중에 이야기할 음의 전압도 마찬가지입니다) . 마지막으로 전원 공급 장치는 전압 안정기 역할을 합니다.

위의 기능을 수행하는 전원 공급 장치에는 선형 및 스위칭이라는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 가장 간단한 선형 전원 공급 장치는 교류 전압을 필요한 값으로 감소시킨 다음 다이오드 브리지를 통해 전류를 정류하는 변압기를 기반으로 합니다.

그러나 전원 공급 장치는 출력 전압을 안정화해야 하는데, 이는 가정용 네트워크의 전압 불안정과 부하 전류 증가에 따른 전압 강하로 인해 발생합니다.

전압 강하를 보상하기 위해 선형 전원 공급 장치에서는 초과 전력을 제공하도록 변압기 매개변수가 계산됩니다. 그런 다음 고전류에서는 부하에서 필요한 전압이 관찰됩니다. 그러나 페이로드의 낮은 전류에서 보상 수단 없이 발생하는 전압 증가도 허용되지 않습니다. 회로에 쓸모 없는 부하를 포함시켜 과도한 전압을 제거합니다. 가장 간단한 경우 이는 제너 다이오드를 통해 연결된 저항기 또는 트랜지스터입니다. 고급 버전에서는 트랜지스터가 비교기가 있는 미세 회로로 제어됩니다. 그러나 초과 전력은 단순히 열로 소산되어 장치의 효율성에 부정적인 영향을 미칩니다.

스위칭 전원 공급 장치 회로에는 이미 존재하는 입력 전압과 부하 저항이라는 두 가지 변수 외에 출력 전압에 따라 달라지는 변수가 하나 더 나타납니다. 펄스 폭 변조(PWM) 모드에서 마이크로컨트롤러에 의해 제어되는 부하(우리가 관심 있는 경우 트랜지스터)와 직렬로 연결된 스위치가 있습니다. 기간과 관련하여 트랜지스터의 개방 상태 지속 시간이 길수록(이 매개변수를 듀티 사이클이라고 하며 러시아어 용어에서는 역값이 사용됩니다 - 듀티 사이클) 출력 전압이 높아집니다. 스위치가 있기 때문에 스위칭 전원 공급 장치를 SMPS(스위치 모드 전원 공급 장치)라고도 합니다.

닫힌 트랜지스터를 통해 전류가 흐르지 않으며 열린 트랜지스터의 저항은 이상적으로 무시할 수 있습니다. 실제로 개방형 트랜지스터는 저항을 가지며 일부 전력을 열로 소산합니다. 또한 트랜지스터 상태 간 전환이 완벽하게 분리되지는 않습니다. 그럼에도 불구하고 펄스 전류원의 효율은 90%를 초과할 수 있는 반면, 안정기를 갖춘 선형 전원 공급 장치의 효율은 기껏해야 50%에 이릅니다.

스위칭 전원 공급 장치의 또 다른 장점은 동일한 전력의 선형 전원 공급 장치에 비해 변압기의 크기와 무게가 근본적으로 감소한다는 것입니다. 변압기의 1차 권선에서 교류 주파수가 높을수록 필요한 코어 크기와 권선 수가 작아지는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 회로의 주요 트랜지스터는 변압기 뒤가 아닌 앞에 배치되며 전압 안정화 외에도 고주파 교류를 생성하는 데 사용됩니다 (컴퓨터 전원 공급 장치의 경우 30 ~ 100kHz 이상이며 일반적으로 약 60kHz). 50-60Hz의 전원 공급 주파수에서 작동하는 변압기는 표준 컴퓨터에 필요한 전력에 비해 수십 배 더 큽니다.

오늘날 선형 전원 공급 장치는 스위칭 전원 공급 장치에 필요한 상대적으로 복잡한 전자 장치가 변압기에 비해 더 민감한 비용 항목을 구성하는 저전력 애플리케이션의 경우 주로 사용됩니다. 예를 들어 기타 효과 페달에 사용되는 9V 전원 공급 장치와 게임 콘솔기타 그러나 스마트폰 충전기는 이미 완전히 펄스화되어 있으며 여기서 비용은 정당합니다. 출력에서 전압 리플의 진폭이 상당히 낮기 때문에 이러한 품질이 요구되는 영역에서는 선형 전원 공급 장치도 사용됩니다.

⇡ ATX 전원 공급 장치의 일반 다이어그램

데스크톱 컴퓨터의 전원 공급 장치는 스위칭 전원 공급 장치로, 입력에는 110/230 V, 50-60Hz 매개변수의 가정용 전압이 공급되고 출력에는 여러 개의 DC 라인이 있으며 그 중 주요 라인은 정격입니다. 12, 5 및 3.3V 또한 전원 공급 장치는 ISA 버스에 필요한 -12V의 전압을 제공하고 경우에 따라 -5V의 전압도 제공합니다. 그러나 후자는 ISA 자체에 대한 지원 종료로 인해 어느 시점에서 ATX 표준에서 제외되었습니다.

위에 제시된 표준 스위칭 전원 공급 장치의 단순화된 다이어그램에서는 4개의 주요 단계를 구분할 수 있습니다. 동일한 순서로 리뷰에서 전원 공급 장치의 구성 요소를 고려합니다.

  1. EMI 필터 - 전자기 간섭(RFI 필터);
  2. 1차 회로 - 입력 정류기(정류기), 주요 트랜지스터(스위처), 변압기의 1차 권선에 고주파 교류 전류를 생성합니다.
  3. 주 변압기;
  4. 2차 회로 - 변압기 2차 권선의 전류 정류기(정류기), 출력에서 ​​필터를 평활화(필터링)합니다.

⇡ EMF 필터

전원 공급 장치 입력의 필터는 두 가지 유형의 전자기 간섭을 억제하는 데 사용됩니다. 차동(차동 모드) - 간섭 전류가 전력선에서 서로 다른 방향으로 흐르는 경우, 공통 모드(공통 모드) - 전류가 흐르는 경우 한 방향으로 흐릅니다.

부하와 병렬로 연결된 커패시터 CX(위 사진의 큰 노란색 필름 커패시터)에 의해 차동 노이즈가 억제됩니다. 때때로 동일한 기능을 수행하는 초크가 각 와이어에 추가로 부착됩니다(다이어그램에는 없음).

공통 모드 필터는 CY 커패시터(사진에서 파란색 물방울 모양의 세라믹 커패시터)로 구성되며 공통 지점에서 전원 선을 접지에 연결하는 등의 작업을 수행합니다. 두 권선의 전류가 동일한 방향으로 흐르는 공통 모드 초크(다이어그램의 LF1)는 공통 모드 간섭에 대한 저항을 생성합니다.

저렴한 모델에서는 설치됩니다. 최소 세트필터 부품, 더 비싼 부품에서는 설명된 회로가 반복되는(전체 또는 일부) 링크를 형성합니다. 과거에는 EMI 필터가 전혀 없는 전원 공급 장치를 보는 것이 드문 일이 아니었습니다. 이제 이것은 다소 흥미로운 예외입니다. 비록 매우 저렴한 전원 공급 장치를 구입하더라도 여전히 놀라운 일에 직면할 수 있습니다. 결과적으로 컴퓨터 자체뿐만 아니라 가정용 네트워크에 연결된 다른 장비(스위칭 전원 공급 장치)도 강력한 간섭 원인이 됩니다.

좋은 전원 공급 장치의 필터 영역에서는 장치 자체 또는 소유자를 손상으로부터 보호하는 여러 부품을 찾을 수 있습니다. 거의 항상 단락 보호를 위한 간단한 퓨즈(다이어그램의 F1)가 있습니다. 퓨즈가 작동하면 보호 대상은 더 이상 전원 공급 장치가 아닙니다. 단락이 발생하면 주요 트랜지스터가 이미 파손되었음을 의미하며 최소한 전기 배선에 불이 붙는 것을 방지하는 것이 중요합니다. 전원 공급 장치의 퓨즈가 갑자기 끊어지면 새 퓨즈로 교체하는 것은 의미가 없습니다.

이에 대해 별도의 보호가 제공됩니다. 단기배리스터(MOV - Metal Oxide Varistor)를 사용하여 서지를 발생시킵니다. 그러나 컴퓨터 전원 공급 장치의 장기간 전압 상승을 방지할 수 있는 방법은 없습니다. 이 기능은 내부에 자체 변압기가 있는 외부 안정기에 의해 수행됩니다.

정류기 뒤의 PFC 회로에 있는 커패시터는 전원이 차단된 후에도 상당한 전하를 유지할 수 있습니다. 부주의한 사람이 전원 커넥터에 손가락을 집어넣는 경우 감전을 방지하기 위해 전선 사이에 고가의 방전 저항기(블리더 저항기)가 설치되어 있습니다. 보다 정교한 버전 - 장치 작동 시 전하 누출을 방지하는 제어 회로가 포함되어 있습니다.

그건 그렇고, PC 전원 공급 장치 (및 모니터 전원 공급 장치 및 거의 모든 장치)에 필터가 있습니다. 컴퓨터 장비거기에도 있습니다) 별도의 " 네트워크 필터"일반적으로 일반 연장 코드 대신 아무 소용이 없습니다. 그 안에는 모든 것이 동일합니다. 어떤 경우에도 유일한 조건은 접지가 있는 일반적인 3핀 배선입니다. 그렇지 않으면 접지에 연결된 CY 커패시터가 해당 기능을 수행할 수 없습니다.

⇡ 입력 정류기

필터 이후에 교류는 다이오드 브리지를 사용하여 직류로 변환되며 일반적으로 공통 하우징에 조립된 형태입니다. 브리지 냉각을 위한 별도의 라디에이터를 적극 환영합니다. 4개의 개별 다이오드로 조립된 브리지는 저렴한 전원 공급 장치의 특징입니다. 또한 브리지가 전원 공급 장치 자체의 전력과 일치하는지 확인하기 위해 브리지가 어떤 전류에 맞게 설계되었는지 물어볼 수도 있습니다. 일반적으로 이 매개변수에는 충분한 여유가 있습니다.

⇡ 활성 PFC 블록

선형 부하가 있는 AC 회로(예: 백열전구 또는 전기 스토브)에서 전류 흐름은 전압과 동일한 사인파를 따릅니다. 그러나 스위칭 전원 공급 장치와 같이 입력 정류기가 있는 장치의 경우에는 그렇지 않습니다. 전원 공급 장치는 정류기의 평활 커패시터가 재충전될 때 전압 사인파의 피크(즉, 최대 순시 전압)와 거의 일치하는 짧은 펄스로 전류를 전달합니다.

왜곡된 전류 신호는 주어진 진폭(선형 부하에서 발생하는 이상적인 신호)의 정현파의 합으로 여러 고조파 진동으로 분해됩니다.

수행하는 데 사용되는 전력 유용한 일(실제로 PC 구성 요소의 발열)은 전원 공급 장치의 특성에 표시되며 활성이라고 합니다. 전류의 고조파 진동에 의해 생성된 나머지 전력을 반응성이라고 합니다. 유용한 작업을 생성하지는 않지만 전선을 가열하고 변압기 및 기타 전력 장비에 부하를 생성합니다.

무효전력과 유효전력의 벡터합을 피상전력이라고 합니다. 그리고 총 전력에 대한 유효 전력의 비율을 역률이라고 합니다. 효율성과 혼동하지 마세요!

스위칭 전원 공급 장치는 초기에 약 0.7의 다소 낮은 역률을 갖습니다. 개인 소비자의 경우 UPS를 사용하지 않는 한 무효 전력은 문제가되지 않습니다 (다행히도 전기 계량기에서는 고려되지 않습니다). 무정전 전원 공급 장치는 부하의 전체 전력을 담당합니다. 사무실이나 도시 네트워크 규모에서는 전원 스위칭으로 인해 발생하는 과잉 무효전력으로 인해 이미 전원 품질이 크게 저하되고 비용이 발생하므로 적극적으로 대처하고 있습니다.

특히 대부분의 컴퓨터 전원 공급 장치에는 활성 역률 보정(Active PFC) 회로가 장착되어 있습니다. 활성 PFC가 있는 장치는 정류기 뒤에 설치된 단일 대형 커패시터와 인덕터로 쉽게 식별됩니다. 본질적으로 Active PFC는 약 400V의 전압으로 커패시터의 일정한 전하를 유지하는 또 다른 펄스 변환기입니다. 이 경우 공급 네트워크의 전류는 짧은 펄스로 소비되며 그 폭은 신호가 선택되도록 선택됩니다 선형 부하를 시뮬레이션하는 데 필요한 사인파로 근사화됩니다. 전류 소비 신호를 정현파 전압과 동기화하기 위해 PFC 컨트롤러에는 특수 논리가 있습니다.

능동 PFC 회로에는 하나 또는 두 개의 주요 트랜지스터와 강력한 다이오드가 포함되어 있으며, 이는 주 전원 공급 장치 변환기의 주요 트랜지스터와 동일한 방열판에 배치됩니다. 원칙적으로 메인 컨버터 키의 PWM 컨트롤러와 Active PFC 키는 하나의 칩(PWM/PFC 콤보)입니다.

액티브 PFC를 갖춘 스위칭 전원 공급 장치의 역률은 0.95 이상에 이릅니다. 또한 한 가지 추가 장점도 있습니다. 즉, 110/230V 주전원 스위치와 전원 공급 장치 내부에 해당하는 전압 배압기가 필요하지 않습니다. 대부분의 PFC 회로는 85V ~ 265V의 전압을 처리합니다. 또한 단기 전압 강하에 대한 전원 공급 장치의 감도가 감소합니다.

그런데 능동형 PFC 보정 외에도 고인덕턴스 인덕터를 부하와 직렬로 설치하는 수동형 보정도 있습니다. 효율성이 낮기 때문에 최신 전원 공급 장치에서는 이를 찾아보기 어려울 것입니다.

⇡ 메인 컨버터

절연 토폴로지(변압기 포함)의 모든 펄스 전원 공급 장치에 대한 일반적인 작동 원리는 동일합니다. 즉, 주요 트랜지스터(또는 트랜지스터)가 변압기의 1차 권선에 교류 전류를 생성하고 PWM 컨트롤러가 듀티 사이클을 제어합니다. 그들의 전환. 그러나 특정 회로는 주요 트랜지스터 및 기타 요소의 수와 효율성, 신호 형태, 잡음 등의 질적 특성이 모두 다릅니다. 그러나 여기서는 집중할 가치가 있는 특정 구현에 너무 많은 것이 의존합니다. 관심 있는 분들을 위해 부품 구성에 따라 특정 장치에서 이를 식별할 수 있는 일련의 다이어그램과 표를 제공합니다.

트랜지스터 다이오드 커패시터 변압기 기본 다리
단일 트랜지스터 순방향 1 1 1 4
2 2 0 2
2 0 2 2
4 0 0 2
2 0 0 3

나열된 토폴로지 외에도 고가의 전원 공급 장치에는 추가 대형 인덕터(또는 두 개)와 진동 회로를 형성하는 커패시터로 쉽게 식별되는 공진 버전의 하프 브리지가 있습니다.

단일 트랜지스터 순방향

⇡ 2차 회로

2차 회로는 변압기의 2차 권선 뒤에 오는 모든 것입니다. 대부분의 최신 전원 공급 장치에서 변압기에는 두 개의 권선이 있습니다. 그 중 하나에서 12V가 제거되고 다른 하나에서 5V가 제거됩니다. 전류는 먼저 두 개의 쇼트키 다이오드 어셈블리를 사용하여 정류됩니다(버스당 하나 이상(가장 높은 위치)). 로드된 버스 - 12V - 강력한 전원 공급 장치에는 4개의 어셈블리가 있습니다. 효율성 측면에서 더 효율적인 것은 다이오드 대신 전계 효과 트랜지스터를 사용하는 동기식 정류기입니다. 그러나 이는 80 PLUS Platinum 인증을 획득한 고급스럽고 값비싼 전원 공급 장치의 특권입니다.

3.3V 레일은 일반적으로 5V 레일과 동일한 권선에서 구동되며, 포화 인덕터(Mag Amp)를 사용하여 전압만 강압됩니다. 3.3V 전압용 변압기의 특수 권선은 이국적인 옵션입니다. 현재 ATX 표준의 음전압 중 -12V만 남으며 이는 별도의 저전류 다이오드를 통해 12V 버스 아래의 2차 권선에서 제거됩니다.

컨버터 키의 PWM 제어는 변압기의 1차 권선의 전압을 변경하므로 모든 2차 권선의 전압을 동시에 변경합니다. 동시에 컴퓨터의 전류 소비는 전원 공급 버스 간에 고르게 분배되지 않습니다. 최신 하드웨어에서 가장 많이 로드되는 버스는 12V입니다.

서로 다른 버스의 전압을 별도로 안정화하려면 추가 조치가 필요합니다. 고전적인 방법은 그룹 안정화 초크를 사용하는 것입니다. 3개의 메인 버스가 권선을 통과하므로 한 버스의 전류가 증가하면 다른 버스의 전압은 떨어집니다. 12V 버스의 전류가 증가했고 전압 강하를 방지하기 위해 PWM 컨트롤러가 주요 트랜지스터의 듀티 사이클을 줄였다고 가정해 보겠습니다. 결과적으로 5V 버스의 전압은 허용 한계를 초과할 수 있었지만 그룹 안정화 초크에 의해 억제되었습니다.

3.3V 버스의 전압은 또 다른 포화 인덕터에 의해 추가로 조정됩니다.

고급 버전은 포화 초크로 인해 5V 및 12V 버스의 별도 안정화를 제공하지만 이제 이 설계는 값비싼 고품질 전원 공급 장치의 DC-DC 컨버터로 대체되었습니다. 후자의 경우 변압기에는 12V 전압의 단일 2차 권선이 있으며 DC-DC 변환기 덕분에 5V 및 3.3V의 전압이 얻어집니다. 이 방법은 전압 안정성에 가장 유리합니다.

출력 필터

각 버스의 마지막 단계는 주요 트랜지스터로 인해 발생하는 전압 리플을 완화하는 필터입니다. 또한 주파수가 공급 네트워크 주파수의 두 배인 입력 정류기의 맥동은 전원 공급 장치의 2차 회로에 어느 정도 침투합니다.

리플 필터에는 초크와 대형 커패시터가 포함됩니다. 고품질 전원 공급 장치는 최소 2,000uF의 커패시턴스를 특징으로 하지만 저렴한 모델 제조업체는 예를 들어 공칭 값의 절반과 같이 커패시터를 설치할 때 리플 진폭에 필연적으로 영향을 미치는 절약을 위한 여유 공간이 있습니다.

⇡ 대기전력 +5VSB

PC 절전 모드를 가능하게 하고 항상 켜져 있어야 하는 모든 장치의 작동을 보장하는 5V 대기 전압 소스를 언급하지 않으면 전원 공급 장치 구성 요소에 대한 설명이 불완전합니다. "업무실"은 저전력 변압기가 있는 별도의 펄스 변환기로 전원을 공급받습니다. 일부 전원 공급 장치에는 회로에 사용되는 세 번째 변압기도 있습니다. 피드백메인 컨버터의 1차 회로에서 PWM 컨트롤러를 분리합니다. 다른 경우에는 이 기능이 옵토커플러(하나의 패키지에 있는 LED와 포토트랜지스터)에 의해 수행됩니다.

⇡ 전원 공급 장치 테스트 방법론

전원 공급 장치의 주요 매개 변수 중 하나는 소위 말하는 전압 안정성입니다. 교차 부하 특성. KNH는 12V 버스의 전류 또는 전력이 한 축에 표시되고, 3.3 및 5V 버스의 총 전류 또는 전력이 다른 축에 표시되는 다이어그램입니다. 다른 의미두 변수 모두 특정 버스의 공칭 값과의 전압 편차를 결정합니다. 따라서 우리는 12V 버스용과 5/3.3V 버스용의 두 가지 KNH를 발행합니다.

점의 색상은 편차의 백분율을 나타냅니다.

  • 녹색: 1% 이하;
  • 밝은 녹색: ≤ 2%;
  • 노란색: 3% 이하;
  • 주황색: ≤ 4%;
  • 빨간색: 5% 이하.
  • 흰색: > 5%(ATX 표준에서는 허용되지 않음)

KNH를 얻으려면 강력한 전계 효과 트랜지스터에서 열을 발산하여 부하를 생성하는 맞춤형 전원 공급 장치 테스트 벤치가 사용됩니다.

똑같이 중요한 또 다른 테스트는 전원 공급 장치 출력의 리플 진폭을 확인하는 것입니다. ATX 표준은 12V 버스의 경우 120mV, 5V 버스의 경우 50mV 이내의 리플을 허용합니다. 고주파 리플(메인 컨버터 스위치 주파수의 두 배)과 저주파(메인 컨버터 스위치 주파수의 두 배)가 구분됩니다. 공급망의 주파수).

우리는 Hantek DSO-6022BE USB 오실로스코프를 사용하여 이 매개변수를 측정합니다. 최대 하중사양에 지정된 전원 공급 장치에서. 아래 오실로그램에서 녹색 그래프는 12V 버스에 해당하고 노란색 그래프는 5V에 해당합니다. 잔물결이 정상 한계 내에 있고 여유가 있는 것을 볼 수 있습니다.

비교를 위해 오래된 컴퓨터의 전원 공급 장치 출력에서 ​​발생하는 잔물결 사진을 제시합니다. 이 블록은 처음에는 좋지 않았지만 시간이 지나도 확실히 개선되지 않았습니다. 저주파 리플의 크기로 판단하면(화면의 진동에 맞게 전압 스윕 분할이 50mV로 증가함) 입력의 평활 커패시터를 이미 사용할 수 없게 되었습니다. 5V 버스의 고주파수 리플은 허용 가능한 50mV 직전에 있습니다.

다음 테스트는 정격 전력의 10~100% 부하에서 장치의 효율을 결정합니다(가정용 전력계를 사용하여 측정된 입력 전력과 출력 전력을 비교하여). 비교를 위해 그래프는 다양한 80 PLUS 카테고리에 대한 기준을 보여줍니다. 그러나 요즘에는 이것이 큰 관심을 불러일으키지 않습니다. 그래프는 최고급 Corsair PSU의 결과를 매우 저렴한 Antec과 비교한 것으로, 그 차이는 그리 크지 않습니다.

사용자에게 더욱 시급한 문제는 내장 팬에서 발생하는 소음입니다. 윙윙거리는 전원 공급 장치 테스트 스탠드 근처에서 직접 측정하는 것은 불가능하므로 레이저 회전 속도계를 사용하여 임펠러의 회전 속도를 10~100%의 출력으로 측정합니다. 아래 그래프는 이 전원 공급 장치의 부하가 낮을 때 135mm 팬이 낮은 속도를 유지하고 거의 소리가 들리지 않음을 보여줍니다. 최대 부하에서는 소음이 이미 감지될 수 있지만 수준은 여전히 ​​허용 가능한 수준입니다.

스위칭 전원 공급 장치는 기존 선형 전원 공급 장치보다 더 높은 효율을 제공합니다. 전압을 높이거나 낮추거나 반전시킬 수 있습니다. 일부 장치는 입력 전압에서 출력 전압을 분리합니다.

DC DC 컨버터의 일반 개념

트랜스포머 전원에 사용되는 리니어 레귤레이터는 트랜지스터 등의 회로소자에 과잉전압이 쌓이는 덕분에 일정한 출력전압을 유지한다. 제어 시스템은 출력 전압을 지속적으로 모니터링하고 이 요소 전체의 전압 강하를 수정합니다.

선형 안정 장치에는 몇 가지 장점이 있습니다.

  • 간섭 없음;
  • 가격이 저렴하고 조작이 간편합니다.

그러나 이러한 장치에는 단점이 없는 것은 아닙니다.

  • 초과 전압은 열로 변환됩니다.
  • 전압을 높이는 방법은 없습니다.

펄스형 DC-DC 변환기는 코일과 커패시터를 사용하여 한 전압 레벨을 다른 전압 레벨로 변환하고, 일시적으로 에너지를 저장하고 최종 원하는 신호 레벨을 얻는 방식으로 방전할 수 있는 회로입니다.

펄스 변환기의 작동 원리

많은 변환기 작동의 기본은 자기 유도 현상입니다. 직류가 흐르는 인덕터가 있다고 가정 해 봅시다. 전류 흐름이 갑자기 중단되면 코일 주위에 유도된 자기장에 자기 유도 EMF가 나타나며 그에 따라 단자에 역극성의 전압이 나타납니다.

중요한!회로의 전류와 스위칭 시간을 제어함으로써 자기 유도 전압을 조정할 수 있습니다.

스위칭 컨버터는 전원에 주기적으로 연결되고 연결이 끊어지는 코일을 포함하는 전자 회로입니다.

  1. 유도 전압이 입력 전압에 추가되면 부스트 변환기가 얻어집니다.
  2. 코일이 켜져서 유도된 전압이 IP 전압에서 차감되면 전압 감소 회로가 발생합니다.

코일에는 주기적 충전이 필요하므로 신호를 필터링하고 일정한 출력 전압을 유지하려면 회로에 커패시터가 필요합니다.

중요한!필터링은 완벽하지 않습니다. 출력 전압은 항상 펄스입니다. 이 노이즈 수준이 지나치게 높으면 마이크로컨트롤러가 정지되는 등 회로 오작동이 발생할 수 있습니다.

펄스 변환기의 매개변수

기초적인 명세서제조업체가 지정한 장치:

  1. 출력 전압. 고정(조정 불가능)하거나 특정 범위 내에서 설정할 수 있습니다. 편차가 발생할 수 있는 경우 제조업체는 해당 한계(예: 5V +/- 0.2V)를 표시해야 합니다.
  2. 최대 출력 전류;
  3. 입력 전압;
  4. 능률. 입력 전력에 대한 출력 전력의 비율로 이해됩니다. 그들 사이의 차이점은 열의 형태로 방출되는 손실입니다. 표시기는 백분율로 표시됩니다. 100%에 가까울수록 좋습니다.

중요한!효율성은 작업 조건에 따라 달라집니다. 따라서 제조업체 카탈로그의 그래프 참고 사항을 주의 깊게 연구해야 합니다. 매우 비싼 컨버터는 다른 공급 전압에서 작동하도록 최적화된 훨씬 저렴한 컨버터보다 매개변수가 더 나쁜 것으로 드러날 수 있습니다.

인버터 유형에 따라 입력 전압은 다음과 같습니다.

  • 회로가 부스트되면 출력보다 낮습니다.
  • 컨버터가 벅인 경우 출력보다 높습니다.
  • 높거나 낮지만 범위(sepic) 내에 있습니다.

부스트 컨버터는 전압을 높여야 할 때 필수적입니다. 장치에 3.6V 리튬 이온 배터리와 5V 전원용으로 설계된 LCD 디스플레이가 있다고 가정해 보겠습니다.

중요한!일반적으로 전압을 높이면 전압을 낮추는 것보다 효율성이 떨어집니다. 따라서 그 반대의 경우보다는 적절한 전압으로 감소되는 고전압 소스를 갖는 것이 더 좋습니다.

세 번째 구성의 경우 입력 전압이 변동될 수 있으며 안정적인 출력 신호를 얻기 위해 회로 자체에서 입력 전압을 높이거나 낮추는 결정을 내립니다. 이 컨버터는 공급 전압이 원하는 전압과 거의 다르지 않은 회로에서 작동하는 데 이상적입니다. 규제 범위는 클 수 있지만. 예를 들어, 입력 - 4-35V, 출력 - 1.23-32V.

전력 손실이 낮기 때문에 dc dc 전압 변환기는 저전압 배터리로 구동되는 회로에 매우 적합합니다. 예를 들어 제어 전자 장치가 5V로 구동되고 액추에이터가 12V 배터리로 구동되는 경우 유용합니다.

제어 전자 장치가 200mA의 전류를 소비한다고 가정하면 전력 소비는 5V x 200mA = 1W가 됩니다. 7805 레귤레이터를 사용하여 전압을 낮추는 경우 배터리에서 소비되는 전력은 12V x 200mA = 2.4W입니다. 수신기가 수용하지 못하는 전력인 1.4W가 열로 변환됩니다. 안정 장치가 상당히 뜨거워집니다.

효율 90%의 펄스 변환기를 사용할 경우 배터리에서 소모되는 전력은 1.11W이다. 손실은 0.11W에 불과합니다. 모듈의 온도는 거의 감지할 수 없을 정도로 상승합니다.

세 가지 유형의 DC DC 변환기 외에도 출력 신호의 극성을 변경하는 반전 유형도 있습니다. 이 회로는 연산 증폭기에 전원을 공급하는 데 필요합니다.

펄스 폭 변조

펄스 폭 변조(PWM)는 부하로 전송되는 에너지의 양을 변경하는 데 사용되는 신호 유형입니다. 아날로그 신호를 에뮬레이션해야 하는 디지털 회로에 널리 사용됩니다.

생성된 펄스는 직사각형이며 상대적인 폭은 주기에 따라 달라질 수 있습니다. 이 비율의 결과를 듀티 사이클이라고 하며 해당 단위는 백분율로 표시됩니다.

D = t/T x 100%, 여기서:

  • D – 듀티 사이클;
  • t - 신호가 양수인 시간
  • T – 기간.

듀티 사이클은 신호의 평균값이 대략적인 전압이 되도록 다양합니다. D의 값을 변경함으로써 거의 모든 펄스 변환기 회로에 사용되는 주요 트랜지스터를 제어할 수 있습니다.

기본 회로는 인덕턴스, 커패시터, 다이오드 및 스위치 트랜지스터로 구성됩니다. 트랜지스터는 고주파수로 신호를 전환하는 역할을 하며 PWM을 사용하여 제어됩니다. 듀티 사이클 D는 트랜지스터의 개방 및 폐쇄 시간을 설정합니다.

  1. 트랜지스터가 켜지면 코일, 부하 저항 및 커패시터를 통해 전류가 흐릅니다. 인덕터와 커패시터에 에너지가 축적되고 전류가 갑자기 증가하는 것이 아니라 점진적으로 증가합니다. 이때 다이오드는 잠겨 있습니다.
  2. 트랜지스터의 제어 매개 변수를 결정하는 주어진 전압 레벨에 도달하면 트랜지스터가 꺼지지만 인덕터의 자기 유도 EMF로 인해 개방형 다이오드의 참여로 형성된 회로를 통해 전류가 흐르기 시작합니다. , 코일의 극성이 바뀌었기 때문입니다. 이 경우 전류는 Uout/L의 비율로 천천히 감소합니다.

트랜지스터 제어를 조정하면 필요한 전압 레벨을 얻을 수 있지만 입력보다 높지는 않습니다.

부스트 컨버터

회로에는 강압 장치와 동일한 요소가 포함되어 있지만 연결이 다릅니다. 트랜지스터의 개방은 여전히 ​​PWM 설정에 의해 제어됩니다.

  1. 트랜지스터가 개방되면 인덕터와 트랜지스터를 통해 전류가 흐릅니다. 코일의 전류는 Vin/L 비율로 증가하고 에너지를 저장합니다. 이 단계에서는 다이오드가 닫혀서 출력 커패시터가 트랜지스터를 통해 방전되는 것을 방지하고 트랜지스터는 부하 저항을 공급합니다.
  2. 전압이 감소하면 작아집니다. 특정 수준제어 신호에 의해 트랜지스터가 꺼집니다. 다이오드가 열리고 출력 커패시터가 재충전됩니다. 입력 전압은 코일에서 생성된 전압에 추가되고 출력 신호는 더 높습니다.
  3. 지정된 전압 한계에 도달하면 사이리스터가 다시 열리고 사이클이 반복됩니다.

SEPIC 변환기에서 회로는 결합된 원리를 기반으로 구축됩니다. 또 다른 인덕터와 커패시터가 설치됩니다. 구성 요소 L1과 C2는 전압을 높이는 역할을 하고, L2와 C1 구성 요소는 전압을 낮추는 역할을 합니다.

갈바닉 절연을 갖춘 전압 변환기

절연 DC DC 컨버터는 전력 감지, 산업용 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC), 절연 양극 트랜지스터(IGBT) 전원 공급 장치 등을 포함한 광범위한 응용 분야에 필요합니다. 이러한 변환기는 갈바닉 절연을 제공하고 안전성과 잡음 내성을 향상시키는 데 사용됩니다.

출력 전압 조정의 정확성에 따라,직류 직류 갈바닉 절연 컨버터세 가지 범주로 나뉩니다.

  • 조절할 수 있는;
  • 규제되지 않은;
  • 반조절 가능.

이러한 장치의 경우 입력 회로는 출력 회로와 격리되어 있습니다. 순방향 변환기의 가장 간단한 회로에는 두 개의 분리된 회로가 있습니다. 하나에는 주요 트랜지스터와 변압기가 있고 다른 하나에는 인덕터, 커패시터 및 부하 저항이 있습니다. 듀티 사이클 D의 펄스 제어 신호가 트랜지스터에 적용됩니다.

  1. 트랜지스터가 열리면 다이오드 VD에 전류가 흐르고 D1은 잠깁니다. 전류는 코일, 커패시터 및 부하를 통해 회로를 통해 흐릅니다. 코일에는 에너지가 축적됩니다.
  2. 트랜지스터가 꺼지면 변압기 권선의 전압 부호가 변경되어 VD가 닫히고 D1이 코일, D1, 커패시터 및 부하 저항 사이의 회로를 따라 흐르는 전류를 통과하기 시작합니다. 출력 전압은 다음과 같습니다.

Uout = (w2/w1) x D, 여기서 w2, w1 – 변압기 두 권선의 권선 수입니다.

이것이 순방향 단일 종단 변환기 회로가 작동하는 방식입니다. 두 변환 사이클 동안 출력에 에너지가 공급되는 플라이백 및 푸시풀 회로가 있습니다. 손실을 줄이기 위해 다이오드 대신 MOS 트랜지스터가 사용됩니다.

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