Skift af strømforsyninger — generelle principper, fordele og ulemper
I dag er det allerede svært at finde en jerntransformator i ethvert husholdningsapparat eller strømforsyning. I 1990'erne begyndte de hurtigt at forsvinde ind i fortiden og gav plads til at skifte omformere eller skifte strømforsyning (forkortet til SMPS).
Skiftende strømforsyninger overgår transformere med hensyn til størrelse, kvalitet af den resulterende jævnspænding, har brede muligheder for at regulere udgangsspænding og strøm og er traditionelt udstyret med udgangsoverbelastningsbeskyttelse. Og selvom skiftende strømforsyninger menes at være de vigtigste udbydere af interferens i husstandsnetværket, kan deres udbredte brug ikke vendes.
Transformatorforsyning:
Skiftestrøm:
Skiftende strømforsyninger skylder deres allestedsnærværelse til halvlederkontakter— felteffekttransistorer og Diode Schottky… Det er felteffekttransistoren, der arbejder sammen med en drossel eller transformer, der er hjertet i enhver moderne koblingsstrømforsyning: i invertere, svejsemaskiner, uafbrydelige strømforsyninger, indbyggede strømforsyninger til tv'er, skærme osv. — i dag anvendes kun pulskonverteringskredsløb næsten overalt spænding.
Det generelle princip for drift af en pulsomformer er baseret på loven om elektromagnetisk induktion og ligner i denne med hver transformer… Den eneste forskel er, at en vekselspænding med en netfrekvens på 50 Hz tilføres direkte til primærviklingen af en konventionel nettransformator og konverteres direkte (derefter, om nødvendigt, ensrettes), og i en skiftende strømforsyning, netspændingen er først ensrettet og konverteret til DC og derefter konverteret til en impuls, der skal øges eller reduceres yderligere ved hjælp af et særligt højfrekvent (sammenlignet med 50 hertz net) kredsløb.
Et skiftende strømforsyningskredsløb omfatter flere hovedkomponenter: en netensretter, en kontakt (eller kontakter), en transformer (eller drossel), en udgangsensretter, en kontrolenhed og en stabiliserings- og beskyttelsesenhed. Ensretteren, kontakten og transformeren (chokeren) danner grundlaget for strømdelen af SMPS-kredsløbet, mens de elektroniske blokke (inklusive PWM-controlleren) tilhører den såkaldte driver.
Så netspændingen føres gennem ensretteren til netfilterets kondensator, hvor der på denne måde opnås en konstant spænding, hvis maksimum er fra 305 til 340 volt, afhængigt af den aktuelle gennemsnitlige værdi af netspændingen ( fra 215 til 240 volt).
Den ensrettede spænding påføres transformatorens primærvikling (choker) i form af impulser, hvis gentagelsesfrekvens normalt bestemmes af nøglekontrolkredsløbet, og hvis varighed bestemmes af den gennemsnitlige strøm af den leverede belastning .
En switch med en frekvens på flere tiere til flere hundrede kilohertz forbinder og afbryder transformatorens eller chokerens primære vikling til filterkondensatoren, hvorved magnetiseringen af transformeren eller chokeren vendes.
Forskellen mellem en transformer og en drossel: I en drossel er faserne med lagring af energi fra kilden til kernen og overførsel af energi fra kernen gennem viklingen til belastningen adskilt i tid, mens det i en transformer sker samtidigt.
Droslen bruges i omformere uden galvanisk isolering af topologier: boost - boost, step - down, samt i omformere med galvanisk isolering af omvendt topologi. Transformatoren anvendes i omformere med galvanisk isolering af følgende topologier: bro-fuld-bro, halv-bro-halv-bro, push-pull-push-pull, fremad-frem.
Afbryderen kan være en enkelt (buck-up konverter, forward konverter, boost eller buck konverter uden galvanisk isolering), eller effektdelen kan omfatte flere kontakter (halvbro, bro, push).
Styrekredsløbet for omskifteren(e) modtager fra udgangen af kilden et feedbacksignal for spænding eller for spænding og strøm af belastningen, i overensstemmelse med værdien af dette signal, bredden (driftscyklus) af pulsen, som kontrollerer varigheden af den ledende tilstand af kontakten justeres automatisk.
Udgangen er arrangeret som følger. Fra transformatorens eller induktorens sekundære vikling eller fra induktorens enkeltvikling (hvis vi taler om en konverter uden galvanisk isolation) gennem Schottky-dioderne på en fuldbølge-ensretter tilføres en pulseret spænding til filteret kondensator.
Der er også en spændingsdeler, hvorfra spændingsfeedbacksignalet modtages, og en strømsensor kan også være til stede. Belastningen er forbundet til filterkondensatoren gennem et ekstra udgangs lavpasfilter eller direkte.