Принцип рада адаптера за напајање

И. Принцип рада адаптера за напајање

Адаптер за напајање, познат и као јединица за напајање (ППС), је основни електронски уређај дизајниран да претвори електричну енергију из извора електричне енергије у облик погодан за напајање електронских уређаја као што су лаптопи, паметни телефони и рутери. Главно се састоји од трансформатора струје, филтера за исправљање излаза, контролног кола, заштитног кола и других помоћних компоненти. Основна функција адаптера за напајање је подешавање напона, струје и фреквенције улазне електричне енергије како би се задовољиле специфичне захтјеве за напајање метаног уређаја, обезбеђујући стабилно и сигурно функционисање.

Линеарни напајачи, један од традиционалних типова адаптера за напајање, прате релативно једноставан процес рада. Прво, претварају променљиву струју (АЦ) из мрежеобично 220В/50ХЗ или 110В/60ХЗ у зависности од регионапреку трансформатора струје за трансформацију напона. Овај трансформатор смањује високонапонски ЦА на нижи напон ЦА који је ближи потребном нивоу константне струје (ЦЦ). Затим, оквир исправљача претвара овај нисконапонски АЦ у нерегулирано ЦЦ напон претварајући ваљну струју, која тече у оба правца, у једносмерну струју. Филтерски колац затим изглађује флуктуације у нерегулисаном ЦЦ-у, смањујући таласи и буку како би се произвели стабилнији напон.

Да би се постигао прецизан ток који испуњава строге захтеве електронских уређаја, линеарно напајање се ослања на механизам повратне струје. Овај повратни круг континуирано прати излазни напон и одговарајуће прилагођава регулишући транзистор како би компензовао сва отклона од постављене вредности. Ова технологија снабдевања електричном енергијом је добро успостављена и зрела, и нуди значајне предности као што су изузетно висока стабилност напона, веома ниска колипост и бука, и нема електромагнетних интерференција (ЕМИ) својствених преласку напона. Ове карактеристике чине линеарне напајаче идеалним за осетљиву електронску опрему као што су прецизни мерни инструменти и аудио уређаји.

Међутим, линеарна снабдевања напајањем имају очигледне недостатке који ограничавају њихово коришћење. primena у преносливим и компактним уређајима. Они захтевају обиман и тежак трансформатор честоће снаге, јер је величина трансформатора обратно пропорционална оперативној фреквенцији. Поред тога, кондензатори филтера који се користе у линеарним напајањима такође су прилично велики у запремини и тежини, што додатно повећава укупну величину и тежину адаптера. Штавише, кола за повратну напонску реакцију ради у линеарном стању, што резултира одређеним падом напона преко транзистора који регулише. Када се изводи велика радна струја, потрошња енергије регулаторног транзистора постаје превише висока, што доводи до ниске ефикасности конверзије (обично између 30% и 60%) и значајне генерације топлоте. Као резултат тога, линеарне напајања морају бити опремљена великим грејачем за распршивање топлоте, што повећава њихову количину и трошкове.

II. Уговор Радни принцип преласка на напајање

Са развојем технологије енергетске електронике, преусмијењивачи напајања постепено су заменили линеарне напајања у већини потрошачких електронских уређаја због њихове високе ефикасности, мале величине и мале тежине. За разлику од линеарних напајача, преусмијењивачи напајача примењују потпуно другачији принцип рада: прво исправљају улазни АЦ у ДЦ, затим инвертују ДЦ у АЦ високе фреквенције (обично између 20 кХз и 1 МХз), прилагођавају напон Овај радни режим елиминише потребу за громоздним струјним фреквентним трансформатором и неефикасним линеарним регулисаним транзистором у линеарним напајањима, знатно смањујући величину и тежину адаптера.

Типично напајање за прекидање углавном се састоји од филтера улазне електричне мреже, филтера улазног исправника, инвертора, високофреквентног трансформатора, филтера излазног исправника, контролног кола и заштитног кола. Свака компонента игра кључну улогу у обезбеђивању стабилног и ефикасног рада снабдевања напајањем. Инверторски коло у прелазном напајању користи технологију пуне дигиталне регулације или модулације ширине импулса (ПВМ), која може постићи изузетно високу ниво прецизности регулисања напона, упоредиву са линеарним напајањима.

Функције сваке основне компоненте су следеће:

1. у вези са Улазни филтер за мрежу електричне енергије: Ова компонента се састоји од индуктора и кондензатора, а њена главна функција је да елиминише интерференције из електричне мреже узроковане покретањем мотора, прекидањем електричних апарата, ударима муња и другим таквим факторима. Такође спречава да се високофреквентна бука коју ствара само поменуто снабдевање струјом поново шири у електричну мрежу, избегавајући мешање са другим електричним уређајима повезаним са истом мрежом.

2. Уколико је потребно. Улазни филтер исправљача: Овај део прво претвара улазни ПВ напон из електричне мреже у нерегулисан високонапоњен ПВ напон кроз коло мостовог исправника. Затим кондензатор великог капацитета филтрира нерегулисани ЦС како би смањио флуктуације напона, пружајући стабилан ЦС напон за оквир инвертора. Овај корак поставља темеље за следећи процес инверзије.

3. Уколико је потребно. Инвертор: То је основна компонента прелазног напајања, састављен од транзистора за прелазак снаге (као што су МОСФЕТ-ови или ИГБТ-ови) и покретачког кола. Инвертор претвара стабилни ток ЦЦ из улазног филтера у високофреквентни струјни напон брзо укључивањем и искључивањем транзистора. Високофреквентни АЦ се затим шаље на високофреквентни трансформатор за трансформацију напона. Поред тога, инвертерско коло служи и за изоловање излазног дела од улазне електричне мреже, повећавајући безбедност снабдевања напајањем.

4. Уколико је потребно. Прерађивач високе фреквенције: За разлику од трансформатора струјне фреквенције у линеарним нападницима, трансформатор високе фреквенције има много мању величину и тежину због високе оперативне фреквенције. Његова функција је да прилагоди високофреквентни променљив напон на захтеван ниво, одговарајући потребама напона циљаног електронског уређаја. Изолацијска функција трансформатора такође осигурава да је излазни кола електрично одвојен од мрежног мрежа, спречавајући опасности од електричног удара.

5. Појам Филтер исправљача излаза: Након трансформације напона високофреквентним трансформатором, високофреквентни напон ЦА се поново претвара у ЦЦ од стране излазног оквира исправника (обично користећи Шоткијеве диоде или синхронне исправнике за већу ефикасност). Излазни филтерски колац затим изглађује ректификовани ток ЦС, елиминишући остатак брана и буке како би се произвели стабилни, високопрецизни ток ЦС који може директно напајати електронски уређај. Ова компонента такође спречава високофреквентну буку коју ствара инвертор да се меша у уређај за оптерећење.

6. Уколико је потребно. Контролни коло: Контролни кола је "мозак" превратног напајања. Он прикупља повратне сигнале из излазног напона и струје, упоређује их са унапред постављеним референтним вредностима и модулише ширину или фреквенцију импулса осцилатора. Ово подешавање контролише време укључивања и искључивања транзистора за прекидање у инвертору, чиме се одржава стабилност излазног напона и струје без обзира на промене улазног напона или оптерећења.

7. Заштитно коло: Да би се осигурала безбедност и поузданост напона и уређаја за оптерећење, напон за прекидање је опремљен свеобухватним заштитним колом. Када се појави абнормално стање као што су пренапређење, претечност, кратак спој или претопљење, заштитно коло брзо открива сигнал о грешци и искључује прекидачки напон или ограничава излазну струју / напон, ефикасно штити и уређај за оптерећење и само напајање од оштеће

Укратко, преусмеравачки напојни извори нуде значајне предности у односу на линеарне напојне извори, укључујући високу ефикасност конверзије (обично између 70% и 95%), малу величину, малу тежину и широк опсег улазног напона. Ове предности чине их омиљеним избором за већину модерних електронских уређаја. Међутим, прелазни напојни извори могу генерисати малу количину ЕМИ-а због високофреквентног преласка транзистора, што захтева додатне мере заштите у неким осетљивим апликацијама. Упркос томе, њихове укупне перформансе су их учиниле доминантном типом адаптера за напон на тренутном електронском тржишту.