Índice
1. Composição do circuito da fonte de alimentação comutada
O circuito principal da fonte de alimentação comutada é composto por um filtro de interferência electromagnética (EMI) de entrada, um circuito de filtro retificador, um circuito de conversão de energia, um circuito controlador PWM e um circuito de filtro retificador de saída. Os circuitos auxiliares incluem um circuito de proteção contra sobretensão de entrada, um circuito de proteção contra sobretensão de saída, um circuito de proteção contra sobrecorrente de saída, um circuito de proteção contra curto-circuito de saída, etc.
O diagrama de blocos do circuito da fonte de alimentação comutada é o seguinte
2. Princípios e circuitos comuns dos circuitos de entrada
2.1 Princípio do circuito do filtro retificador de entrada AC:
①. Circuito de proteção contra raios: Quando há um relâmpago e é gerada alta tensão e introduzida na fonte de alimentação através da rede eléctrica, o circuito composto por MOV1, MOV2, MOV3: F1, F2, F3 e FDG1 fornecerá proteção. Quando a tensão aplicada a ambas as extremidades do varistor excede a sua tensão de funcionamento, a sua resistência diminui, causando o consumo de energia de alta tensão no varistor. Se a corrente for demasiado elevada, F1, F2 e F3 queimarão o circuito de proteção.
②. Circuito de filtro de entrada: A rede de filtro duplo π composta por C1, L1, C2 e C3 suprime principalmente o ruído eletromagnético e os sinais de desordem da fonte de alimentação de entrada para evitar interferência com a fonte de alimentação e também evita o ruído de alta frequência gerado pela própria fonte de alimentação. Interferência de ondas na rede eléctrica. Quando a alimentação é ligada, C5 precisa de ser carregado. Devido à grande corrente instantânea, a adição de RT1 (termistor) pode prevenir eficazmente a corrente de pico. Uma vez que toda a energia instantânea é consumida na resistência RT1, a resistência de RT1 diminui depois de a temperatura subir após um certo período de tempo (RT1 é um componente de coeficiente de temperatura negativo). Neste momento, a energia consumida por ele é muito pequena, e o circuito subsequente pode funcionar normalmente.
③. Circuito retificador e de filtragem: Depois que a tensão CA é retificada por BRG1, ela é filtrada por C5 para obter uma tensão CC relativamente pura. Se a capacidade de C5 for menor, a ondulação CA de saída aumentará.
2.2 Princípio do circuito do filtro de entrada CC:
①. Circuito de filtro de entrada: A rede de filtro π duplo composta por C1, L1 e C2 suprime principalmente o ruído eletromagnético e os sinais de desordem da fonte de alimentação de entrada para evitar interferências com a fonte de alimentação. Também evita que a desordem de alta frequência gerada pela própria fonte de alimentação afecte a fonte de alimentação. Interferência na rede eléctrica. C3 e C4 são condensadores de segurança, e L2 e L3 são indutores de modo diferencial.
②, R1, R2, R3, Z1, C6, Q1, Z2, R4, R5, Q2, RT1 e C7 formam um circuito anti-surto. No momento do arranque, Q2 não está a conduzir devido à presença de C6, e a corrente forma um circuito através de RT1. Q2 liga-se quando a tensão em C6 se carrega até ao valor regulado de Z1. Se C8 tiver uma fuga ou se o circuito a jusante estiver em curto-circuito, a queda de tensão gerada pela corrente em RT1 aumenta no momento do arranque. Q1 liga-se e Q2 não conduz sem tensão de porta. RT1 queimar-se-á num curto espaço de tempo. Proteger o circuito a jusante.
3. Circuito de conversão de energia
3.1 Princípio de funcionamento do tubo MOS:
O tubo de efeito de campo de porta isolada mais utilizado atualmente é o MOSFET (tubo MOS), que utiliza o efeito eletroacústico da superfície do semicondutor para funcionar. Também designado por dispositivo de efeito de campo de superfície. Devido ao facto de a sua porta estar num estado não condutor, a resistência de entrada pode ser muito aumentada, até 105 ohms. O tubo MOS utiliza a tensão porta-fonte para alterar a quantidade de carga induzida na superfície do semicondutor, controlando assim a corrente de drenagem.
3.2. Diagramas esquemáticos comuns:
3.3. Princípio de funcionamento:
R4, C3, R5, R6, C4, D1 e D2 formam um amortecedor e estão ligados em paralelo com o tubo MOS comutado para reduzir o stress de tensão do tubo comutado, reduzir a EMI e evitar avarias secundárias. Quando o interrutor Q1 é desligado, a bobina primária do transformador é propensa a gerar picos de tensão e correntes de pico. A combinação destes componentes pode absorver bem as tensões e correntes de pico. O sinal de pico de corrente medido a partir de R3 participa no controlo do ciclo de funcionamento do ciclo de trabalho de corrente e é, por conseguinte, o limite de corrente do ciclo de trabalho de corrente. Quando a tensão em R5 atinge 1V, o UC3842 pára de funcionar e o interrutor Q1 é desligado imediatamente. As capacitâncias de junção CGS e CGD em R1 e Q1 formam uma rede RC. A carga e a descarga do condensador afectam diretamente a velocidade de comutação do tubo de comutação. Se R1 for demasiado pequeno, causará facilmente oscilações e a interferência electromagnética será grande; se R1 for demasiado grande, reduzirá a velocidade de comutação do tubo de comutação. Z1 normalmente limita a tensão GS do tubo MOS abaixo de 18V, protegendo assim o tubo MOS. A tensão controlada pela porta de Q1 é uma onda em forma de serra. Quando o ciclo de trabalho é maior, o tempo de condução de Q1 é mais longo e a energia armazenada no transformador é maior; quando Q1 é desligado, o transformador passa por D1, D2, R5, R4 e C3 libertam energia e, ao mesmo tempo, atingem o objetivo de reiniciar o campo magnético, preparando o transformador para o próximo armazenamento e transmissão de energia. O CI ajusta constantemente o ciclo de trabalho da onda em forma de serra de pinos de acordo com a tensão e a corrente de saída, estabilizando assim a corrente e a tensão de saída de toda a máquina. C4 e R6 são circuitos de absorção de tensão de pico.
3.4 Circuito de conversão de potência push-pull:
Q1 e Q2 ligar-se-ão sucessivamente.
3.5 Circuito de conversão de energia com transformador de acionamento:
T2 é o transformador de condução, T1 é o transformador de comutação e TR1 é o circuito de corrente.
4. Circuito do filtro retificador de saída:
4.1 Circuito retificador de avanço:
T1 é um transformador de comutação com os pólos primário e secundário na mesma fase. D1 é um díodo retificador, D2 é um díodo de roda livre e R1, C1, R2 e C2 são circuitos de corte de pico. L1 é um indutor de roda livre, e C4, L2 e C5 formam um
Filtro do tipo π.
4.2 Circuito retificador Flyback:
T1 é um transformador de comutação com os pólos primário e secundário em fases opostas. D1 é o díodo retificador, R1 e C1 são circuitos de corte de pico. L1 é um indutor de roda livre, R2 é uma carga fictícia e C4, L2 e C5 formam um
Filtro do tipo π.
4.3 Circuito retificador síncrono:
Princípio de funcionamento: Quando a extremidade superior do secundário do transformador é positiva, a corrente passa através de C2, R5, R6 e R7 para conduzir Q2, e o circuito forma um loop, e Q2 é um retificador. A porta de Q1 é cortada porque está polarizada de forma inversa. Quando a extremidade inferior do secundário do transformador é positiva, a corrente passa através de C3, R4 e R2 para conduzir Q1, e Q1 é uma válvula de roda livre. A porta de Q2 é cortada porque está com polarização inversa. L2 é um indutor de roda livre, e C6, L1 e C7 formam um
Filtro do tipo π. R1, C1, R9 e C4 são circuitos de corte de pico.
5. Princípio do circuito de estabilização da tensão
5.1 Diagrama esquemático do circuito de realimentação:
5.2 Princípio de funcionamento:
Quando a saída U0 sobe, após ser dividida pelos resistores de amostragem R7, R8, R10 e VR1, a tensão do pino U1③ sobe. Quando excede a tensão de referência do pino U1②, o pino U1① emite um nível alto, fazendo com que Q1 conduza e o optoacoplador OT1 emita luz. O diodo emite luz, o fototransistor é ligado e o potencial do pino UC3842 ① torna-se baixo de acordo, alterando assim o ciclo de trabalho de saída do pino U1 ⑥ e reduzindo U0. Quando a saída U0 diminui, a tensão do pino U1③ diminui. Quando é menor que a tensão de referência do pino U1②, o pino U1① produz um nível baixo, Q1 não conduz, o diodo emissor de luz do optoacoplador OT1 não emite luz, o fototransistor não conduz e o potencial do pino UC3842① aumenta. Alto, alterando assim o ciclo de trabalho de saída do pino U1⑥ para aumentar e U0 para diminuir. Repetidamente, a tensão de saída permanece estável. O ajuste de VR1 pode alterar o valor da tensão de saída.
O circuito de feedback é um circuito importante que afecta a estabilidade da fonte de alimentação de comutação. Por exemplo, se o condensador da resistência de feedback tiver erros, fugas ou soldaduras fracas, produzirá uma oscilação auto-excitada. Os fenómenos de falha incluem: forma de onda anormal, oscilação de carga vazia e total, tensão de saída instável, etc.
6. Circuito de proteção contra curto-circuitos
1. No caso de um curto-circuito no terminal de saída, o circuito de controlo PWM pode limitar a corrente de saída dentro de um intervalo seguro. Pode utilizar uma variedade de métodos para implementar o circuito de limitação de corrente. Quando a limitação da corrente de alimentação não funciona durante um curto-circuito, apenas outro Adicione alguns circuitos.
2. Existem normalmente dois tipos de circuitos de proteção contra curto-circuitos. A figura abaixo mostra um circuito de proteção contra curto-circuitos de baixa potência. O seu princípio é descrito resumidamente da seguinte forma:
Quando o circuito de saída está em curto-circuito, a tensão de saída desaparece, o optoacoplador OT1 não conduz, a tensão do pino UC3842 ① sobe para cerca de 5V, a tensão dividida de R1 e R2 excede a referência TL431, fazendo com que ele conduza, o potencial VCC do pino UC3842 ⑦ é puxado para baixo e o IC para de funcionar . Depois que UC3842 pára de funcionar, o potencial do pino ① desaparece, TL431 não conduz, o potencial do pino UC3842 ⑦ sobe, UC3842 reinicia e o ciclo começa novamente. Quando o curto-circuito desaparece, o circuito pode voltar automaticamente à condição normal de funcionamento.
3. A figura abaixo representa um circuito de proteção contra curto-circuitos de média potência. O seu princípio é descrito resumidamente da seguinte forma:
Quando a saída está em curto-circuito e a tensão do pino ① do UC3842 aumenta, e o potencial do pino ③ de U1 é maior do que o do pino ②, o comparador inverte o pino ① e produz um potencial alto para carregar C1. Quando a tensão em ambas as extremidades de C1 excede a tensão de referência do pino ⑤, o pino U1 ⑦ produz baixo potencial e o pino ① do UC3842 Abaixo de 1V, o UCC3842 para de funcionar, a tensão de saída é 0V e o ciclo começa novamente. Quando o curto-circuito desaparece, o circuito funciona normalmente. R2 e C1 são constantes de tempo de carga e descarga. Se o valor da resistência for incorreto, a proteção contra curto-circuitos não funcionará.
4. A figura abaixo representa um circuito comum de limitação de corrente e de proteção contra curto-circuitos. O seu princípio de funcionamento é descrito resumidamente da seguinte forma:
Quando o circuito de saída está em curto-circuito ou em sobrecorrente, a corrente primária do transformador aumenta, a queda de tensão em R3 aumenta, a tensão no pino ③ aumenta e o ciclo de trabalho de saída do pino ⑥ do UC3842 aumenta gradualmente. Quando a tensão no pino ③ excede 1V, o UC3842 desliga-se e não tem saída. .
5. A figura abaixo é um circuito de proteção que utiliza um transformador de corrente para recolher amostras de corrente. Tem um baixo consumo de energia, mas um custo elevado e um circuito complicado. O seu princípio de funcionamento é descrito resumidamente da seguinte forma:
Se o circuito de saída estiver em curto-circuito ou a corrente for muito grande, a tensão induzida pela bobina secundária de TR1 será maior. Quando o pino ③ do UC3842 exceder 1 volt, o UC3842 deixará de funcionar, e começará de novo e de novo. Quando o curto-circuito ou a sobrecarga desaparece, o circuito recupera por si próprio.
7. Proteção limitadora da corrente do terminal de saída
A imagem acima é um circuito de proteção limitador de corrente de saída comum. Seu princípio de funcionamento é brevemente descrito como acima: quando a corrente de saída é muito grande, a tensão em ambas as extremidades do RS (fio de cobre manganês) aumenta e a tensão do pino U1③ é maior do que a tensão de referência do pino ②. Pino U1① Alta tensão de saída, Q1 é ligado, o efeito fotoelétrico ocorre no acoplador ótico, a tensão no pino 1 do UC3842 diminui e a tensão de saída diminui, atingindo assim o objetivo de limitar a corrente de sobrecarga de saída.
8. Princípio do circuito de proteção contra sobretensões de saída
A função do circuito de proteção contra sobretensão de saída é limitar a tensão de saída a um valor seguro quando a tensão de saída excede o valor de conceção. Quando o circuito interno de estabilização da tensão da fonte de alimentação comutada falha ou a sobretensão de saída ocorre devido a um funcionamento incorreto do utilizador, o circuito de proteção contra sobretensão protege o equipamento elétrico a jusante contra danos. Os circuitos de proteção contra sobretensão mais utilizados são os seguintes
1. Circuito de proteção do disparo do SCR:
Como se pode ver na figura acima, quando a saída de Uo1 aumenta, o tubo regulador de tensão (Z3) quebra e liga-se, e o terminal de controlo do retificador controlado por silício (SCR1) recebe a tensão de disparo, pelo que o tiristor se liga. Quando a tensão Uo2 é colocada em curto-circuito com a terra, o circuito de proteção contra sobreintensidades ou o circuito de proteção contra curto-circuitos funcionará e interromperá o funcionamento de todo o circuito de alimentação. Quando o fenómeno de sobretensão de saída é eliminado, a tensão de disparo do terminal de controlo do tiristor é descarregada para a terra através de R, e o tiristor volta ao estado desligado.
2. Circuito de proteção do acoplamento fotoelétrico:
Como se pode ver na figura acima, quando Uo tem um fenómeno de sobretensão, o tubo regulador de tensão avaria-se e conduz, e uma corrente flui através do optoacoplador (OT2) R6 para a terra. O díodo emissor de luz do acoplador ótico emite luz, fazendo com que o fototransistor do acoplador ótico conduza Pass. A base de Q1 é eletricamente condutora e a tensão do pino ③ de 3842 é reduzida, o que desliga o IC e interrompe a operação de toda a fonte de alimentação. Uo é zero, e o ciclo se repete.
3. Circuito de proteção limitador da tensão de saída:
O circuito de proteção limitador da tensão de saída é o que se mostra a seguir. Quando a tensão de saída aumenta, o tubo regulador de tensão é ligado e o optoacoplador é ligado. A base de Q1 tem uma tensão de condução e o canal está ligado. A tensão de UC3842③ aumenta, a saída diminui e o tubo regulador de tensão não conduz. UC3842③ À medida que a tensão diminui, a tensão de saída aumenta. Repetidamente, a tensão de saída estabilizará dentro de um intervalo (dependendo do valor de regulação de tensão do tubo regulador de tensão).
4. Circuito de bloqueio de sobretensão de saída:
O princípio de funcionamento da Figura A é o seguinte: quando a tensão de saída Uo aumenta, o tubo regulador de tensão é ligado, o acoplador ótico é ligado e a base de Q2 é condutora de eletricidade. Devido à condução de Q2, a tensão de base de Q1 é reduzida e este também é ligado. A tensão Vcc passa através de R1 , Q1 e R2, tornando Q2 sempre condutor, e o pino ③ do UC3842 está sempre em nível alto e pára de funcionar. Na Figura B, quando UO sobe, a tensão do pino U1 ③ aumenta, e o pino ① produz nível alto. Devido à existência de D1 e R1, o pino U1 ① sempre sai em nível alto. Q1 está sempre ligado. O pino UC3842 ① está sempre em nível baixo e pára de funcionar. . Feedback positivo?
9. Circuito de correção do fator de potência (PFC)
1. Diagrama de princípio:
2. Princípio de funcionamento:
A tensão de entrada passa através do filtro EMI composto por L1, L2, L3, etc., e o BRG1 rectifica um caminho e envia-o para o indutor PFC. O outro caminho é dividido por R1 e R2 e enviado para o controlador PFC como uma amostra da tensão de entrada para ajustar o dever do sinal de controlo. Rácio, ou seja, alterar os tempos de ligar e desligar de Q1 para estabilizar a tensão de saída do PFC. L4 é o indutor PFC, que armazena energia quando Q1 está ligado e liberta energia quando Q1 está desligado. D1 é o díodo de arranque. D2 é o díodo retificador PFC, C6 e C7 são filtros. Um canal da tensão PFC é enviado para o circuito a jusante, e o outro canal é dividido por R3 e R4 e depois enviado para o controlador PFC como uma amostra da tensão de saída PFC para ajustar o ciclo de trabalho do sinal de controlo e estabilizar a tensão de saída PFC.
10. Proteção contra sobretensão e subtensão de entrada
1. Diagrama esquemático:
2. Princípio de funcionamento:
Os princípios de proteção contra sobretensão e subtensão de entrada das fontes de alimentação comutadas de entrada CA e de entrada CC são praticamente os mesmos. A tensão de amostragem do circuito de proteção provém da tensão filtrada de entrada. A tensão de amostragem é dividida em dois canais. Se a tensão de amostragem for superior à tensão de referência do pino 2, o pino 1 do comparador emite um nível elevado para controlar o controlador principal para o fazer desligar, a fonte de alimentação não tem saída. O outro canal é dividido por R7, R8, R9 e R10 e depois introduzido no pino 6 do comparador. Se a tensão de amostragem for inferior à tensão de referência do pino 5, o pino 7 do comparador emite um nível alto para controlar o controlador principal para o desligar, e a fonte de alimentação não tem saída.
