Відновлення перемикання режимів живлення audioXpress

перемикання

Вся суть перемикача полягає в тому, що він випрямляє лінію змінного струму на постійний струм, а потім перериває постійний струм за допомогою осцилятора зі змінним робочим циклом на дуже високій частоті, щоб можна було використовувати крихітний трансформатор. Трансформаторам на високих частотах не потрібні великі жили або багато обмоток для великої потужності, тому їх можна зробити крихітними і за невелику ціну. Коефіцієнт робочого циклу генератора можна регулювати за допомогою зворотного зв'язку, щоб регулювання могло здійснюватися без втрати потужності в процесі. Таким чином, ви можете отримати хороше регулювання та хорошу ефективність одночасно.

Ця стаття буде зосереджена на постачаннях зворотного зв'язку, що управляються лінією. Інші перетворювачі топології існують і популярні, коли ізоляція лінії не потрібна, але коли ви подивитесь, що відбувається між входом змінного струму та напрямками постійного струму на електронному обладнанні, це основна топологія, яка використовується, оскільки вона дає ефективність та ізоляція лінії.

Як працюють комутатори
На рисунку 1 наведено зразок конструкції комутаційного живлення (люб’язно надано Texas Instruments). Це походить з таблиці даних UC2842 і використовує загальний чіп ШІМ-контролера UC2842. (Таблицю даних можна знайти в розділі Додаткові матеріали на веб-сайті audioXpress, див. Посилання на файли проекту.) Зверніть увагу, що ця конструкція, як правило, має повну ізоляцію між первинною та вторинною сторонами ланцюга. Ви можете провести в голові лінію через сердечник трансформатора і через оптрони і розбити ланцюг на дві електрично ізольовані половини. Це важливий момент, і ви побачите це майже у всіх поставках будь-якого розміру, оскільки ізоляція від лінії електропередач є головною проблемою безпеки.

Потужність змінного струму відходить від лінії і випрямляється через мостовий випрямляч DBRIDGE. Вихід заряджає великий фільтруючий конденсатор на первинній стороні CIN, який забезпечує відфільтровану (але навряд чи без пульсацій) напругу постійного струму на первинній частині трансформатора, NP, а також напругу для запуску мікросхеми модуляції ширини імпульсу (ШІМ) через резистор RSTART.

RSTART подає лише невелику кількість струму для запуску пристрою, тому, як тільки перший імпульс проходить через польовий транзистор (FET), струм від третьої обмотки на трансформаторі використовується для забезпечення потужності для роботи генератора. Це те, що стосується NA та DBIAS. Можливо, ви не побачите цієї третьої обмотки, ви можете просто побачити всю працюючу потужність, яка забирається через резистор, що падає більшою потужністю замість RSTART. Але використання третьої обмотки значно покращує ефективність.

Коли працює ШІМ-генератор, він посилає постійні імпульси з вихідного штифта. Це включає великий комутаційний FET, QSW, який імпульсує струм, що проходить через трансформатор. Як це трапляється, у вторинному трансформаторі індукується струм, який випрямляється та фільтрується DOUT і COUT, і струм тече з виходу.

Оскільки ШІМ-генератор настільки швидкий, трансформатор і конденсатор фільтра на вторинній стороні можуть бути дуже малими. Незважаючи на те, що межа 2200 ° F може здатися великим, якщо генератор працює на частоті 60 кГц, це в тисячу разів ефективніше, ніж те саме значення на лінії 60 Гц.

Регулювання джерела живлення
Отже, як працює регулювання? Усе інше, що є на вторинному пристрої, призводить до того, що світлодіод в оптоізоляторі загоряється, коли вихідна напруга перевищує 12 В. UC2842 забезпечує невелику кількість регульованих 5 В (виконаних з внутрішнім лінійним регулятором), і ця напруга на VREF використовується для живлення вихідного каскаду оптоізолятора. Він забезпечує різну напругу на вході VFB, щоб забезпечити зворотний зв'язок з UC2842 про правильність напруги і трохи відхилити робочий цикл вихідної форми сигналу.

Оптоізолятор не повинен бути дуже лінійним, щоб робочий цикл UC32842 утримувався прямо на краю, тому вихідна напруга завжди ідеальна. Вхід ISENSE вимірює падіння напруги на RCS, тобто вимірює споживання струму через цей комутаційний FET. UC2842 розроблений таким чином, що, якщо він перевищує 1 В, він вимикає ШІМ-схему. Отже, це схема захисту струму.

Зараз, як правило, ми бачимо резистор і конденсатор, RRT і CCT, підключені до виводу RT/CT і забезпечують постійну часу для ШІМ-генератора. У цьому випадку ми також підсилюємо вихідний сигнал ШІМ-сигналу за допомогою транзистора і подаємо його на вхід ISENSE через CRAMP та IRAMP, щоб схема була стабільною протягом дуже тривалих робочих циклів. Це називається "компенсацією нахилу", і хитрість для цього коротко пояснюється в таблиці даних TI для мікросхеми UC2842, але не в таблицях даних для будь-яких інших виробників.

А що з тим іншим транзистором, з CSS та RSS? Це невелика схема, щоб звузити ширину імпульсу при першому ввімкненні пристрою і трохи уповільнити запуск, щоб менше було ударів по компонентах. Тепер ви побачите інші варіанти цієї основної схеми.

Ви побачите додаткову обмотку трансформатора, яка використовується для забезпечення зворотного зв'язку, замість оптоізолятора. Ви побачите, що ШІМ-схема відводиться безпосередньо від лінії змінного струму, а не за допомогою цієї обмотки NA. Ви побачите кілька вторинних ланцюгів та ланцюгів лому. Але це основна конструкція, яку ви побачите в будь-якому комутаторі, тому ваша робота полягає в тому, щоб точно з’ясувати, які зміни від цієї базової конструкції існують у вашій схемі.

Як визначити, що у вас є
Погана новина полягає в тому, що в більшості випадків у вас не буде документації для комутатора. Хороша новина полягає в тому, що більшу частину часу комутатор буде дуже близьким до ідентичного схемі вибірки в таблиці даних мікросхеми ШІМ (див. Малюнок 2). Не завжди, і не для вищих кінцевих запасів, але більша частина часу отримання мікросхеми описує 90% того, що відбувається з ланцюгом.

Переважна більшість якісних витратних матеріалів китайського виробництва, схоже, використовує ШІМ-контролери серії C2842/UC2843/UC3842/UC3843. Вони виготовляються дюжиною різних компаній, включаючи Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor, TI та STMicroelectronics, і кожна з цих компаній має дещо інший аркуш даних з дещо різними схемами вибірки. Отже, якщо ви не бачите схему, з якою ви зіткнулися, у таблиці даних, отримайте іншу таблицю від іншого виробника, і, ймовірно, ви побачите (див. Малюнок 3).

Fairchild KA7552 відображається на багатьох пристроях (див. Фото 2). Це був дизайн Samsung, який зараз продає Fairchild, оскільки вони придбали потужності та лінійку продуктів Samsung. Він неясно схожий на UC2842, хоча з іншим розпином.

Іноді ви побачите ШІМ-контролер TL594 від ON Semiconductor. Знову ж таки, для цього є ще кілька постачальників, тому вам слід перевірити наявність декількох таблиць даних. Однією з дуже популярних мікросхем, яку ви знайдете в одиничних вихідних пристроях з меншою потужністю, є чіпи серії TOP242, виготовлені Power Integrations. Це інтегровані ШІМ-генератори на одній і тій же підкладці з великим польовим транзистором. Додайте трансформатор, пару випрямлячів та оптоізолятор, і ви отримаєте повну комутаційну подачу в коробці. Звичайно, вони часто дають збої, але їх досить легко діагностувати.