전력 전자 기술의 발전과 혁신에 따라 스위칭 전원 공급 장치 기술도 끊임없이 혁신하고 있습니다. 현재 스위칭 전원 공급 장치는 작은 크기, 가벼운 무게 및 높은 효율로 인해 거의 모든 전자 장비에 널리 사용됩니다. 오늘날 전자 정보 산업의 급속한 발전에 없어서는 안 될 전원 공급 방식입니다.
최신 스위칭 전원 공급 장치에는 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 DC 스위칭 전원 공급 장치이고 다른 하나는 AC 스위칭 전원 공급 장치입니다.
여기서 주로 소개하는 것은 DC 스위칭 전원 공급 장치입니다. 그 기능은 주 전원 공급 장치 또는 배터리 전원 공급 장치와 같이 전력 품질이 좋지 않은 원래 전원 공급 장치(거친 전력)를 장비의 요구 사항을 충족하는 더 높은 품질의 DC 전압으로 변환하는 것입니다. DC 스위칭 전원 공급 장치의 핵심은 DC/DC 컨버터입니다.
따라서 DC 스위칭 파워 서플라이의 분류는 DC/DC 컨버터의 분류에 따라 달라집니다. 즉, DC 스위칭 전원 공급 장치의 분류는 기본적으로 DC/DC 컨버터의 분류와 동일합니다. DC/DC 컨버터의 분류는 기본적으로 DC 스위칭 전원 공급 장치의 분류입니다.
스위칭 전원 공급 장치는 크게 주 회로, 제어 회로, 감지 회로, 보조 전원 공급 장치의 네 가지 주요 부품으로 구성됩니다.
1. 주 회로
돌입 전류 제한: 전원이 켜지는 순간 입력 측의 돌입 전류를 제한합니다.
입력 필터: 이 필터의 기능은 전력망에 존재하는 혼란을 필터링하고 기계에서 생성된 혼란이 전력망으로 다시 공급되는 것을 방지하는 것입니다.
정류 및 필터링: 그리드 AC 전원을 직접 정류하여 더 부드러운 DC 전원으로 변환합니다.
인버터: 정류된 직류 전력을 고주파 스위칭 전원 공급 장치의 핵심 부품인 고주파 교류로 변환하는 역할을 합니다.
출력 정류 및 필터링: 부하 요구 사항에 따라 안정적이고 신뢰할 수 있는 DC 전원 공급을 제공합니다.
2. 제어 회로
한편으로는 출력 단자에서 샘플을 채취하여 설정 값과 비교 한 다음 인버터가 펄스 폭 또는 펄스 주파수를 변경하여 출력을 안정화하도록 제어합니다. 다른 한편으로는 테스트 회로에서 제공하고 보호 회로에서 식별 한 데이터를 기반으로 제어 회로가 전원 공급 장치에 대한 다양한 보호 조치를 수행합니다.
3. 감지 회로
보호 회로에 다양한 실행 매개변수와 다양한 계측기 데이터를 제공합니다.
4. 보조 전원 공급 장치
전원 공급 장치의 소프트웨어(원격) 시동을 실현하여 보호 회로 및 제어 회로(PWM 및 기타 칩)에 전원을 공급합니다.
다음은 전원 공급 장치 전환에 대한 몇 가지 대표적인 답변입니다:
1. 스위칭 전원 공급 변압기가 에나멜 와이어 대신 구리 테이프를 사용하는 경우 통과할 수 있는 전류는 어떻게 계산하나요? 예를 들어 두께가 0.1mm인 구리 스트립의 경우 통과할 수 있는 전류는 어떻게 계산하나요?
전문가 답변: 스위칭 전원 공급 변압기가 에나멜 전선 대신 구리 스트립을 사용하는 경우 구리 스트립(에나멜 전선)의 와전류 손실을 크게 줄일 수 있으며 그에 따라 작동 주파수를 높일 수 있지만 DC 손실은 거의 변하지 않고 유지됩니다. 구리 스트립을 통과할 수 있는 전류 밀도는 일반적으로 4.5A/mm²를 초과하지 않아야 합니다. 전류 밀도는 전류를 도체의 단면적으로 나눈 값으로, 두께(0.1mm)에 너비(구리 스트립의 너비)를 곱한 값과 같습니다.
2. 전원 스위치의 AC 회로와 정류기의 AC 회로가 전자기 간섭을 일으킬 가능성이 가장 높은가요?
전문가 답변: 스위칭 전원 공급 장치에서 전자기 간섭이 가장 심각하게 발생하는 곳은 스위칭 변압기의 1차 코일과 2차 코일로 구성된 회로입니다. 그러나 이러한 간섭은 유도를 통해 다른 회로에 방사 및 전도 간섭을 일으킵니다. 전도 간섭 및 방사선 간섭이 가장 심각한 곳은 전원 코드입니다. 전원 코드가 방사선원의 반파 발진기 안테나가 될 수 있기 때문입니다. 또한 외부 라인에 연결되어 있어 간섭 신호를 다른 장치로 쉽게 전송할 수 있습니다. 따라서 스위칭 전원 공급 장치의 입력 단에서 전원선을 효과적으로 절연해야 합니다.
3. 변압기의 온도 상승을 줄이기 위한 구체적인 방법은 무엇인가요?
전문가 답변: 변압기의 온도 상승을 줄이는 한 가지 방법은 변압기 코어의 손실 (히스테리시스 손실 및 와전류 손실)이 자속 밀도의 제곱에 비례하기 때문에 변압기 코어의 최대 자속 증분 (Bm) 값을 줄이는 것입니다. 비례; 다른 하나는 변압기 코어의 손실 (히스테리시스 손실 및 와전류 손실)이 작동 주파수에 비례하기 때문에 스위칭 전원 공급 장치의 작동 주파수를 줄이는 것입니다. 다른 하나는 코일의 손실, 코일의 손실 (주로 와전류 손실), 코일의 와전류 손실 및 피부 효과 손실도 작동 주파수에 비례하기 때문에 코일을 줄이는 것입니다. 코일의 DC 손실을 줄이려면 전선의 전류 밀도를 줄여야 합니다. 일반적으로 에나멜 와이어의 전류 밀도는 4.5A/제곱밀리미터를 초과할 수 없습니다.
4. 플라이백 스위칭 전원 공급 장치의 듀티 사이클은 어떻게 변경되나요?
전문가 답변: 플라이백 스위칭 파워 서플라이의 듀티 사이클은 주로 입력 전압과 스위칭 파워 서플라이 튜브의 내전압에 의해 결정됩니다. 입력 전압이 변경되면 듀티 사이클도 변경됩니다. 예를 들어 입력 전압이 AC260V일 때 전원 스위치 튜브의 내전압이 650V이면 듀티 사이클은 0.306, 입력 전압이 AC170V이면 듀티 사이클은 약 0.5, 입력 전압이 AC170V보다 낮으면 듀티 사이클 비율은 0.5보다 큽니다. 그러나 입력 전압이 어떻게 변하더라도 스위칭 전원 공급 장치는 듀티 사이클을 변경하여 출력 전압의 값을 안정화 (또는 변경)합니다.
5. 포워드와 플라이백의 주요 차이점은 무엇인가요?
전문가 답변: 포워드 스위칭 전원 공급 장치는 전원 스위치 튜브가 켜지면 전원 공급 장치가 담당자에게 전원을 공급하지만 꺼지면 전원이 공급되지 않음을 의미합니다. 플라이백 스위칭 전원 공급 장치는 정반대입니다. 전원 스위치가 켜지면 변압기에만 에너지를 저장하고 부하에 출력을 제공하지 않습니다. 전원 스위치가 꺼져 있을 때만 부하에 출력을 제공합니다. 순방향 스위칭 전원 공급 장치의 출력 전압은 정류된 출력 전압의 평균값이며, 플라이백 스위칭 전원 공급 장치의 출력 전압은 정류된 출력 전압의 평균 반파 값입니다. 두 전압 출력의 위상은 정확히 반대입니다.
6. 루프 디자인에 대해 자세히 설명해 주시겠어요?
전문가 답변: 피드백 루프의 게인은 크다고 더 좋은 것도 아니고 작다고 더 좋은 것도 아닙니다. 피드백 루프의 게인이 너무 높으면 출력 전압이 평균값을 중심으로 앞뒤로 추적하고 출력 전압이 크게 변동합니다. 게인이 높을수록 변동폭이 커집니다. 심한 경우 진동이 발생하고 피드백 루프의 게인이 너무 낮으면 전압이 제대로 추적되지 않아 출력 전압이 불안정해지고 히스테리시스 오차가 발생합니다.
진동 없이 출력 전압을 안정화하기 위해 피드백 루프는 일반적으로 세 개의 루프로 나뉩니다. 한 루프는 차동 이득의 크기를 결정하는 데 사용되고 다른 루프는 적분 이득의 크기를 결정하는 데 사용되며 세 번째 루프는 DC 이득의 크기를 결정하는 데 사용됩니다. 그 목적은 오류 신호가 작으면 루프 이득이 크고 오류 신호가 크면 루프 이득이 작아지는, 즉 오류 증폭기의 이득이 동적이라는 것입니다. 이 세 가지 피드백 루프의 게인을 신중하게 조정하면 스위칭 전원 공급 장치를 진동 없이 안정적으로 유지할 수 있습니다.
7. 플라이백 전원 스위치 MOS를 최소화하는 방법은 무엇인가요? 특히 하드 스위칭 조건에서.
전문가 답변: 듀티 사이클을 줄이되 듀티 사이클이 너무 낮 으면 전원 공급 장치의 작동 효율이 크게 감소하고 전압 조정 범위도 줄어 듭니다.
8. 동박 손실이 전력 손실에서 차지하는 비율은 어느 정도인가요?
전문가 답변: 매우 작습니다. 동박 손실이 크면 동박의 온도 상승이 매우 높아집니다. 80도를 초과하면 구리 호일의 페인트가 노란색으로 변합니다. 그러나 동일한 온도 상승에서 약 1 ~ 3 와트의 금속 필름 저항기 손실에 해당합니다.
9. 크고 작은 구동 파형의 문제 원인은 무엇인가요?
전원 공급 장치가 있는데 전압이 AC85-120V일 때는 출력 드라이버가 정상입니다. 전압이 120-150V로 변경되면 드라이버에 크고 작은 리플이 발생하고 출력 전류가 크게 떨어집니다. 전압이 다시 150V-265V로 증가하면 구동 파형의 주파수가 완전히 잘못되었고 출력도 잘못되었습니다.
전문가 답변: 드라이브 회로가 출력에 커패시터 또는 변압기를 사용하는 경우 커패시터 또는 변압기가 파형(신호)을 전송할 때 신호에 DC 구성 요소가 포함될 수 없기 때문에 이러한 상황이 발생합니다. DC 구성 요소가 포함되어 있으면 출력 파형이 심하게 왜곡됩니다. 드라이브 회로의 출력 파형이 듀티 사이클이 0.5인 경우에만 출력 파형이 왜곡되지 않습니다. 듀티 사이클이 너무 크거나 너무 작으면 왜곡이 발생합니다.
10. 정류기 브리지 선택에 대해 문의하고 싶습니다. 전력에 따라 어떤 종류의 정류기 브리지를 선택해야 하나요?
또 다른 한 가지는 30W 전원 공급 장치를 만들고 3A700V 정류기 브리지를 사용했다는 것입니다. 정류기 브리지가 매우 뜨겁다는 것을 알았습니다. 몇 분 만에 온도가 60도 이상에 도달했습니다. 정류기 브리지가 뜨거워지는 원인은 무엇인가요?
전문가 답변: 정류기 다이오드의 선택은 주로 정류기 다이오드를 통해 흐르는 전류, 내전압 및 작동 주파수의 세 가지 매개 변수에 의해 결정됩니다. 회로 파라미터를 설계할 때 정류기 다이오드를 통해 흐르는 전류는 일반적으로 공칭 값(25°C에서 값의 1/3)만 사용할 수 있는데, 이는 정류기 다이오드를 통해 흐르는 작동 온도가 80°C 이상으로 상승할 수 있기 때문입니다. 정류기 다이오드의 턴온 및 턴오프 속도가 매우 낮으면 전압이 역전된 상태, 즉 역전류가 매우 큰 상태에서도 일정 시간 동안 전도되므로 정류기 다이오드도 열을 발생시킵니다. 정류기 브리지 발열은 후자의 상황에 해당할 수 있습니다.
11. 피드백 루프 설계 및 보상은 어떻게 시작하나요? 선생님이 참을성 있게 대답해 주셨으면 좋겠어요.
전문가 답변: 피드백 루프의 게인은 크다고 더 좋은 것도 아니고 작다고 더 좋은 것도 아닙니다. 피드백 루프의 게인이 너무 높으면 출력 전압이 평균값을 중심으로 변동합니다. 게인이 높을수록 변동폭이 커집니다. 심한 경우 진동이 발생하고 피드백 루프의 게인이 너무 낮으면 출력 전압이 변동하여 불안정해집니다. 진동 없이 출력 전압을 안정화하기 위해 피드백 루프는 일반적으로 세 개의 루프로 나뉩니다. 한 루프는 차동 게인의 크기를 결정하는 데 사용되고, 다른 루프는 적분 게인의 크기를 결정하는 데 사용되며, 세 번째 루프는 DC 게인의 크기를 결정하는 데 사용됩니다. 이 세 가지 피드백 루프의 게인을 신중하게 조정하면 스위칭 전원 공급 장치를 진동 없이 안정적으로 유지할 수 있습니다.
12. 최근 DC TO DC의 효율이 약간 낮습니다. 어떻게 해결하나요?
전문가 답변: 작동 주파수를 줄이거나 전원 스위치 튜브를 고속 스위칭 튜브로 교체하세요. 또한 변압기의 크기를 늘리고 최대 자속 밀도(Bm) 값을 줄이거나 스위칭 변압기의 1차 코일을 변경할 수 있습니다. 스위칭 변압기의 히스테리시스 손실과 와전류 손실은 작동 주파수에 비례하고 최대 자속 밀도 증가의 제곱에 비례하기 때문에 턴 수가 증가합니다.
13. 안녕하세요 선생님, 최소 DC 전압은 어떻게 계산하나요? 여러 버전을 살펴 보았지만 가장 적합한 버전을 찾을 수 없었습니다.
전문가 답변: 여기서 "최소 DC 전압"이 무엇을 의미하는지 잘 이해가 되지 않습니다. 스위칭 전원 공급 장치의 최소 입력 DC 전압인 경우 일반적으로 최소 입력 AC 전압을 기준으로 계산할 수 있습니다. 예를 들어 최소 입력 AC 전압이 AC100V(유효값)인 경우 변환된 최소 DC 입력 전압은 약 120V(평균값)입니다. 정류 및 필터링 후 최대값은 140V이므로 최소값은 100V, 평균값은 120V가 됩니다.
최소 DC 전압이 트랜지스터 자체 여기 스위칭 전원 공급 장치의 포지티브 피드백 전압인 경우 이 전압은 트랜지스터가 켜질 때 작동 전압의 2배가 되도록 선택하고 1배를 조정 가능한 마진으로 남겨 두는 것이 가장 좋습니다. 최소 DC 전압이 전계 효과 트랜지스터 구동 회로의 최소 작동 전압인 경우, 고전력 전계 효과 트랜지스터의 깊은 포화에 필요한 구동 전압이 12V(바람직하게는 20V) 이상이기 때문에 최소 작동 전압은 16V보다 낮을 수 없습니다.
14. 안녕하세요 선생님, 제가 만든 플라이백 변압기 전원 공급 장치의 출력 측에 버가 있는데 버의 주파수가 1차측의 스위칭 주파수와 동일합니다. 버를 제거하려면 어떻게 해야 하나요?
전문가 답변: 2차 정류기와 필터 커패시터 사이에 작은 인덕터가 직렬로 연결되어 있지만 인덕터는 직류가 흐를 때 포화 상태가 될 수 없습니다. 이 인덕터의 자기 회로는 닫을 수 없으며 큰 에어 갭을 남겨 두어야 합니다.
15. 안녕하세요 선생님! 플라이백 전원 공급 장치의 스위칭 주파수를 최적화하는 방법은 무엇인가요? VOR 플라이백 전압 설정을 최적화하는 방법과 어떤 상황에서 가장 적합합니까? 감사합니다! 회전율 계산을 최적화하는 방법은 무엇인가요? 감사합니다.
전문가 답변: 플라이백 스위칭 전원 공급 장치의 작동 주파수 선택은 주로 스위칭 전원 공급 장치의 작동 효율 및 크기와 관련이 있으며 스위칭 전원 공급 장치의 작동 효율은 주로 스위칭 전원 공급 장치 튜브 및 스위칭 변압기의 손실 (히스테리시스 손실 및 와전류 손실)과 관련이 있습니다. 두 손실 모두 주파수에 비례합니다. 스위칭 전원 공급 튜브의 손실은 주로 턴온 손실(온타임 손실)과 턴오프 손실(오프타임 손실)로 구성됩니다. 스위칭 전원 공급 튜브의 온 타임 및 오프 타임이 길수록이 두 가지 손실이 더 커집니다.
일반적으로 고전력 스위칭 전원 공급 튜브의 온-오프 시간은 저전력 스위칭 전원 공급 튜브보다 훨씬 길기 때문에 고전력 스위칭 전원 공급 장치의 작동 주파수는 일반적으로 낮습니다. 스위칭 전원 공급 장치의 작동 효율을 고려할 때는 스위칭 전원 공급 장치의 크기와 비용을 고려하는 것이 가장 좋습니다.
약 80%의 작동 효율을 선택하는 것이 더 적절합니다. 이때 스위칭 전원 공급 튜브의 손실은 전체 손실의 약 50%를 차지하고 스위칭 변압기의 손실은 전체 손실의 약 30%를 차지하며 나머지 회로의 손실은 전체 손실의 약 50%를 차지합니다. 20%. 스위칭 변압기의 권선비는 입력 및 출력 전압의 비율과 스위칭 전원 공급 장치의 듀티 사이클과 관련이 있습니다.
16. 안녕하세요 선생님! 초기 피크 전류 IP 및 플라이백 전압 VOR과 최적의 플라이백 전원 공급 장치 듀티 사이클을 설정하는 방법, 감사합니다!
전문가 답변: 플라이백 스위칭 전원 공급 장치의 1차 및 2차 코일에 의해 생성되는 플라이백 전압의 크기는 스위칭 전원 공급 장치의 듀티 사이클 및 입력 전압과 관련이 있습니다. 스위칭 전원 공급 장치의 듀티 사이클을 선택할 때는 이를 고려해야 합니다. 1차 및 2차 코일에서 생성된 플라이백 전압의 피크 값과 작동 전압(입력 전압)의 합은 전원 스위치 튜브의 내전압 Bvmax의 0.7배를 초과할 수 없습니다. 이 조건(Bvmax)에 따라 플라이백 스위칭 파워 서플라이의 최대 입력 전압을 계산할 수 있습니다. 최대 듀티 사이클 Dmax. 예를 들어 Bvmax가 650V인 전원 스위치의 경우 입력 전압이 AC260V인 경우 듀티 사이클은 약 0.306으로만 선택할 수 있습니다.
17. 안녕하세요 선생님! 플라이백 전원 공급 장치의 스위칭 주파수를 최적화하는 방법은 무엇인가요? VOR 플라이백 전압 설정을 최적화하는 방법과 어떤 상황에서 가장 적합합니까? 감사합니다! 회전율 계산을 최적화하는 방법은 무엇인가요?
전문가 답변: 플라이백 스위칭 전원 공급 장치의 작동 주파수 선택은 주로 스위칭 전원 공급 장치의 작동 효율과 관련이 있으며 스위칭 전원 공급 장치의 작동 효율은 주로 스위칭 전원 공급 장치 튜브 및 스위칭 변압기의 손실 (히스테리시스 손실 및 와전류 손실)과 관련이 있습니다. 두 손실은 모두 주파수에 비례합니다. 스위칭 전원 공급 튜브의 손실은 주로 턴온 손실(온타임 손실)과 턴오프 손실(오프타임 손실)로 구성됩니다. 스위칭 전원 공급 튜브의 온 타임과 오프 타임이 길수록 이 두 가지 손실이 커집니다.
일반적으로 고전력 스위칭 전원 공급 장치의 온 타임 및 오프 타임은 저전력 스위칭 전원 공급 장치 튜브보다 훨씬 길기 때문에 고전력 스위칭 전원 공급 장치의 작동 주파수는 일반적으로 낮습니다. 스위칭 전원 공급 장치의 작동 효율을 고려할 때 스위칭 전원 공급 장치의 크기와 비용을 고려할 때 약 80%의 작동 효율을 선택하는 것이 좋습니다. 이때 스위칭 전원 공급 튜브의 손실은 전체 손실의 약 50%를 차지합니다. 스위칭 변압기의 손실은 총 손실의 약 30%를 차지하고 나머지 회로의 손실은 총 손실의 약 20%를 차지합니다. 스위칭 변압기의 권선비는 입력 전압과 출력 전압의 비율 및 스위칭 전원 공급 장치의 듀티 사이클과 관련이 있습니다.
18. 안녕하세요 선생님, 제가 만든 플라이백 변압기 전원 공급 장치의 출력 측에 버가 있는데 버의 주파수가 1차측의 스위칭 주파수와 동일합니다. 버를 제거하려면 어떻게 해야 하나요?
전문가 답변: 2차 정류기와 필터 커패시터 사이에 작은 인덕터가 직렬로 연결되어 있지만 인덕터는 직류가 흐를 때 포화 상태가 될 수 없습니다. 이 인덕터의 자기 회로는 닫을 수 없으며 큰 에어 갭을 남겨 두어야 합니다.
19. 안녕하세요 선생님, 최소 DC 전압은 어떻게 계산하나요? 여러 버전을 살펴 보았지만 가장 적합한 버전을 찾을 수 없나요?
전문가 답변: 여기서 "최소 DC 전압"이 무엇을 의미하는지 잘 이해가 되지 않습니다. 스위칭 전원 공급 장치의 최소 입력 DC 전압인 경우 일반적으로 최소 입력 AC 전압을 기준으로 계산할 수 있습니다. 예를 들어 최소 입력 AC 전압이 AC100V(유효값)인 경우 변환된 최소 DC 입력 전압은 약 120V(평균값)입니다. 정류 및 필터링 후 최대값은 140V이므로 최소값은 100V, 평균값은 120V가 됩니다.
최소 DC 전압이 트랜지스터 자체 여기 스위칭 전원 공급 장치의 포지티브 피드백 전압인 경우 이 전압은 트랜지스터가 켜질 때 작동 전압의 2배가 되도록 선택하고 1배를 조정 가능한 마진으로 남겨 두는 것이 가장 좋습니다. 최소 DC 전압이 전계 효과 트랜지스터 구동 회로의 최소 작동 전압인 경우, 고전력 전계 효과 트랜지스터의 깊은 포화에 필요한 구동 전압이 12V(바람직하게는 20V) 이상이기 때문에 최소 작동 전압은 16V보다 낮을 수 없습니다.
20. 최근 DC TO DC의 효율이 약간 낮습니다. 어떻게 해결하나요?
전문가 답변: 작동 주파수를 줄이거나 전원 스위치 튜브를 고속 스위칭 튜브로 교체하세요. 또한 변압기의 크기를 늘리고 최대 자속 밀도(Bm) 값을 줄이는 것, 즉 스위칭 변압기의 1차 코일을 변경할 수도 있습니다. 스위칭 변압기의 히스테리시스 손실과 와전류 손실은 작동 주파수에 비례하고 최대 자속 밀도 증가분의 제곱에 비례하기 때문에 턴 수가 증가합니다.
21. 질문: 피드백 루프 설계 및 보상은 어떻게 시작하나요? 선생님이 참을성 있게 답변해 주셨으면 좋겠습니다.
전문가 답변: 피드백 루프의 게인은 크다고 더 좋은 것도 아니고 작다고 더 좋은 것도 아닙니다. 피드백 루프의 게인이 너무 높으면 출력 전압이 평균값을 중심으로 변동합니다. 게인이 높을수록 변동폭이 커집니다. 심한 경우 진동이 발생하고 피드백 루프의 게인이 너무 낮으면 출력 전압이 변동하여 불안정해집니다. 진동 없이 출력 전압을 안정화하기 위해 피드백 루프는 일반적으로 세 개의 루프로 나뉩니다. 한 루프는 차동 게인의 크기를 결정하는 데 사용되고, 다른 루프는 적분 게인의 크기를 결정하는 데 사용되며, 세 번째 루프는 DC 게인의 크기를 결정하는 데 사용됩니다. 이 세 가지 피드백 루프의 게인을 신중하게 조정하면 스위칭 전원 공급 장치를 진동 없이 안정적으로 유지할 수 있습니다.
