Forskjellen mellom lineær strømforsyning og byttestrømforsyning
I henhold til konverteringsprinsippet kan strømforsyninger klassifiseres i lineære strømforsyninger og byttestrømforsyninger. Når vi klassifiserer lineære strømforsyninger og bytte strømforsyninger, må vi faktisk avklare om det er AC/DC eller DC/DC. Selv om denne klassifiseringen er rettet mot å skille prinsippene for transformasjon. Men er lineære strømforsyninger og byttestrømforsyninger som oppnår AC/DC-funksjoner en komplett prosess for å konvertere AC til DC, og noen av kretsene er sammensatt av DC/DC.
Lineær strømforsyning og byttestrømforsyning for AC/DC
Det er mange lærebøker, bøker og artikler som direkte refererer til lineære strømkilder som "lineære strømkilder for AC/DC". Hva er en lineær strømkilde? Lineær strømforsyning reduserer først spenningsamplituden til vekselstrøm gjennom en transformator, retter den deretter gjennom en likeretterkrets for å oppnå pulset likestrøm, og filtrerer den deretter for å oppnå likespenning med liten krusningsspenning.
Egenskapene til AC/DC lineær strømforsyning og byttestrømforsyning er forskjellige som følger:
Den lineære strømforsyningen til AC/DC reduseres først med AC-spenning ved hjelp av en strømfrekvenstransformator, og korrigeres deretter. Etter spenningsreduksjon gjennom en transformator har spenningen blitt relativt lav, og strømbrikker som en trepolet spenningsregulator kan brukes til spenningsstabilisering. Justeringsrøret til den lineære strømforsyningen fungerer i en forsterket tilstand, noe som resulterer i høy varmeutvikling og lav effektivitet (relatert til spenningsfallet), som krever tillegg av en klumpete kjøleribbe. Volumet av kraftfrekvenstransformatorer er også relativt stort, og når det produseres flere sett med spenningsutganger, vil transformatorvolumet være større.
Justeringsrøret til AC/DC-svitsjingsstrømforsyningen fungerer i metnings- og avskjæringstilstander, noe som resulterer i lav varmeutvikling og høy effektivitet. AC/DC-svitsjingsstrømforsyningen eliminerer behovet for voluminøse strømfrekvenstransformatorer. Imidlertid vil DC-utgangen til AC/DC-svitsjingsstrømforsyningen ha større krusninger, som kan forbedres ved å koble til en spenningsregulatordiode i utgangsenden. I tillegg, på grunn av den høye topppulsinterferensen som genereres under driften av bryterrøret, må magnetiske perler kobles i serie i kretsen for å forbedres. Relativt sett kan krusningen av en lineær strømforsyning gjøres veldig liten. Bytte av strømforsyninger kan oppnås gjennom forskjellige topologiske strukturer, for eksempel spenningsreduksjon, boost og boost, mens lineære strømforsyninger bare kan oppnå spenningsreduksjon.
Mange tidlige strømadaptere var relativt tunge, og konverteringsprinsippet deres var AC/DC lineær strømforsyning, som brukte en strømfrekvenstransformator internt. AC/DC lineær strømforsyning bruker først en transformator for å redusere AC-spenningen. Denne typen transformatorer, som direkte reduserer spenningen i nettet, kalles en kraftfrekvenstransformator, som vist i figur 1.9. Strømfrekvenstransformatorer, også kjent som lavfrekvente transformatorer, skiller dem fra høyfrekvente transformatorer som brukes til å bytte strømforsyning. Strømfrekvenstransformatorer ble mye brukt i tradisjonelle strømkilder tidligere. Standardfrekvensen for nettstrøm i kraftindustrien, også kjent som nettstrøm ("nettstrøm" refererer til strømforsyningen som hovedsakelig brukes av innbyggere i byer), er 50 Hz i Kina og 60 Hz i andre land. En transformator som kan endre spenningen til vekselstrøm ved denne frekvensen kalles en kraftfrekvenstransformator. Strømfrekvenstransformatorer er generelt større i størrelse sammenlignet med høyfrekvente transformatorer. Så volumet av AC/DC lineær strømforsyning implementert med strømfrekvenstransformatorer er relativt stort.
AC/DC-svitsjingsstrømforsyning krever først retting og filtrering av AC-strømforsyningen for å danne en omtrentlig DC-høyspenning, og deretter kontrollere bryteren for å generere høyfrekvente pulser, som transformeres gjennom en transformator. AC/DC bytte strømforsyning har høyere effektivitet og mindre størrelse. En viktig årsak til dens lille størrelse er at høyfrekvente transformatorer er mye mindre enn kraftfrekvenstransformatorer. Hvorfor er jo høyere frekvens, jo mindre er transformatorvolumet?
Transformatorkjernematerialer har metningsgrenser, så det er grenser for den maksimale magnetiske feltstyrken. Strømmen, magnetfeltstyrken og magnetisk fluks av vekselstrøm er alle sinusformede signaler. Vi vet at for sinussignaler med samme amplitude, jo høyere frekvens, desto større er toppen av signalets "endringshastighet" (i det øyeblikket sinussignalet krysser null er toppen av "endringshastigheten", mens hastigheten endring ved toppen av signalet er 0). I mellomtiden bestemmes den induserte spenningen av endringshastigheten til magnetisk fluks. Så, for den samme spenningen per omdreining, jo høyere frekvensen er, jo mindre er den maksimale magnetiske fluksen som kreves. Men som nevnt ovenfor er toppverdien av magnetfeltintensiteten begrenset. Derfor, hvis kravet til magnetisk fluks reduseres, kan tverrsnittsarealet til jernkjernen reduseres. Ovenstående analyse antar samme spenning per omdreining. Og spenningen per omdreining er relatert til strøm. Derfor antar samme makt. Hvis strømmen er mindre, er strømmen også mindre, og den tillatte ledningen er tynnere, og motstanden er litt høyere, er det tillatt å øke antall svinger. På denne måten reduseres også spenningen per omdreining, noe som også kan redusere kravet til magnetisk fluks. Reduser deretter volumet. Analysen ovenfor antar også at materialet er konstant, det vil si at metningens magnetfeltstyrke er konstant. Selvfølgelig, hvis materialer med høyere metningsmagnetisk feltstyrke brukes, kan volumet også reduseres. Vi vet at sammenlignet med transformatorer av samme størrelse for tiår siden, har transformatorer i dag mye mindre volum fordi de nå bruker nye jernkjernematerialer.
I følge Maxwells ligning er den induserte elektromotoriske kraften E i transformatorspolen
Det vil si integralet av endringshastigheten for magnetisk flukstetthet B over tid over N ledningssvinger med et areal på Ac.
For transformatorer kan den induserte elektromotoriske kraften E på primærsiden av transformatoren og spenningen U påført på inngangssiden betraktes som en lineær sammenheng. På den forutsetning at amplituden til U på inngangssiden til transformatoren forblir uendret, kan det betraktes at amplituden til E også forblir uendret.
I tillegg er det en øvre grense for den magnetiske flukstettheten B for hver type magnetisk kjerne. Ferritten som brukes til høyfrekvente applikasjoner er rundt noen få tideler av en Tesla, mens jernkjernen som brukes til strømfrekvensapplikasjoner er rundt et nivå litt større enn én, med en liten forskjell.
Derfor, når frekvensen øker, øker endringshastigheten i magnetisk flukstetthet dB/dt under hver syklus betydelig, forutsatt at toppendring i magnetisk flukstetthet B ikke er signifikant. Derfor kan mindre Ac eller N brukes for å oppnå den samme induserte elektromotoriske kraften E. En reduksjon i Ac betyr en reduksjon i tverrsnittsarealet til den magnetiske kjernen; En nedgang i N betyr at arealet av det tomme vinduet til den magnetiske kjernen kan reduseres, som begge kan bidra til å oppnå et mindre volum av den magnetiske kjernen. Tverrsnittsarealet til en høyfrekvent transformator er mindre, og antall omdreininger i spolen reduseres, noe som resulterer i et mindre volum.
Justeringsrøret til byttestrømforsyningen fungerer i metnings- og avskjæringstilstander, noe som resulterer i lav varmeutvikling og høy effektivitet. AC/DC-svitsjingsstrømforsyninger krever ikke bruk av store strømfrekvenstransformatorer. Imidlertid vil DC-utgangen til svitsjingsstrømforsyningen ha store krusninger lagt over seg. I tillegg, på grunn av den store topppulsinterferensen som genereres under driften av svitsjetransistoren, er det også nødvendig å filtrere strømforsyningen i kretsen for å forbedre kvaliteten på strømforsyningen. Relativt sett har ikke lineære strømkilder de ovennevnte defektene, og krusningen deres kan være veldig liten.
