Eine Zusammenfassung von 21 klassischen Fragen und Antworten zu Schaltnetzteilen

Mit der Entwicklung und Innovation der Leistungselektronik wird auch die Schaltnetzteiltechnologie ständig erneuert. Gegenwärtig werden Schaltnetzteile aufgrund ihrer geringen Größe, ihres geringen Gewichts und ihrer hohen Effizienz in fast allen elektronischen Geräten eingesetzt. Es ist eine unverzichtbare Stromversorgungsmethode für die schnelle Entwicklung der heutigen elektronischen Informationsindustrie.

Es gibt zwei Arten von modernen Schaltnetzteilen: das eine ist ein Gleichstrom-Schaltnetzteil, das andere ein Wechselstrom-Schaltnetzteil.

65w Single Output 12 Volt Switch Mode Regulated Schaltnetzteilmodul

Hier wird hauptsächlich nur das Gleichstrom-Schaltnetzteil vorgestellt. Seine Funktion besteht darin, die ursprüngliche Stromversorgung (Grobstrom) mit schlechter Stromqualität, wie z. B. Netzstrom oder Batteriestrom, in eine qualitativ hochwertigere Gleichspannung umzuwandeln, die den Anforderungen der Geräte entspricht. Das Herzstück des DC-Schaltnetzteils ist der DC/DC-Wandler.

Die Klassifizierung von DC-Schaltnetzteilen stützt sich daher auf die Klassifizierung von DC/DC-Wandlern. Mit anderen Worten, die Klassifizierung von Gleichstrom-Schaltnetzteilen ist im Grunde die gleiche wie die Klassifizierung von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern. Die Klassifizierung von DC/DC-Wandlern entspricht im Wesentlichen der Klassifizierung von DC-Schaltnetzteilen.

Das Schaltnetzteil besteht grob aus vier Hauptteilen: Hauptstromkreis, Steuerstromkreis, Erkennungsstromkreis und Hilfsstromversorgung.

Smps Switch Mode 5V 24V 350w Stromversorgung (2)

1. Hauptstromkreis

Einschaltstrombegrenzung: Begrenzung des Einschaltstroms auf der Eingangsseite zum Zeitpunkt des Einschaltens der Stromversorgung.

Eingangsfilter: Er hat die Aufgabe, die im Stromnetz vorhandenen Störungen zu filtern und zu verhindern, dass die von der Maschine erzeugten Störungen in das Stromnetz zurückgespeist werden.

Gleichrichtung und Filterung: Direkte Gleichrichtung des AC-Stroms aus dem Netz in gleichmäßigeren DC-Strom.

Wechselrichter: wandelt gleichgerichteten Gleichstrom in hochfrequenten Wechselstrom um, der das Kernstück eines Hochfrequenz-Schaltnetzteils ist.

Gleichrichtung und Filterung des Ausgangs: Bietet eine stabile und zuverlässige Gleichstromversorgung entsprechend den Anforderungen der Last.

2. Steuerkreis

Einerseits werden an der Ausgangsklemme Abtastwerte entnommen und mit dem eingestellten Wert verglichen, woraufhin der Wechselrichter so gesteuert wird, dass er seine Impulsbreite oder -frequenz ändert, um den Ausgang zu stabilisieren. Andererseits werden auf der Grundlage der von der Prüfschaltung gelieferten und von der Schutzschaltung ermittelten Daten verschiedene Schutzmaßnahmen für die Stromversorgung durchgeführt.

3. Detektionsschaltung

Stellen Sie verschiedene Betriebsparameter und verschiedene Gerätedaten im Schutzkreis zur Verfügung.

4. Hilfsenergieversorgung

Realisieren Sie den Software-Start (Fernstart) der Stromversorgung, um die Schutzschaltung und die Steuerschaltung (PWM und andere Chips) mit Strom zu versorgen.

Hier sind einige klassische Antworten zu Schaltnetzteilen:

1. Wie berechnet man den Strom, der durch den Schaltnetzteil-Transformator fließen darf, wenn anstelle von Lackdraht ein Kupferband verwendet wird? Wie lässt sich zum Beispiel für ein Kupferband mit einer Dicke von 0,1 mm der zulässige Strom berechnen?

Experten-Antwort: Wenn der Schaltnetzteiltransformator Kupferbänder anstelle von Lackdrähten verwendet, können die Wirbelstromverluste der Kupferbänder (Lackdrähte) stark reduziert und die Betriebsfrequenz entsprechend erhöht werden, aber die Gleichstromverluste bleiben fast unverändert. Die Stromdichte, die durch die Kupferbänder fließen darf, sollte im Allgemeinen 4,5 A/mm² nicht überschreiten. Die Stromdichte ist gleich dem Strom geteilt durch die Querschnittsfläche des Leiters, die gleich der Dicke (0,1 mm) mal der Breite (der Breite des Kupferbandes) ist.

2. Sind der Wechselstromkreis des Netzschalters und der Wechselstromkreis des Gleichrichters am ehesten geeignet, elektromagnetische Störungen zu verursachen?

Antwort eines Experten: Der schwerwiegendste Ort, an dem elektromagnetische Störungen durch ein Schaltnetzteil erzeugt werden, ist der Stromkreis, der aus den Primär- und Sekundärspulen des Schalttransformators besteht. Seine Störungen verursachen jedoch durch Induktion Strahlungs- und Leitungsstörungen in anderen Stromkreisen. Der schwerwiegendste Ort für Leitungs- und Strahlungsstörungen ist das Netzkabel, denn das Netzkabel kann leicht zu einer Halbwellenoszillatorantenne der Strahlungsquelle werden. Außerdem ist es mit externen Leitungen verbunden und kann leicht Störsignale an andere Geräte weitergeben. Daher muss die Netzleitung am Eingang des Schaltnetzteils wirksam isoliert werden.

3. Welche spezifischen Methoden gibt es, um den Temperaturanstieg des Transformators zu verringern?

Antwort eines Experten: Eine Möglichkeit, den Temperaturanstieg des Transformators zu reduzieren, besteht darin, den Wert des maximalen magnetischen Flussinkrements (Bm) des Transformatorkerns zu verringern, da der Verlust des Transformatorkerns (Hystereseverlust und Wirbelstromverlust) proportional zum Quadrat der magnetischen Flussdichte ist. Proportional; die andere besteht darin, die Betriebsfrequenz des Schaltnetzteils zu reduzieren, da der Verlust des Transformatorkerns (Hystereseverlust und Wirbelstromverlust) proportional zur Betriebsfrequenz ist; die andere besteht darin, den Verlust der Spule zu reduzieren, den Verlust der Spule (hauptsächlich Wirbelstromverlust), Der Wirbelstromverlust und der Skineffektverlust der Spule sind ebenfalls proportional zur Betriebsfrequenz. Um den Gleichstromverlust der Spule zu verringern, muss die Stromdichte des Drahtes reduziert werden. Im Allgemeinen darf die Stromdichte von Lackdraht 4,5 A/Quadratmillimeter nicht überschreiten.

4. Wie ändert sich das Tastverhältnis des Flyback-Schaltnetzteils?

Experten-Antwort: Das Tastverhältnis des Flyback-Schaltnetzteils wird hauptsächlich von der Eingangsspannung und der Stehspannung der Schaltnetzteilröhre bestimmt. Wenn sich die Eingangsspannung ändert, ändert sich auch das Tastverhältnis. Zum Beispiel, wenn die Eingangsspannung AC260V ist, wenn die Stehspannung der Schaltnetzteilröhre 650V ist, ist das Tastverhältnis 0,306; wenn die Eingangsspannung AC170V ist, ist das Tastverhältnis ungefähr 0,5; wenn die Eingangsspannung niedriger als AC170V ist, ist das Tastverhältnis größer als 0,5. Unabhängig davon, wie sich die Eingangsspannung ändert, erhöht das Schaltnetzteil den Wert der Ausgangsspannung, um sie zu stabilisieren (oder zu ändern), indem es das Tastverhältnis ändert.

5. Was ist der Hauptunterschied zwischen Forward und Flyback?

Experten-Antwort: Vorwärts schaltendes Netzteil bedeutet, dass das Netzteil beim Einschalten der Leistungsschaltröhre Strom an die zuständige Person abgibt, beim Ausschalten jedoch keinen Strom. Bei einem Flyback-Schaltnetzteil ist es genau umgekehrt. Wenn der Netzschalter eingeschaltet ist, speichert er nur Energie im Transformator und gibt keine Leistung an die Last ab. Es gibt nur dann Leistung an die Last ab, wenn der Leistungsschalter ausgeschaltet ist. Die Ausgangsspannung des vorwärts schaltenden Netzteils ist der Mittelwert der gleichgerichteten Ausgangsspannung, und die Ausgangsspannung des rückwärts schaltenden Netzteils ist der mittlere Halbwellenwert der gleichgerichteten Ausgangsspannung. Die Phasen der beiden Ausgangsspannungen sind genau entgegengesetzt.

6. Können Sie das Schleifendesign im Detail erläutern?

Experten-Antwort: Die Verstärkung der Rückkopplungsschleife ist weder größer noch besser, und kleiner ist auch nicht besser. Wenn die Verstärkung der Rückkopplungsschleife zu hoch ist, pendelt die Ausgangsspannung um den Mittelwert hin und her, und die Ausgangsspannung schwankt stark. Je höher die Verstärkung, desto größer ist die Amplitude der Schwankung. Wenn die Verstärkung der Rückkopplungsschleife zu niedrig ist, wird die Ausgangsspannung instabil, weil sie nicht richtig nachgeführt werden kann und ein Hysteresefehler auftritt.

Um die Ausgangsspannung ohne Schwingungen zu stabilisieren, wird die Rückkopplungsschleife im Allgemeinen in drei Schleifen unterteilt. Eine Schleife dient zur Bestimmung der Größe der Differenzverstärkung, die zweite Schleife zur Bestimmung der Größe der Integralverstärkung und die dritte Schleife zur Bestimmung der Größe der Gleichstromverstärkung. Wenn das Fehlersignal klein ist, ist die Schleifenverstärkung groß, und wenn das Fehlersignal groß ist, wird die Schleifenverstärkung klein, das heißt, die Verstärkung des Fehlerverstärkers ist dynamisch. Durch eine sorgfältige Anpassung der Verstärkungen dieser drei Rückkopplungsschleifen kann das Schaltnetzteil stabil und ohne Oszillation arbeiten.

7. Wie minimiert man den Rücklaufschalter MOS? Besonders unter schwierigen Schaltbedingungen.

Experten-Antwort: Verringern Sie die Einschaltdauer, aber wenn die Einschaltdauer zu niedrig ist, wird die Arbeitseffizienz des Netzteils stark reduziert, und der Spannungseinstellbereich wird ebenfalls reduziert.

8. Wie hoch ist der Anteil des Verlustes der Kupferfolie an der Verlustleistung?

Experten-Antwort: Sehr gering. Wenn der Verlust der Kupferfolie groß ist, wird der Temperaturanstieg der Kupferfolie sehr hoch sein. Wenn sie 80 Grad übersteigt, wird die Farbe auf der Kupferfolie gelb. Dies entspricht jedoch nur dem Verlust eines Metallfilmwiderstands von etwa 1 bis 3 Watt bei der gleichen Temperaturerhöhung.

9. Was ist die Ursache für das Problem der großen und kleinen Antriebswellenformen?

Ich habe eine Stromversorgung, und der Ausgangstreiber ist normal, wenn die Spannung AC85-120V beträgt. Wenn die Spannung auf 120-150V wechselt, hat der Treiber kleine und große Welligkeiten, und der Ausgangsstrom sinkt deutlich. Als die Spannung wieder auf 150V-265V erhöht wurde, war die Frequenz der treibenden Wellenform völlig falsch, und die Ausgabe war auch falsch.

Experten-Antwort: Diese Situation tritt auf, wenn Ihr Antriebsschaltkreis einen Kondensator oder Transformator für den Ausgang verwendet, denn wenn der Kondensator oder Transformator eine Wellenform (ein Signal) überträgt, darf das Signal keine Gleichstromkomponente enthalten. Wenn es eine Gleichstromkomponente enthält, wird die Ausgangswellenform stark verzerrt. Nur wenn die Ausgangswellenform der Treiberschaltung ein Tastverhältnis von 0,5 hat, ist die Ausgangswellenform nicht verzerrt. Wenn das Tastverhältnis zu groß oder zu klein ist, kommt es zu Verzerrungen.

10. Ich möchte eine Frage zur Auswahl der Gleichrichterbrücke stellen. Welche Art von Gleichrichterbrücke sollte ich für verschiedene Leistungen wählen?

Eine andere Sache ist, dass ich ein 30W-Netzteil gemacht habe und eine 3A700V-Gleichrichterbrücke verwendet habe. Ich fand, dass die Gleichrichterbrücke sehr heiß war. Die Temperatur erreichte innerhalb weniger Minuten über 60 Grad. Was sind die Ursachen dafür, dass die Gleichrichterbrücke so heiß wird?

Antwort eines Experten: Die Auswahl der Gleichrichterdiode wird im Wesentlichen durch die drei Parameter Stromfluss durch die Gleichrichterdiode, Stehspannung und Betriebsfrequenz bestimmt. Bei der Auslegung der Schaltungsparameter kann der durch die Gleichrichterdiode fließende Strom im Allgemeinen nur den Nennwert (ein Drittel des Wertes bei 25°C) annehmen, da die durch die Gleichrichterdiode fließende Betriebstemperatur über 80°C ansteigen kann. Wenn die Ein- und Ausschaltgeschwindigkeit der Gleichrichterdiode sehr niedrig ist, leitet sie bei umgekehrter Spannung noch eine Zeit lang, d. h. der Sperrstrom ist sehr groß, so dass die Gleichrichterdiode auch Wärme erzeugt. Die Heizung Ihrer Gleichrichterbrücke könnte auf die letztgenannte Situation zutreffen.

11. Wie beginnt man mit dem Entwurf einer Rückkopplungsschleife und der Kompensation? Ich hoffe, der Lehrer wird geduldig antworten.

Experten-Antwort: Die Verstärkung der Rückkopplungsschleife ist weder größer noch besser, noch ist kleiner besser. Wenn die Verstärkung der Rückkopplungsschleife zu hoch ist, schwankt die Ausgangsspannung um den Mittelwert. Je höher die Verstärkung ist, desto größer ist die Amplitude der Schwankung. In schweren Fällen kommt es zu Schwingungen; ist die Verstärkung der Rückkopplungsschleife zu gering, schwankt die Ausgangsspannung. wird instabil. Um die Ausgangsspannung ohne Schwingungen zu stabilisieren, wird die Rückkopplungsschleife im Allgemeinen in drei Schleifen unterteilt. Eine Schleife dient zur Bestimmung der Größe der Differenzverstärkung, die zweite Schleife zur Bestimmung der Größe der Integralverstärkung und die dritte Schleife zur Bestimmung der Größe der Gleichstromverstärkung. Durch eine sorgfältige Anpassung der Verstärkungen dieser drei Rückkopplungsschleifen kann das Schaltnetzteil stabil und ohne Schwingungen betrieben werden.

12. Der Wirkungsgrad von DC TO DC ist in letzter Zeit etwas niedrig. Wie lässt sich das Problem lösen?

Experten-Antwort: Verringern Sie die Betriebsfrequenz, oder ersetzen Sie die Leistungsschaltröhre durch eine Hochgeschwindigkeitsschaltröhre. Außerdem können Sie die Größe des Transformators erhöhen und den Wert der maximalen magnetischen Flussdichte (Bm) verringern, d. h. die Primärspule des Schalttransformators ändern. Die Anzahl der Windungen nimmt zu, da die Hysterese- und Wirbelstromverluste des Schalttransformators proportional zur Betriebsfrequenz und proportional zum Quadrat der maximalen Flussdichtezunahme sind.

13. Hallo Lehrer, wie berechnet man die minimale Gleichspannung? Ich habe mir mehrere Versionen angeschaut, konnte aber keine finden, die mir am besten passte.

Experten-Antwort: Ich verstehe nicht ganz, was Sie hier mit "Mindestgleichspannung" meinen? Wenn es sich um die Mindesteingangsgleichspannung des Schaltnetzteils handelt, kann sie im Allgemeinen auf der Grundlage der Mindesteingangswechselspannung berechnet werden. Wenn die Mindesteingangswechselspannung beispielsweise 100 V beträgt (Effektivwert), dann beträgt die umgerechnete Mindesteingangsgleichspannung etwa 120 V (Durchschnittswert). Da der Maximalwert nach Gleichrichtung und Filterung 140 V beträgt, liegt der Minimalwert bei 100 V und der Durchschnittswert bei 120 V.

Handelt es sich bei der Mindestgleichspannung um die positive Rückkopplungsspannung eines selbsterregten Transistor-Schaltnetzteils, so wird diese Spannung am besten so gewählt, dass sie das Zweifache der Betriebsspannung beim Einschalten des Transistors beträgt, wobei das Eineinhalbfache als einstellbare Marge übrig bleibt. Handelt es sich bei der Mindestgleichspannung um die Mindestbetriebsspannung der Feldeffekttransistor-Treiberschaltung, kann die Mindestbetriebsspannung nicht unter 16 V liegen, da die für eine tiefe Sättigung von Hochleistungs-Feldeffekttransistoren erforderliche Treiberspannung über 12 V (vorzugsweise 20 V) liegt.

14. Hallo Herr Lehrer, auf der Ausgangsseite des von mir hergestellten Netzteils mit Sperrwandler befinden sich Grate, und die Frequenz der Grate ist die gleiche wie die Schaltfrequenz der Primärseite. Wie kann ich die Grate beseitigen?

Experten-Antwort: Zwischen dem sekundären Gleichrichter und dem Filterkondensator ist eine kleine Induktivität in Reihe geschaltet, die jedoch nicht gesättigt werden kann, wenn Gleichstrom durch sie fließt. Der magnetische Kreis dieser Induktivität kann nicht geschlossen werden, und es muss ein großer Luftspalt gelassen werden.

15. Hallo Lehrer! Wie kann man die Schaltfrequenz der Flyback-Stromversorgung optimieren? Wie kann die Einstellung der VOR-Rücklaufspannung optimiert werden, und unter welchen Umständen ist sie am besten geeignet? Danke! Wie kann man die Berechnung des Windungsverhältnisses optimieren? Danke!

Experten-Antwort: Die Auswahl der Betriebsfrequenz des Flyback-Schaltnetzteils hängt hauptsächlich mit der Arbeitseffizienz und der Größe des Schaltnetzteils zusammen, und die Arbeitseffizienz des Schaltnetzteils hängt hauptsächlich mit den Verlusten (Hystereseverlust und Wirbelstromverlust) der Schaltnetzteilröhre und des Schalttransformators zusammen. Die Verluste der beiden sind proportional zur Frequenz. Der Verlust der Schaltnetzteilröhre setzt sich hauptsächlich aus dem Einschaltverlust (Einschaltverlust) und dem Ausschaltverlust (Ausschaltverlust) zusammen. Je länger die Ein- und Ausschaltzeit der Schaltnetzteilröhre ist, desto größer sind diese beiden Verluste.

Im Allgemeinen sind die Ein- und Ausschaltzeiten von Hochleistungs-Schaltnetzteilröhren viel länger als die von Schaltnetzteilröhren mit geringer Leistung, so dass die Betriebsfrequenz von Hochleistungs-Schaltnetzteilen im Allgemeinen niedriger ist. Bei der Betrachtung der Arbeitseffizienz des Schaltnetzteils sollte man die Größe und die Kosten des Schaltnetzteils berücksichtigen.

Es ist sinnvoller, einen Betriebswirkungsgrad von etwa 80% zu wählen. Zu diesem Zeitpunkt macht der Verlust der Schaltnetzteilröhre etwa 50% des Gesamtverlustes aus, der Verlust des Schalttransformators etwa 30% des Gesamtverlustes und der Verlust der übrigen Schaltungen etwa 50% des Gesamtverlustes. 20%. Das Windungsverhältnis des Schalttransformators hängt mit dem Verhältnis der Eingangs- und Ausgangsspannungen und mit dem Tastverhältnis des Schaltnetzteils zusammen.

16. Hallo Herr Lehrer! Wie stellt man den anfänglichen Spitzenstrom IP und die Flyback-Spannung VOR sowie das optimale Tastverhältnis der Flyback-Stromversorgung ein, vielen Dank!

Experten-Antwort: Die Höhe der von den Primär- und Sekundärspulen des Flyback-Schaltnetzteils erzeugten Rücklaufspannung hängt mit dem Tastverhältnis des Schaltnetzteils und der Eingangsspannung zusammen. Bei der Auswahl des Tastverhältnisses des Schaltnetzteils muss dieses berücksichtigt werden. Die Summe aus dem Spitzenwert der von den Primär- und Sekundärspulen erzeugten Sperrspannung und der Betriebsspannung (Eingangsspannung) darf das 0,7-fache der Stehspannung Bvmax der Leistungsschaltröhre nicht überschreiten. Entsprechend dieser Bedingung (Bvmax) kann die maximale Eingangsspannung des Flyback-Schaltnetzteils berechnet werden Das maximale Tastverhältnis Dmax. Zum Beispiel kann für einen Leistungsschalter mit einer Bvmax von 650V bei einer Eingangsspannung von AC260V nur ein Tastverhältnis von etwa 0,306 gewählt werden.

17. Hallo Lehrer! Wie kann man die Schaltfrequenz der Flyback-Stromversorgung optimieren? Wie kann man die Einstellung der VOR-Rücklaufspannung optimieren, und unter welchen Umständen ist sie am besten geeignet? Danke! Wie kann man die Berechnung des Windungsverhältnisses optimieren?

Antwort eines Experten: Die Wahl der Betriebsfrequenz des Flyback-Schaltnetzteils hängt hauptsächlich mit der Arbeitseffizienz des Schaltnetzteils zusammen, und die Arbeitseffizienz des Schaltnetzteils hängt hauptsächlich mit den Verlusten (Hystereseverlust und Wirbelstromverlust) der Schaltnetzteilröhre und des Schalttransformators zusammen. Beide Verluste sind proportional zur Frequenz. Der Verlust der Schaltnetzteilröhre setzt sich hauptsächlich aus dem Einschaltverlust (Einschaltverlust) und dem Ausschaltverlust (Ausschaltverlust) zusammen. Je länger die Ein- und Ausschaltzeit der Schaltnetzteilröhre ist, desto größer sind diese beiden Verluste.

Im Allgemeinen sind die Ein- und Ausschaltzeiten von Hochleistungs-Schaltnetzteilröhren viel länger als die von Schaltnetzteilröhren mit geringer Leistung, so dass die Arbeitsfrequenz von Hochleistungs-Schaltnetzteilen im Allgemeinen niedriger ist. Bei der Betrachtung der Arbeitseffizienz des Schaltnetzteils ist es unter Berücksichtigung der Größe und der Kosten des Schaltnetzteils besser, eine Arbeitseffizienz von etwa 80% zu wählen. Zu diesem Zeitpunkt macht der Verlust der Schaltnetzteilröhre etwa 50% des Gesamtverlustes aus. Der Verlust des Schalttransformators macht etwa 30% des Gesamtverlustes aus, und der Verlust der übrigen Schaltungen macht etwa 20% des Gesamtverlustes aus. Das Windungsverhältnis des Schalttransformators hängt mit dem Verhältnis der Eingangs- und Ausgangsspannungen sowie mit dem Tastverhältnis des Schaltnetzteils zusammen.

18. Hallo Herr Lehrer, auf der Ausgangsseite des von mir hergestellten Netzteils mit Sperrwandler befinden sich Grate, und die Frequenz der Grate ist die gleiche wie die Schaltfrequenz der Primärseite. Wie kann ich die Grate beseitigen?

19. Hallo Lehrer, wie berechnet man die minimale Gleichspannung? Ich habe mir mehrere Versionen angeschaut, kann aber nicht die geeignetste finden?

20. Der Wirkungsgrad von DC TO DC ist in letzter Zeit ein wenig niedrig. Wie lässt sich das Problem lösen?

Experten-Antwort: Verringern Sie die Betriebsfrequenz, oder ersetzen Sie die Leistungsschaltröhre durch eine Hochgeschwindigkeitsschaltröhre. Außerdem können Sie den Transformator vergrößern und den Wert der maximalen magnetischen Flussdichte (Bm) verringern, d. h. die Primärspule des Schalttransformators ändern. Die Anzahl der Windungen erhöht sich, da der Hystereseverlust und der Wirbelstromverlust des Schalttransformators proportional zur Betriebsfrequenz und proportional zum Quadrat der maximalen Flussdichtezunahme sind.