Các loại và lựa chọn nguồn điện ổn định DC

Một thiết bị điện tử có thể cung cấp nguồn điện DC ổn định cho tải. Hầu hết các nguồn điện cho nguồn điện DC ổn định là nguồn điện AC. Khi điện áp hoặc điện trở tải của nguồn điện AC thay đổi, điện áp đầu ra DC của bộ điều chỉnh sẽ vẫn ổn định. Với sự phát triển của các thiết bị điện tử hướng tới độ chính xác cao, độ ổn định cao và độ tin cậy cao, nguồn điện DC ổn định đã đưa ra các yêu cầu cao hơn đối với nguồn điện của các thiết bị điện tử.

 

Các loại và lựa chọn nguồn điện DC ổn định:

 

1, Nguồn điện DC ổn định tuyến tính

1) Nguồn điện DC ổn định loạt Transistor: Nguồn điện DC ổn định loạt Transistor hoạt động ở trạng thái khuếch đại tuyến tính, tốc độ phản hồi nhanh, độ ổn định điện áp và độ ổn định tải cao, điện áp gợn sóng đầu ra thấp và tiếng ồn thấp. Về mặt công nghệ mạch, mạch điều khiển của nó sử dụng ít thành phần hơn. Không có yêu cầu đặc biệt nào đối với đặc tính chuyển mạch của ống điều chỉnh và hiệu suất tần số cao của bộ lọc, dẫn đến độ tin cậy cao.

 

Một nhược điểm nghiêm trọng của nguồn điện được điều chỉnh nối tiếp là hiệu suất thấp. Để cải thiện hiệu suất, cần phải giảm độ sụt áp trên ống điều chỉnh và giảm thiểu tổn thất trên ống điều chỉnh. Giải pháp: 1. Transistor PNP và NPN bổ sung cho nhau: khi dòng điện đầu ra của nguồn điện được điều chỉnh nối tiếp cao, transistor điều chỉnh thường được kết nối với transistor kết hợp Darlington có điện cực góp chung. Do các thông số điện giống nhau của transistor, việc duy trì cùng một hệ số khuếch đại dòng điện sẽ làm giảm độ sụt điện áp cực thu-phát của bộ điều chỉnh kết hợp được kết nối bổ sung, do đó cải thiện hiệu suất của nguồn điện. 2. Phương pháp phân cực: Độ sụt điện áp giữa cực thu và cực phát của ống kết hợp cực thu chung thường phụ thuộc ở một mức độ nào đó vào dòng điện phân cực. Bằng cách sử dụng phương pháp kết nối phân cực, hiệu suất công suất có thể được cải thiện hiệu quả khi dòng điện đầu ra không đổi. 3. Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch làm điều chỉnh trước: Khi chênh lệch điện áp đầu vào và đầu ra lớn và dòng điện đầu ra lớn, việc sử dụng bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch làm điều chỉnh trước cho bộ điều chỉnh điện áp nối tiếp cũng có hiệu quả trong việc cải thiện hiệu suất công suất. Phương pháp thực hiện. Chức năng điều chỉnh trước của công tắc cũng có thể được cài đặt ở phía sơ cấp của máy biến áp nguồn.

 

2) Sự phát triển của bộ điều chỉnh tuyến tính tích hợp: Trong thị trường ban đầu, có nhiều nhà sản xuất bộ điều chỉnh tích hợp có công suất lớn và phạm vi ứng dụng rộng. Nó chủ yếu được chia thành hai loại: bộ điều chỉnh điện áp tích hợp chip đơn bán dẫn và bộ điều chỉnh điện áp tích hợp lai. Hình dạng mạch, bao bì, thông số kỹ thuật điện áp và dòng điện của chúng rất đa dạng. Bộ điều chỉnh điện áp tích hợp có thể được chia thành điện áp không đổi, có thể điều chỉnh, theo dõi và thả nổi. Tuy nhiên, bất kể hình dạng nào, chúng thường bao gồm một nguồn điện áp tham chiếu, một bộ khuếch đại so sánh, một phần tử điều chỉnh tức là bóng bán dẫn công suất và một số dạng mạch giới hạn dòng điện. Một số bộ điều chỉnh điện áp tích hợp cũng có mạch ngắt logic bên trong và mạch cắt nhiệt. So với bộ điều chỉnh điện áp bao gồm các thành phần rời rạc, bộ điều chỉnh điện áp tích hợp có những ưu điểm đáng kể, bao gồm chi phí thấp, kích thước nhỏ, sử dụng thuận tiện, hiệu suất tốt và độ tin cậy cao.

 

3) Công nghệ cung cấp điện ổn định mạng nguồn dòng điện không đổi: Việc sử dụng nguồn điện ổn định mạng dòng điện không đổi là một đặc điểm của nguồn điện ổn định nối tiếp dòng điện. Việc sử dụng mạng dòng điện không đổi có thể cải thiện hiệu quả tính ổn định của nguồn điện. Mạng dòng điện không đổi thường được sử dụng để tích hợp bộ điều chỉnh điện áp. Bộ điều chỉnh điện áp nối tiếp bao gồm các thành phần rời rạc ngày càng áp dụng công nghệ dòng điện không đổi. Dòng điện không đổi có thể đạt được bằng cách sử dụng các thành phần như bóng bán dẫn, bóng bán dẫn hiệu ứng trường và điốt dòng điện không đổi. Sử dụng điốt dòng điện không đổi trong bộ điều chỉnh điện áp nối tiếp với các thành phần rời rạc thuận tiện hơn.

 

2, Chuyển mạch nguồn điện DC ổn định

Nguồn điện DC ổn định loại chuyển mạch là nguồn điện DC ổn định có các thành phần điều chỉnh công suất hoạt động theo kiểu "bật" và "tắt". Nguồn điện DC ổn định chuyển mạch khuếch đại từ ban đầu sử dụng trạng thái "bão hòa" và "không bão hòa" của lõi sắt để thực hiện điều khiển "bật" và "tắt". Đó là bộ khuếch đại từ tần số thấp. Nguồn điện chỉnh lưu điều khiển pha thyristor xuất hiện trong quá trình này cũng là một loại nguồn điện DC chuyển mạch. Sau đó, công nghệ chuyển đổi nguồn điện chuyển mạch tần số cao đã phát triển nhanh chóng, chủ yếu đề cập đến nguồn điện DC ổn định chuyển mạch tần số cao dưới dạng bộ chuyển đổi. Vào những năm 1990, công nghệ điện tử công suất, PWM và các công nghệ khác ngày càng hoàn thiện và nguồn điện chuyển mạch DC và nguồn điện chuyển mạch AC đã trở thành những công ty thống lĩnh thị trường. Công nghệ điện tử công suất là một ngành sử dụng công nghệ điện tử công suất để điều khiển và chuyển đổi năng lượng điện. Nó bao gồm ba phần: thiết bị điện tử công suất, mạch chuyển đổi và mạch điều khiển. Đây là lĩnh vực liên ngành giữa ba công nghệ kỹ thuật điện chính là điện, điện tử và điều khiển. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ điện tử công suất đã dần phát triển thành một ngành kỹ thuật toàn diện, có sự thâm nhập liên ngành do có mối liên hệ chặt chẽ với lý thuyết điều khiển hiện đại, khoa học vật liệu, kỹ thuật điện, công nghệ vi điện tử và nhiều lĩnh vực khác.

 

1) Không có biến áp tần số công suất: Loại bỏ biến áp tần số công suất và áp dụng đầu vào chỉnh lưu trực tiếp từ lưới điện là một biện pháp quan trọng để giảm khối lượng và trọng lượng của nguồn điện chuyển mạch. Việc không có biến áp tần số công suất đã trở thành đặc điểm của nguồn điện chuyển mạch tiên tiến hiện đại. So với nhiều nguồn điện ổn định DC có biến áp tần số công suất, ưu điểm nổi bật của nguồn điện chế độ chuyển mạch không có biến áp tần số công suất là kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và hiệu suất cao. Các dạng mạch của nguồn điện chế độ chuyển mạch rất đa dạng. Về công nghệ điều chế, có điều chế độ rộng xung, điều chế tần số, điều chế lai, v.v., trong đó điều chế độ rộng xung chiếm phần lớn. Hiện nay, có những nguồn điện chuyển mạch hoàn toàn không cần biến áp, thậm chí không cần bộ biến tần cao. Đặc điểm lớn nhất của nguồn điện này là thể tích của nó nhỏ hơn nhiều so với các nguồn điện chế độ chuyển mạch hiện tại không có biến áp tần số công suất và không có các thành phần như biến áp quấn. Nó có thể được sản xuất bằng công nghệ mạch tích hợp.

 

2) Nguồn điện chuyển mạch tần số cao: Một đặc điểm quan trọng của nguồn điện chuyển mạch hiện đại là tần số chuyển mạch liên tục tăng. Nguồn điện chuyển mạch transistor, nguồn điện chuyển mạch thyristor hoặc nguồn điện chuyển mạch transistor hiệu ứng trường đều đang phát triển theo hướng tần số cao. Với sự xuất hiện của IGBT và MOSFET công suất, tần số hoạt động của nguồn điện chuyển mạch đã tăng dần từ mức điển hình ban đầu là 20KHz lên phạm vi megahertz hoặc thậm chí là phạm vi gigahertz.

 

3) Tích hợp mạch điều khiển: Mạch điều khiển của nguồn điện chuyển mạch ban đầu được cấu thành từ các thành phần rời rạc. Theo cách này, thiết kế mạch phức tạp, gỡ lỗi và bảo trì rất phiền hà, ảnh hưởng đến việc thúc đẩy và ứng dụng nguồn điện chế độ chuyển mạch. Để thích ứng với sự phát triển nhanh chóng của nguồn điện chế độ chuyển mạch, các mạch điều khiển nguồn điện chế độ chuyển mạch tích hợp đã được phát triển thành công và các chức năng của chúng ngày càng hoàn thiện. Việc tích hợp mạch điều khiển nguồn điện chế độ chuyển mạch giúp đơn giản hóa đáng kể việc thiết kế nguồn điện chế độ chuyển mạch, cải thiện hiệu suất điện và độ tin cậy của nguồn điện chế độ chuyển mạch và có khối lượng nhỏ, giảm chi phí.

 

4) Tần số cao của các thành phần chính: Để thích ứng với sự phát triển nhanh chóng của nguồn điện chuyển mạch, các thành phần chính được sử dụng trong nguồn điện chuyển mạch cũng đang phát triển nhanh chóng và mục tiêu chính của chúng là đạt được tần số cao. Các thành phần chuyển mạch trong nguồn điện chuyển mạch - bóng bán dẫn công suất, thyristor và bóng bán dẫn hiệu ứng trường - đều đã có tiến triển trong việc tăng tần số hoạt động. Tuy nhiên, bắt mắt nhất là sự xuất hiện của bóng bán dẫn công suất IGBT bóng bán dẫn tổng hợp và bóng bán dẫn hiệu ứng trường MOSFET, không chỉ tăng tần số chuyển mạch lên 1 MHz -1 GHz mà còn có những ưu điểm đặc biệt như đặc tính chuyển mạch tốt, công suất truyền động yêu cầu thấp, không bị mài mòn thứ cấp và khả năng ngăn ngừa sự mất kiểm soát nhiệt. Ngoài ra, sự xuất hiện của các rào cản Schottky dòng điện cao đã cải thiện đáng kể hiệu suất chỉnh lưu của nguồn điện chuyển mạch điện áp thấp dòng điện cao. Nó có những ưu điểm là tốc độ chuyển mạch nhanh, thời gian phục hồi ngược ngắn và độ sụt điện áp thuận nhỏ. Trong quá trình lọc, tụ điện và các thiết bị khác cũng phải được phát triển về mặt vật liệu, cấu trúc và công nghệ để đáp ứng các yêu cầu tần số cao của nguồn điện chuyển mạch.

 

5) Điều khiển hoàn toàn kỹ thuật số: Việc điều khiển nguồn điện chuyển mạch đã trải qua điều khiển tương tự và điều khiển tương tự và kỹ thuật số hỗn hợp, và hiện đã bước vào giai đoạn điều khiển hoàn toàn kỹ thuật số. Điều khiển hoàn toàn kỹ thuật số là một xu hướng phát triển mới đã được áp dụng trong nhiều thiết bị chuyển đổi nguồn điện. Tuy nhiên, trước đây, ứng dụng điều khiển kỹ thuật số tương đối hạn chế trong các bộ chuyển đổi DC/DC. Trong những năm qua, các chip điều khiển hoàn toàn kỹ thuật số hiệu suất cao cho nguồn điện chuyển mạch đã được phát triển và chi phí cũng đã giảm xuống mức tương đối hợp lý. Nhiều công ty ở Châu Âu và Hoa Kỳ đã phát triển và sản xuất chip điều khiển kỹ thuật số và phần mềm cho bộ chuyển đổi chuyển mạch. Ưu điểm của điều khiển hoàn toàn kỹ thuật số là tín hiệu kỹ thuật số có thể được hiệu chỉnh thành số lượng nhỏ hơn so với tín hiệu kỹ thuật số tương tự hỗn hợp và giá chip cũng rẻ hơn. Lỗi cảm biến dòng điện có thể được hiệu chỉnh kỹ thuật số chính xác, giúp cảm biến điện áp chính xác hơn. Có thể đạt được thiết kế điều khiển nhanh và linh hoạt.