لا تفهم تبديل دوائر إمداد الطاقة؟ انظر هنا وستفهم كل شيء

1. تكوين دائرة إمداد الطاقة التحويلية

تتكون الدائرة الرئيسية لمزود طاقة التبديل من مرشح التداخل الكهرومغناطيسي للمدخلات (EMI)، ودائرة مرشح مقوم، ودائرة تحويل الطاقة، ودائرة تحكم PWM، ودائرة مرشح مقوم الخرج. تشمل الدوائر المساعدة دائرة حماية المدخلات من الجهد الزائد، ودائرة حماية الجهد الزائد عن الخرج، ودائرة حماية التيار الزائد عن الخرج، ودائرة حماية التيار الزائد عن الخرج، ودائرة حماية الدائرة القصيرة للخارج، إلخ.

فيما يلي مخطط كتلة الدائرة الكهربية لمصدر الطاقة التبادلي:

2. المبادئ والدوائر المشتركة لدوائر الإدخال والدوائر الشائعة

2.1 مبدأ دائرة مرشح مقوم مدخلات التيار المتردد:

①. دائرة الحماية من الصواعق: عند حدوث صاعقة برق وتوليد جهد عالي وإدخاله في مصدر الطاقة من خلال شبكة الطاقة، ستوفر الدائرة المكونة من MOV1 و MOV2 و MOV3: F1 و F2 و F3 و FDG1 الحماية. عندما يتجاوز الجهد المطبق على طرفي المكثف جهد التشغيل الخاص به، تنخفض مقاومته، مما يتسبب في استهلاك طاقة عالية الجهد على المكثف. إذا كان التيار كبيرًا جدًا، ستحرق F1 وF2 وF3 دائرة الحماية.

②. دائرة مرشح الإدخال: تعمل شبكة المرشح المزدوج π المزدوجة المكونة من C1 وL1 وC2 وC3 بشكل أساسي على كبح الضوضاء الكهرومغناطيسية وإشارات التشويش لمصدر طاقة الإدخال لمنع التداخل مع مصدر الطاقة، كما تمنع الضوضاء عالية التردد الناتجة عن مصدر الطاقة نفسه. تداخل الموجة مع شبكة الطاقة. عند تشغيل الطاقة، يجب شحن C5. نظرًا للتيار اللحظي الكبير، يمكن أن تؤدي إضافة RT1 (الثرمستور) إلى منع زيادة التيار بشكل فعال. نظرًا لاستهلاك كل الطاقة اللحظية على المقاوم RT1، تنخفض مقاومة RT1 بعد ارتفاع درجة الحرارة بعد فترة زمنية معينة (RT1 هو مكون معامل درجة حرارة سالب). في هذا الوقت، تكون الطاقة التي تستهلكها صغيرة جدًا، ويمكن للدائرة اللاحقة أن تعمل بشكل طبيعي.

③. دائرة المقوم والمرشح: بعد تصحيح جهد التيار المتردد بواسطة BRG1، يتم ترشيحه بواسطة C5 للحصول على جهد تيار مستمر نقي نسبيًا. إذا أصبحت سعة C5 أصغر، سيزداد تموج التيار المتردد الناتج.

2.2 مبدأ دائرة مرشح مدخلات التيار المستمر:

①. دائرة مرشح الإدخال: تعمل شبكة المرشح المزدوجة π المكونة من C1 وL1 وC2 بشكل أساسي على كبح الضوضاء الكهرومغناطيسية وإشارات التشويش لمصدر طاقة الإدخال لمنع التداخل مع مصدر الطاقة. كما يمنع التشويش عالي التردد الناتج عن مصدر الطاقة نفسه من التأثير على مصدر الطاقة. تداخل الشبكة. C3 و C4 عبارة عن مكثفات أمان، و L2 و L3 عبارة عن محاثات الوضع التفاضلي.

②، R1 وR1 وR2 وR3 وZ1 وC6 وC6 وQ1 وZ2 وR4 وR5 وR2 وRT1 وC7 تشكِّل دائرة مضادة للزيادة في التيار. في لحظة بدء التشغيل، لا يتم توصيل Q2 بسبب وجود C6، ويشكل التيار حلقة عبر RT1. يتم تشغيل Q2 عندما يتم شحن الجهد على C6 إلى القيمة المنظمة لـ Z1. إذا تسرب C8 أو كانت دائرة المصب قصيرة الدائرة، يزداد انخفاض الجهد الناتج عن التيار على RT1 في لحظة بدء التشغيل. يتم تشغيل Q1 ولا يعمل Q2 بدون جهد البوابة. سوف يحترق RT1 في وقت قصير. قم بحماية دائرة المصب.

3. دائرة تحويل الطاقة

3.1 مبدأ عمل أنبوب MOS:

إن أنبوب تأثير المجال المعزول الأكثر استخداماً على نطاق واسع في الوقت الحاضر هو أنبوب MOSFET (أنبوب MOS)، الذي يستخدم التأثير الصوتي الكهربائي لسطح أشباه الموصلات للعمل. ويسمى أيضاً جهاز التأثير الميداني السطحي. ولأن بوابته في حالة غير موصلة للكهرباء، يمكن زيادة مقاومة المدخلات بشكل كبير، حتى 105 أوم. يستخدم أنبوب MOS جهد مصدر البوابة لتغيير كمية الشحنة المستحثة على سطح شبه الموصل، وبالتالي التحكم في تيار التصريف.

3.2. المخططات التخطيطية الشائعة:

3.3. مبدأ العمل:

تشكل R4 و C3 و R5 و R5 و R6 و C4 و D1 و D2 مخزنًا مؤقتًا ويتم توصيلها بالتوازي مع أنبوب المفتاح MOS لتقليل إجهاد الجهد لأنبوب المفتاح وتقليل التداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي ومنع الانهيار الثانوي. عند إيقاف تشغيل المفتاح Q1، يكون الملف الأساسي للمحول عرضة لتوليد ذروة الفولتية وذروة التيارات. يمكن لمزيج هذه المكونات أن يمتص ذروة الفولتية والتيارات بشكل جيد. وتشارك إشارة الذروة الحالية المقاسة من R3 في التحكم في دورة العمل لدورة عمل التيار، وبالتالي فهي الحد الحالي لدورة عمل التيار. عندما يصل الجهد على R5 إلى 1 فولت، يتوقف UC3842 عن العمل ويتم إيقاف تشغيل المفتاح Q1 على الفور. تشكل سعات الوصلة CGS وCGD في R1 وQ1 معاً شبكة RC. يؤثر شحن وتفريغ المكثف بشكل مباشر على سرعة تبديل أنبوب التبديل. إذا كان R1 صغيرًا جدًا، فسوف يتسبب بسهولة في حدوث تذبذب وسيكون التداخل الكهرومغناطيسي كبيرًا؛ وإذا كان R1 كبيرًا جدًا، فسوف يقلل من سرعة تبديل أنبوب التبديل. عادةً ما يحد Z1 من جهد GS لأنبوب MOS أقل من 18 فولت، وبالتالي حماية أنبوب MOS. يكون جهد البوابة المتحكم به لـ Q1 عبارة عن موجة على شكل منشار. عندما تكون دورة التشغيل أكبر، يكون وقت توصيل Q1 أطول، وتكون الطاقة المخزنة في المحول أكثر؛ وعندما يتم إيقاف تشغيل Q1، يمر المحول عبر D1 وD2 وR5 وR4 وC3 ويطلق الطاقة، وفي الوقت نفسه يحقق الغرض من إعادة ضبط المجال المغناطيسي، ويجهز المحول للتخزين التالي ونقل الطاقة. يقوم IC باستمرار بضبط دورة عمل الموجة على شكل دبوس المنشار وفقًا لجهد الخرج والتيار، وبالتالي استقرار تيار الخرج والجهد للماكينة بأكملها. C4 و R6 عبارة عن دائرتي امتصاص جهد السنبلة.

3.4 دائرة تحويل الطاقة بالدفع والسحب:

سيتم تشغيل Q1 و Q2 بالتناوب.

3.5 دائرة تحويل الطاقة مع محول محرك:

T2 هو محول القيادة، وT1 هو محول التبديل، وTR1 هو حلقة التيار.

4. دائرة ترشيح مقوِّم الخرج:

4.1 دائرة المعدل الأمامي:

T1 هو محول تبديلي مع وجود القطبين الابتدائي والثانوي في نفس الطور. D1 عبارة عن صمام ثنائي مقوم، وD2 عبارة عن صمام ثنائي حر، وR1 وC1 وR2 وC2 عبارة عن دوائر قص قصوى. L1 عبارة عن مُحرِّض حر، وC4 وL2 وC5 عبارة عن
مرشح من النوع π.

4.2 دائرة مقوم الارتداد المتذبذب:

T1 عبارة عن محول تبديلي مع وجود القطبين الابتدائي والثانوي في مرحلتين متعاكستين. D1 هو الصمام الثنائي المقوِّم، وR1 وC1 عبارة عن دائرتي قص قص ذروة. L1 عبارة عن محرِّض حر، وR2 عبارة عن حمل وهمي، وC4 وL2 وC5 عبارة عن
مرشح من النوع π.

4.3 دائرة المعدل المتزامن:

مبدأ العمل: عندما يكون الطرف العلوي من الطرف الثانوي للمحول موجبًا، يمر التيار عبر C2 وR5 وR6 وR7 لتوصيل Q2، وتشكل الدائرة حلقة وQ2 مقوم. يتم قطع البوابة Q1 لأنها ذات انحياز عكسي. عندما يكون الطرف السفلي من الطرف الثانوي للمحوِّل موجبًا، يمر التيار عبر C3 وR4 وR2 لتوصيل Q1، ويكون Q1 أنبوبًا حرًا. يتم قطع بوابة Q2 لأنها ذات انحياز عكسي. L2 عبارة عن محرِّض حر، وتشكل C6 وL1 وC7
π من النوع π. R1، وC1، وC1، وR9، وC4 عبارة عن دوائر قص الذروة.

5. مبدأ حلقة تثبيت الجهد الكهربائي

5.1 مخطط تخطيطي لدائرة التغذية الراجعة:

5.2 مبدأ العمل:

عندما يرتفع الخرج U0، بعد تقسيمه على مقاومات أخذ العينات R7 وR8 وR10 وVR1، يرتفع جهد دبوس الدبوس U1③. عندما يتجاوز الجهد المرجعي للدبوس U1② الجهد المرجعي للدبوس U1②، يخرج دبوس U1① مستوى عالٍ، مما يتسبب في توصيل Q1، ويبعث الصمام الثنائي البصري OT1 ضوءًا. يبعث الصمام الثنائي ضوءًا، ويتم تشغيل الترانزستور الضوئي، ويصبح جهد الدبوس ①3842↩ ① UC منخفضًا وفقًا لذلك، وبالتالي تتغير دورة عمل خرج الدبوس U1 ⑥⑥ ويقل U0. عندما ينخفض الخرج U0، ينخفض جهد الدبوس U1 ③. عندما يكون أقل من الجهد المرجعي لدبوس U1②، يخرج دبوس U1③ مستوى منخفض، ولا يوصل Q1، ولا يبعث الصمام الثنائي الباعث للضوء OT1 الباعث للضوء، ولا يوصل الترانزستور الضوئي، وترتفع إمكانات دبوس UC3842①. عالياً، وبالتالي تتغير دورة عمل خرج دبوس الدبوس U1⑥ لتزداد ودورة عمل دبوس U0 لتنخفض. بشكل متكرر، يظل جهد الخرج مستقرًا. يمكن أن يؤدي ضبط VR1 إلى تغيير قيمة جهد الخرج.

حلقة التغذية الراجعة هي دائرة مهمة تؤثر على استقرار مصدر طاقة التبديل. على سبيل المثال، إذا كان مكثف مقاوم التغذية الراجعة به أخطاء أو تسرب أو لحام ضعيف، فسوف ينتج عنه تذبذب ذاتي الإثارة. تشمل ظواهر الأعطال: شكل موجة غير طبيعي، تذبذب الحمل الفارغ والكامل، جهد الخرج غير المستقر، إلخ.

6. دائرة حماية من قصر الدائرة الكهربائية

1. في حالة وجود دائرة قصر في طرف الخرج، يمكن لدائرة التحكم في PWM أن تحد من تيار الخرج ضمن نطاق آمن. يمكن استخدام مجموعة متنوعة من الطرق لتنفيذ دائرة الحد من التيار. عندما لا يعمل الحد من تيار الطاقة أثناء حدوث ماس كهربائي قصير، فقط أضف بعض الدوائر الأخرى.

2. يوجد عادة نوعان من دوائر الحماية من قصر الدائرة الكهربائية. يوضح الشكل أدناه دائرة حماية الدائرة القصيرة منخفضة الطاقة. ومبدأها موصوف بإيجاز على النحو التالي:

عندما تكون دائرة الخرج قصيرة الدائرة، يختفي جهد الخرج، ولا يوصِّل الموصِّل البصري OT1، ويرتفع جهد الدبوس ① UC3842 ① إلى حوالي 5 فولت، ويتجاوز الجهد المقسوم لـ R1 و R2 مرجع TL431، مما يؤدي إلى توصيله، ويتم سحب جهد VCC للدبوس ⑦ UC3842 ⑦ إلى أسفل، ويتوقف IC عن العمل. بعد توقف UC3842 عن العمل، يختفي جهد الدبوس ①، ولا يتم توصيل TL431، ويرتفع جهد الدبوس ⑦ UC3842، ويُعاد تشغيل UC3842، وتبدأ الدورة من جديد. عندما تختفي الدائرة القصيرة، يمكن أن تعود الدائرة تلقائيًا إلى حالة العمل العادية.

3. الشكل أدناه عبارة عن دائرة حماية ماس كهربائي متوسط الطاقة. ومبدأها موصوف بإيجاز على النحو التالي:

عندما تكون دائرة الخرج قصيرة ويرتفع جهد السن ① من ① من UC3842، ويكون جهد السن ③ من U1 أعلى من جهد السن ②، يقلب المقارن السن ① ويخرج جهدًا عاليًا لشحن C1. عندما يتجاوز الجهد عند طرفي C1 الجهد المرجعي للدبوس ⑤، يخرج الدبوس U1 ⑦ جهدًا منخفضًا، ويصبح جهد الخرج 0 فولت، وتبدأ الدورة من جديد. عندما تختفي الدائرة القصيرة، تعمل الدائرة بشكل طبيعي. R2 وC1 هما ثابتا زمن الشحن والتفريغ. إذا كانت قيمة المقاومة غير صحيحة، فلن تعمل حماية الدائرة القصيرة.

4. الشكل أدناه عبارة عن دائرة شائعة للحد من التيار وحماية الدائرة القصيرة. ويرد وصف موجز لمبدأ عملها على النحو التالي:

عندما تكون دائرة الخرج قصيرة الدائرة أو ذات تيار زائد، يزداد التيار الأساسي للمحوّل، ويزداد انخفاض الجهد عبر R3، ويزداد الجهد عند السن ③ السن ③، وتزداد دورة عمل الخرج للسن ⑥ السن ⑥ من UC3842 تدريجيًا. عندما يتجاوز الجهد عند الدبوس ③ 1 فولت، ينطفئ UC3842 ولا يكون له خرج. .

5. الشكل أدناه هو دائرة حماية تستخدم محول تيار لأخذ عينات من التيار. وهي ذات استهلاك منخفض للطاقة، ولكنها ذات تكلفة عالية ودائرة معقدة. ويرد وصف موجز لمبدأ عملها على النحو التالي:

إذا كانت دائرة الخرج قصيرة الدائرة أو كان التيار كبيرًا جدًا، فسيكون الجهد المستحث بالملف الثانوي لـ TR1 أعلى. عندما يتجاوز ③ دبوس ③ من UC3842 فولت واحد، سيتوقف UC3842 عن العمل، وسيبدأ العمل مرارًا وتكرارًا. عندما تختفي الدائرة القصيرة أو الحمل الزائد، ستتعافى الدائرة من تلقاء نفسها.

7. حماية الحد من التيار الطرفي الناتج

الصورة أعلاه عبارة عن دائرة حماية مشتركة للحد من تيار الخرج. يتم وصف مبدأ عملها بإيجاز كما هو موضح أعلاه: عندما يكون تيار الخرج كبيرًا جدًا، يرتفع الجهد عند طرفي RS (سلك نحاس المنجنيز)، ويكون جهد دبوس U1③ أعلى من الجهد المرجعي للدبوس ②. يخرج الدبوس U1① دبوس U1① جهدًا عاليًا، ويتم تشغيل Q1، ويحدث التأثير الكهروضوئي في المبادل الضوئي، وينخفض الجهد عند الدبوس 1 من UC3842، وينخفض جهد الخرج، وبالتالي يتحقق الغرض من الحد من تيار الحمل الزائد الناتج.

8. مبدأ دائرة حماية الجهد الزائد للإخراج

وظيفة دائرة حماية الجهد الزائد للإخراج هي الحد من جهد الخرج إلى قيمة آمنة عندما يتجاوز جهد الخرج قيمة التصميم. عندما تفشل حلقة تثبيت الجهد الداخلي لمصدر طاقة التبديل أو يحدث الجهد الزائد للإخراج بسبب التشغيل غير السليم للمستخدم، تحمي دائرة الحماية من الجهد الزائد المعدات الكهربائية في اتجاه التيار من التلف. دوائر الحماية من الجهد الزائد الأكثر استخدامًا هي كما يلي:

1. دائرة حماية الزناد SCR:

كما هو موضح في الشكل أعلاه، عندما يرتفع خرج Uo1، ينهار أنبوب منظم الجهد (Z3) ويتم تشغيله، ويحصل طرف التحكم في المقوم المتحكم فيه بالسيليكون (SCR1) على جهد الزناد، وبالتالي يتم تشغيل الثايرستور. عندما يكون جهد Uo2 قصير الدائرة إلى الأرض، ستعمل دائرة حماية التيار الزائد أو دائرة حماية الدائرة القصيرة وتوقف تشغيل دائرة الطاقة بأكملها. عندما يتم التخلص من ظاهرة الجهد الزائد في الخرج، يتم تفريغ جهد الزناد الطرفي للتحكم في الثايرستور إلى الأرض من خلال R، ويعود الثايرستور إلى حالة إيقاف التشغيل.

2. دائرة حماية الاقتران الكهروضوئي:

كما هو موضَّح في الشكل أعلاه، عندما يكون Uo يعاني من ظاهرة الجهد الزائد، ينهار أنبوب منظم الجهد ويوصِّل، ويتدفق تيار عبر المضاعف الضوئي (OT2) R6 للمُضاعِف الضوئي (OT2) إلى الأرض. ينبعث الضوء من الصمام الثنائي الباعث للضوء الخاص بالمُضاعِف الضوئي (Optocoupler) ويصدر الضوء، مما يؤدي إلى توصيل الترانزستور الضوئي الخاص بالمُضاعِف الضوئي (Optocoupler) إلى تمرير. تكون قاعدة Q1 موصلة للكهرباء، وينخفض جهد ③ دبوس ③ 3842، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل IC وإيقاف تشغيل مصدر الطاقة بالكامل. يساوي Uo صفرًا، وتتكرر الدورة.

3. دائرة حماية الحد من جهد الخرج:

تكون دائرة حماية الحد من جهد الخرج كما هو موضح أدناه. عندما يرتفع جهد الخرج، يتم تشغيل أنبوب منظم الجهد ويتم تشغيل القابل البصري. تحتوي قاعدة Q1 على جهد قيادة ويتم توصيل القناة. يزداد جهد UC3842③، وينخفض الخرج، ولا يتم توصيل أنبوب منظم الجهد. عندما ينخفض الجهد الكهربي UC3842③، يزداد جهد الخرج. بشكل متكرر، يستقر جهد الخرج ضمن نطاق (اعتمادًا على قيمة تنظيم الجهد لأنبوب منظم الجهد).

4. دائرة قفل الجهد الزائد للإخراج:

مبدأ العمل في الشكل A هو أنه عندما يزداد جهد الخرج Uo، يتم تشغيل أنبوب منظم الجهد، ويتم تشغيل الموصِّل البصري وتكون قاعدة Q2 موصلة للكهرباء. وبسبب توصيل Q2، ينخفض جهد قاعدة Q1 ويتم تشغيله أيضًا. ويمر جهد Vcc عبر R1 وQ1 وR2 مما يجعل Q2 موصلًا للكهرباء دائمًا، ويكون دبوس ③ من UC3842 دائمًا عند مستوى عالٍ ويتوقف عن العمل. في الشكل (ب)، عندما يرتفع UO، يزداد جهد دبوس U1 ③، ويخرج دبوس ① ① مستوى عالٍ. ونظرًا لوجود D1 و R1، يخرج دبوس U1 ① دبوس U1 ① دائمًا مستوى عالٍ. يتم تشغيل Q1 دائمًا. يكون دبوس UC3842 ① ① دائمًا منخفض المستوى ويتوقف عن العمل. . التغذية الراجعة الإيجابية؟

9. دائرة تصحيح معامل القدرة (PFC)

1. مخطط المبدأ:

2. مبدأ العمل:

يمر جهد الدخل من خلال مرشح التداخل الكهرومغناطيسي المكون من L1 وL2 وL3 وغيرها، ويقوم BRG1 بتصحيح مسار واحد وإرساله إلى محث PFC. ويتم تقسيم المسار الآخر بواسطة R1 وR2 وإرساله إلى وحدة التحكم في PFC كعينة من جهد الدخل لضبط واجب إشارة التحكم. النسبة، أي تغيير أوقات تشغيل وإيقاف تشغيل Q1 لتثبيت جهد خرج PFC. L4 هو محث PFC، الذي يخزن الطاقة عند تشغيل Q1 ويطلق الطاقة عند إيقاف تشغيل Q1. D1 هو الصمام الثنائي لبدء التشغيل. D2 هو الصمام الثنائي مقوم PFC، وC6 وC7 هو مرشح C6 وC7. يتم إرسال قناة واحدة من جهد PFC إلى الدائرة النهائية، ويتم تقسيم القناة الأخرى بواسطة R3 وR4 ثم يتم إرسالها إلى وحدة التحكم في PFC كعينة من جهد خرج PFC لضبط دورة عمل إشارة التحكم وتثبيت جهد خرج PFC.

10. حماية المدخلات من الجهد الزائد والمنخفض

1. رسم تخطيطي:

2. مبدأ العمل:

مبادئ حماية المدخلات من الجهد الزائد والجهد المنخفض لمصادر الطاقة التحويلية لمدخلات التيار المتردد ومدخلات التيار المستمر هي نفسها تقريبًا. يأتي جهد أخذ العينات لدائرة الحماية من جهد الدخل المرشح. ينقسم جهد أخذ العينات إلى قناتين. يتم تقسيم إحدى القناتين بواسطة R1 و R2 و R3 و R4 ثم يتم إدخالها إلى دبوس المقارنة 3. إذا كان جهد أخذ العينات أعلى من الجهد المرجعي للدبوس 2، فإن دبوس المقارنة 1 يخرج مستوى عالٍ للتحكم في وحدة التحكم الرئيسية لجعلها تغلق، ولا يكون لمصدر الطاقة أي خرج. يتم تقسيم القناة الأخرى بواسطة R7 وR8 وR9 وR10 ثم يتم إدخالها إلى السن 6 من المقارنة. إذا كان جهد أخذ العينات أقل من الجهد المرجعي للدبوس 5، يخرج دبوس المقارنة 7 مستوى عالٍ للتحكم في وحدة التحكم الرئيسية لإيقاف التشغيل، ولا يكون لمصدر الطاقة أي خرج.