วงจร Switch Mode Power Supply (SMPS) ทำงานอย่างไร

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





SMPS เป็นคำย่อของคำว่า Switch Mode Power Supply ชื่อนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าแนวคิดมีบางอย่างหรือทั้งหมดเกี่ยวข้องกับพัลส์หรือการเปลี่ยนอุปกรณ์ที่ใช้ มาเรียนรู้กันว่าอะแดปเตอร์ SMPS ทำงานอย่างไรในการแปลงแรงดันไฟเมนเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ต่ำกว่า

ข้อได้เปรียบของ SMPS Topology

ในอะแดปเตอร์ SMPS แนวคิดคือการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าอินพุตหลักเป็นขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่มีค่าต่ำกว่าที่ขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง



อย่างไรก็ตามคำถามคือสามารถทำได้เช่นเดียวกันกับหม้อแปลงธรรมดาดังนั้นความต้องการของการกำหนดค่าที่ซับซ้อนเช่นนี้คืออะไรเมื่อสามารถใช้งานได้ง่าย ๆ แม้ว่าหม้อแปลงธรรมดา?

แนวคิดนี้ได้รับการพัฒนาอย่างแม่นยำเพื่อกำจัดการใช้หม้อแปลงที่หนักและใหญ่ด้วยรุ่นที่มีประสิทธิภาพมาก วงจรจ่ายไฟ SMPS .



แม้ว่าหลักการทำงานจะค่อนข้างคล้ายกัน แต่ผลลัพธ์ก็แตกต่างกันอย่างมาก

แรงดันไฟหลักของเรายังเป็นแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่งหรือ AC ซึ่งปกติจะถูกป้อนเข้าในหม้อแปลงธรรมดาสำหรับการแปลงที่ต้องการ แต่เราไม่สามารถทำให้หม้อแปลงมีขนาดเล็กลงแม้จะมีกระแสไฟฟ้าต่ำถึง 500 mA

เหตุผลเบื้องหลังคือความถี่ที่ต่ำมากที่เกี่ยวข้องกับอินพุตไฟ AC ของเรา
ที่ 50 Hz หรือ 60 Hz ค่านี้ต่ำมากสำหรับการนำไปใช้กับเอาต์พุตกระแส DC สูงโดยใช้หม้อแปลงขนาดเล็ก

เนื่องจากเมื่อความถี่ลดลงการสูญเสียกระแสวนด้วยการดึงดูดของหม้อแปลงจะเพิ่มขึ้นซึ่งส่งผลให้กระแสไฟฟ้าสูญเสียไปมากผ่านความร้อนและต่อมากระบวนการทั้งหมดจะไม่มีประสิทธิภาพมาก

เพื่อชดเชยการสูญเสียข้างต้นแกนหม้อแปลงที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่จะเกี่ยวข้องกับระดับความหนาของสายไฟที่เกี่ยวข้องทำให้ทั้งหน่วยหนักและยุ่งยาก

วงจรแหล่งจ่ายไฟในโหมดสวิตช์จะจัดการกับปัญหานี้ได้อย่างชาญฉลาด

หากความถี่ที่ต่ำกว่าเพิ่มการสูญเสียกระแสวนหมายความว่าการเพิ่มความถี่จะทำในทางตรงกันข้าม

หมายความว่าถ้าความถี่เพิ่มขึ้นหม้อแปลงสามารถทำให้เล็กลงได้มาก แต่จะให้กระแสที่สูงขึ้นที่เอาต์พุต

นั่นคือสิ่งที่เราทำกับไฟล์ วงจร SMPS . มาทำความเข้าใจการทำงานด้วยประเด็นต่อไปนี้:

อะแดปเตอร์ SMPS ทำงานอย่างไร

ในแผนภาพวงจรแหล่งจ่ายไฟในโหมดสวิตช์อินพุต AC จะถูกแก้ไขและกรองก่อนเพื่อให้ได้ขนาด DC ที่เกี่ยวข้อง

DC ข้างต้นถูกนำไปใช้กับการกำหนดค่าออสซิลเลเตอร์ที่ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ไฟฟ้าแรงสูงหรือมอสเฟตที่เชื่อมต่อกับขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงเฟอร์ไรต์ขนาดเล็ก

วงจรจะกลายเป็นคอนฟิกูเรชันประเภทการสั่นตัวเองซึ่งจะเริ่มสั่นที่ความถี่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าซึ่งกำหนดโดยส่วนประกอบแบบพาสซีฟอื่น ๆ เช่นตัวเก็บประจุและตัวต้านทาน

ความถี่มักจะสูงกว่า 50 Khz

ความถี่นี้ทำให้เกิดแรงดันและกระแสเทียบเท่าที่ขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงกำหนดโดยจำนวนรอบและ SWG ของสายไฟ

เนื่องจากการมีส่วนร่วมของความถี่สูงการสูญเสียกระแสวนจึงกลายเป็นเอาต์พุตกระแสตรงที่มีขนาดเล็กและกระแสไฟสูงจะเกิดขึ้นได้จากหม้อแปลงเฟอร์ไรต์ที่มีขนาดเล็กกว่าและการพันลวดที่ค่อนข้างบางกว่า

อย่างไรก็ตามแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิจะอยู่ที่ความถี่หลักด้วยดังนั้นจึงได้รับการแก้ไขและกรองอีกครั้งโดยใช้ไดโอดการกู้คืนที่รวดเร็วและตัวเก็บประจุที่มีค่าสูง

ผลลัพธ์ที่เอาท์พุทคือ DC ต่ำที่ผ่านการกรองอย่างสมบูรณ์แบบซึ่งสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ

ใน SMPS เวอร์ชันใหม่จะมีการใช้ IC ระดับไฮเอนด์แทนทรานซิสเตอร์ที่อินพุต
ICs ได้รับการติดตั้งมอสเฟ็ตแรงดันสูงในตัวสำหรับการสั่นของความถี่สูงและคุณสมบัติการป้องกันอื่น ๆ อีกมากมาย

SMPS มีการป้องกันในตัวอะไรบ้าง

IC เหล่านี้มีวงจรป้องกันในตัวอย่างเพียงพอเช่นการป้องกันหิมะถล่มการป้องกันความร้อนและเอาต์พุตมากกว่าการป้องกันแรงดันไฟฟ้าและยังมีคุณสมบัติโหมดระเบิด

การป้องกันหิมะถล่มช่วยให้มั่นใจได้ว่า IC จะไม่ได้รับความเสียหายระหว่างการเปิดสวิตช์เปิดในปัจจุบัน

การป้องกันความร้อนเกินช่วยให้มั่นใจได้ว่า IC จะปิดโดยอัตโนมัติหากหม้อแปลงไม่พันอย่างถูกต้องและดึงกระแสจาก IC มากขึ้นทำให้ร้อนเป็นอันตราย

โหมดถ่ายต่อเนื่องเป็นคุณสมบัติที่น่าสนใจที่มาพร้อมกับหน่วย SMPS สมัยใหม่

ที่นี่ DC เอาต์พุตจะถูกป้อนกลับไปยังอินพุตการตรวจจับของ IC หากมีสาเหตุบางประการตามปกติเนื่องจากขดลวดทุติยภูมิผิดพลาดหรือการเลือกตัวต้านทานแรงดันไฟฟ้าขาออกสูงกว่าค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า IC จะปิดการสลับอินพุตและข้ามการเปลี่ยนเป็นการระเบิดเป็นระยะ ๆ

สิ่งนี้ช่วยในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตและกระแสไฟฟ้าที่เอาต์พุต

คุณสมบัตินี้ยังช่วยให้มั่นใจได้ว่าหากปรับแรงดันไฟฟ้าขาออกไปที่จุดสูงบางจุดและไม่ได้โหลดเอาต์พุต IC จะสลับไปที่โหมดถ่ายต่อเนื่องเพื่อให้แน่ใจว่าหน่วยทำงานเป็นระยะ ๆ จนกว่าเอาต์พุตจะได้รับการโหลดอย่างเพียงพอซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานของหน่วย เมื่ออยู่ในสภาวะสแตนด์บายหรือเมื่อเอาต์พุตไม่ทำงาน

ข้อเสนอแนะจากส่วนเอาต์พุตไปยัง IC จะดำเนินการผ่านออปโป - คัปเปอร์เพื่อให้เอาต์พุตยังคงอยู่ห่างจากแหล่งจ่ายไฟ AC แรงดันสูงอินพุตหลีกเลี่ยงการกระแทกที่เป็นอันตราย




คู่ของ: วงจรป้องกันมอเตอร์ - แรงดันไฟฟ้าเกินความร้อนเกินกระแส ถัดไป: วงจร 12V, 1A SMPS แบบธรรมดา