Qu'est-ce qu'une alimentation à découpage ?
Avec le développement et l'innovation de la technologie de l'électronique de puissance, la technologie de l'alimentation à découpage est également en constante évolution. Actuellement, l'alimentation à découpage est largement utilisée dans presque tous les équipements électroniques en raison de sa petite taille, de son poids léger et de son efficacité élevée. Il s'agit d'une méthode d'alimentation indispensable au développement rapide de l'industrie de l'information électronique d'aujourd'hui.
Une alimentation à découpage est une alimentation qui utilise la technologie moderne de l'électronique de puissance pour contrôler le rapport des temps d'activation et de désactivation du tube de commutation afin de maintenir une tension de sortie stable. L'alimentation à découpage est généralement composée d'un circuit intégré de commande à modulation de largeur d'impulsion (PWM) et d'un MOSFET.
L'alimentation à découpage est apparentée à l'alimentation linéaire. Sa borne d'entrée redresse directement le courant alternatif en courant continu. Sous l'action du circuit d'oscillation à haute fréquence, le tube de commutation est utilisé pour contrôler l'activation et la désactivation du courant afin de former un courant pulsé à haute fréquence. Avec l'aide d'un inducteur (transformateur haute fréquence), un courant continu stable à basse tension est produit.
La taille du noyau magnétique du transformateur étant inversement proportionnelle au carré de la fréquence de fonctionnement de l'alimentation à découpage, plus la fréquence est élevée, plus le noyau est petit. Cela permet de réduire considérablement la taille du transformateur et de diminuer le poids et la taille de l'alimentation. Et parce qu'elle contrôle directement le courant continu, cette alimentation est beaucoup plus efficace qu'une alimentation linéaire. Elle permet d'économiser de l'énergie, ce qui lui vaut les faveurs du public. Mais elle présente aussi des inconvénients : le circuit est complexe, la maintenance est difficile et le circuit est gravement pollué. L'alimentation est bruyante et ne convient pas à l'utilisation dans certains circuits à faible bruit.
Caractéristiques de l'alimentation à découpage
Les alimentations à découpage sont généralement composées de circuits intégrés de contrôle de la modulation de largeur d'impulsion (PWM) et de MOSFET. Avec le développement et l'innovation de la technologie de l'électronique de puissance, les alimentations à découpage sont actuellement largement utilisées dans presque tous les équipements électroniques en raison de leur petite taille, de leur légèreté et de leur grande efficacité. Leur importance est évidente.
Classification des alimentations à découpage
Selon la manière dont les dispositifs de commutation sont connectés dans le circuit, les alimentations à découpage peuvent être généralement divisées en trois catégories : les alimentations à découpage en série, les alimentations à découpage en parallèle et les alimentations à découpage par transformateur.
Parmi elles, l'alimentation à découpage de type transformateur peut être subdivisée en : type push-pull, type demi-pont, type pont complet, etc. En fonction de l'excitation du transformateur et de la phase de la tension de sortie, elle peut être divisée en : type forward, type flyback, type à excitation simple et type à excitation double.
La différence entre une alimentation à découpage et une alimentation ordinaire
Les alimentations ordinaires sont généralement des alimentations linéaires. Les alimentations linéaires sont des alimentations dans lesquelles le tube régulateur fonctionne de manière linéaire. Mais dans une alimentation à découpage, c'est différent. Le tube de commutation (dans les alimentations à découpage, on appelle généralement le tube de réglage tube de commutation) fonctionne dans deux états : marche et arrêt : marche - la résistance est très faible, arrêt - la résistance est très faible. grande.
L'alimentation à découpage est un type d'alimentation relativement nouveau. Elle présente les avantages d'un rendement élevé, d'un poids léger, de la possibilité d'augmenter et de diminuer la tension et d'une puissance de sortie élevée. Toutefois, étant donné que le circuit fonctionne par commutation, le bruit est relativement important.
Exemple : Alimentation à découpage Buck
Parlons brièvement du principe de fonctionnement de l'alimentation à découpage abaisseur : le circuit est composé d'un interrupteur (un transistor ou un transistor à effet de champ dans le circuit réel), d'une diode de roue libre, d'une inductance de stockage d'énergie, d'un condensateur de filtrage, etc.
Lorsque l'interrupteur est fermé, l'alimentation électrique fournit du courant à la charge par l'intermédiaire de l'interrupteur et de l'inducteur, et stocke une partie de l'énergie électrique dans l'inducteur et le condensateur. En raison de l'inductance propre de l'inducteur, le courant augmente lentement après la mise en marche de l'interrupteur, c'est-à-dire que la sortie ne peut pas atteindre immédiatement la valeur de la tension d'alimentation.
Après un certain temps, l'interrupteur est mis hors tension. En raison de l'auto-inductance de l'inducteur (le courant dans l'inducteur peut être considéré comme ayant de l'inertie), le courant dans le circuit restera inchangé, c'est-à-dire qu'il continuera à circuler de gauche à droite. Ce courant traverse la charge, revient par le fil de terre, se dirige vers l'anode de la diode de roue libre, traverse la diode et revient à l'extrémité gauche de l'inducteur, formant ainsi une boucle.
En contrôlant le temps de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur (c'est-à-dire la modulation de largeur d'impulsion), la tension de sortie peut être contrôlée. Si le temps d'activation et de désactivation est contrôlé par la détection de la tension de sortie afin de maintenir la tension de sortie constante, l'objectif de stabilisation de la tension est atteint.
Les alimentations ordinaires et les alimentations à découpage ont le même tube de réglage de la tension, qui utilise le principe de rétroaction pour réguler la tension. La différence réside dans le fait que les alimentations à découpage utilisent des tubes à découpage pour le réglage, tandis que les alimentations ordinaires utilisent généralement la zone d'amplification linéaire des triodes pour le réglage. En comparaison, l'alimentation à découpage a une faible consommation d'énergie, une large plage applicable à la tension alternative et un meilleur coefficient d'ondulation de la sortie en courant continu. L'inconvénient est l'interférence des impulsions de commutation.
Le principe de fonctionnement principal d'une alimentation électrique ordinaire à commutation en demi-pont est que les tubes de commutation du pont supérieur et inférieur (les tubes de commutation sont VMOS lorsque la fréquence est élevée) sont activés à tour de rôle. Tout d'abord, le courant traverse le tube de commutation du pont supérieur et la fonction de stockage de la bobine d'induction est utilisée pour rassembler l'énergie électrique. Dans la bobine, le tube de commutation du pont supérieur est finalement mis hors tension et le tube de commutation du pont inférieur est mis sous tension. La bobine d'induction et le condensateur continuent à fournir de l'énergie à l'extérieur. Ensuite, le tube interrupteur du pont inférieur est éteint, puis le tube interrupteur du pont supérieur est allumé pour permettre au courant d'entrer, et ainsi de suite. Comme les deux tubes de commutation sont activés et désactivés à tour de rôle, on parle d'alimentation à découpage.
L'alimentation linéaire est différente. Comme il n'y a pas d'interrupteur, le tuyau d'alimentation en eau évacue toujours de l'eau. S'il y a trop d'eau, elle s'échappe. C'est pourquoi nous constatons souvent que le tube de réglage de certaines alimentations linéaires génère beaucoup de chaleur. L'énergie électrique infinie est entièrement convertie en énergie thermique. De ce point de vue, l'efficacité de conversion de l'alimentation électrique linéaire est très faible, et lorsque la chaleur est élevée, la durée de vie des composants diminue inévitablement, ce qui affecte l'effet de l'utilisation finale.
Principale différence : Comment cela fonctionne-t-il ?
Le tube de réglage de puissance de l'alimentation linéaire fonctionne toujours dans la zone d'amplification et le courant qui le traverse est continu. Comme le tube de réglage consomme une grande quantité d'énergie, il nécessite un tube de réglage de puissance plus grand et est équipé d'un grand radiateur. La chaleur est importante et le rendement est très faible, généralement compris entre 40% et 60% (il faut dire aussi qu'il est très linéaire). alimentation).
La méthode de fonctionnement de l'alimentation linéaire nécessite un convertisseur de tension pour passer de la haute tension à la basse tension. Il s'agit généralement d'un transformateur, mais il en existe d'autres, comme l'alimentation KX, qui redresse et produit une tension continue. Par conséquent, elle est grande, encombrante, peu efficace et génère beaucoup de chaleur ; mais elle présente également des avantages : faible ondulation, bon taux de réglage, faible interférence externe, et convient à une utilisation avec des circuits analogiques/différents amplificateurs, etc.
Le dispositif de puissance de l'alimentation à découpage fonctionne à l'état de commutation. Pendant l'ajustement de la tension, l'énergie est temporairement stockée dans la bobine de l'inducteur, de sorte que sa perte est faible, le rendement est élevé et les exigences en matière de dissipation thermique sont faibles, mais cela n'affecte pas le transformateur et l'inducteur de stockage de l'énergie. Le transformateur et l'inducteur de stockage d'énergie sont également soumis à des exigences plus élevées : ils doivent être fabriqués à partir de matériaux à faibles pertes et à forte perméabilité magnétique. Son transformateur est aussi petit qu'un mot. Le rendement total est compris entre 80% et 98%. L'alimentation à découpage a un rendement élevé mais une taille réduite. Toutefois, par rapport à l'alimentation linéaire, son ondulation et son taux de régulation de la tension et du courant sont quelque peu réduits.
