Dua puluh jenis topologi bekalan kuasa pensuisan

Laman Utama Berita Sorotan Harian Dua puluh jenis topologi bekalan kuasa pensuisan

2022-03-17 129

Apakah topologi? Topologi litar yang dipanggil ialah kaedah sambungan peranti kuasa dan komponen elektromagnet dalam litar, dan reka bentuk komponen magnetik, litar pampasan gelung tertutup dan semua komponen litar lain bergantung pada topologi. Topologi yang paling asas ialah buck, boost dan boost/buck, flyback terpencil, hadapan, tolak-tarik, separuh jambatan dan penukar jambatan penuh.
Terdapat kira-kira 14 topologi biasa bagi bekalan kuasa pensuisan, setiap satunya mempunyai ciri-ciri tersendiri dan keadaan yang berkenaan. Prinsip pemilihan adalah untuk melihat sama ada ia adalah kuasa tinggi atau kuasa rendah, voltan tinggi atau keluaran voltan rendah, dan sama ada terdapat sedikit komponen yang mungkin.
Oleh itu, adalah sangat penting untuk membiasakan diri dengan kelebihan, kelemahan dan bidang aplikasi topologi yang berbeza untuk memilih topologi dengan betul. Pilihan yang salah akan membuat reka bentuk diet ditakdirkan gagal dari awal. Berikut meringkaskan 20 topologi bekalan kuasa pensuisan asas untuk membantu sistem menguasai prinsip kerja dan ciri asas setiap struktur litar.

Perbandingan 20 Topologi Bekalan Kuasa Pensuisan

Topologi asas biasa bagi: ■ Buck step-down ■ Boost boost ■ Buck-Boost buck-boost ■ Flyback flyback ■ Pengujaan ke hadapan hadapan ■ Dua-Transistor Forward transistor berkembar ke hadapan ■ Tolak-Tarik push-pull ■ Separuh Jambatan Separuh Jambatan ■ Jambatan Penuh Jambatan Penuh ■ SEPIC ■ C'uk

Bentuk gelombang modulasi lebar nadi asas bagi

Topologi ini semuanya berkaitan dengan litar pensuisan, dan bentuk gelombang modulasi lebar denyut asas ditakrifkan seperti berikut:

三、Buck 降压

Ciri-ciri:
■ Kurangkan input kepada voltan yang lebih rendah.
■ Mungkin litar yang paling mudah.
■ Penapis induktor/kapasitor melicinkan gelombang persegi selepas bertukar.
■ Output sentiasa kurang daripada atau sama dengan input.
■ Arus input tidak selanjar (mencincang)
■ Arus keluaran licin

Tingkatkan rangsangan

Ciri-ciri:
■ Naikkan input kepada voltan yang lebih tinggi.
■ Sama seperti step-down, tetapi induktor, suis dan diod disusun semula.
■ Nisbah keluaran sentiasa lebih besar daripada atau sama dengan input (mengabaikan penurunan voltan hadapan diod)
■ Pelicinan arus masukan
■ Arus keluaran tidak selanjar (mencincang)

Buck-Boost buck-boost

Ciri-ciri:
■ Satu lagi kaedah susunan induktor, suis dan diod
■ Menggabungkan keburukan litar buck dan boost.
■ Arus input tidak selanjar (mencincang)
■ Arus keluaran juga tidak berterusan (mencincang)
■ Keluaran sentiasa bertentangan dengan input (perhatikan kekutuban kapasitor), tetapi amplitud boleh lebih kecil atau lebih besar daripada input.
■ Penukar "Flyback" sebenarnya dalam bentuk pengasingan litar buck-boost (gandingan transformer).

Flyback flyback

Ciri-ciri:
■ Berfungsi seperti litar buck-boost, tetapi induktor mempunyai dua belitan, yang berfungsi sebagai kedua-dua pengubah dan induktor.
■ Keluaran boleh positif atau negatif, ditentukan oleh kekutuban gegelung dan diod.
■ Voltan keluaran boleh lebih besar atau lebih kecil daripada voltan masukan, yang ditentukan oleh nisbah lilitan pengubah.
■ Ini adalah topologi terpencil yang paling mudah.
■ Output berbilang boleh diperolehi dengan menambah belitan dan litar sekunder.

Maju teruja

Ciri-ciri:
■ Bentuk gandingan pengubah litar injak turun.
■ Arus input tak selanjar dan arus keluaran lancar.
■ Kerana pengubah digunakan, output boleh menjadi lebih besar atau lebih kecil daripada input, dan ia boleh menjadi sebarang kekutuban.
■ Output berbilang boleh diperolehi dengan menambah belitan dan litar sekunder.
■ Teras pengubah mesti dinyahmagnetkan dalam setiap kitaran pensuisan. Amalan biasa ialah menambah belitan dengan bilangan lilitan yang sama dengan belitan primer.
■ Tenaga yang disimpan dalam induktor primer semasa fasa suis hidup dilepaskan melalui belitan dan diod tambahan semasa fasa pemadaman.

Ciri-ciri:■ Bentuk gandingan pengubah litar injak turun.■ Arus input tak selanjar dan arus keluaran lancar.■ Kerana pengubah digunakan, output boleh menjadi lebih besar atau lebih kecil daripada input, dan ia boleh menjadi sebarang kekutuban.■ Output berbilang boleh diperolehi dengan menambah belitan dan litar sekunder.■ Teras pengubah mesti dinyahmagnetkan dalam setiap kitaran pensuisan. Amalan biasa ialah menambah belitan dengan bilangan lilitan yang sama dengan belitan primer.■ Tenaga yang disimpan dalam induktor primer semasa fasa suis hidup dilepaskan melalui belitan dan diod tambahan semasa fasa pemadaman.

Dua-Transistor Maju Transistor berganda ke hadapan

Ciri-ciri:
■ Dua suis berfungsi pada masa yang sama.
■ Apabila suis dimatikan, tenaga yang disimpan dalam pengubah membalikkan kekutuban primer dan menghidupkan diod.Kelebihan utama:
■ Voltan pada setiap suis tidak akan melebihi voltan masukan.
■ Tidak perlu menetapkan semula trek penggulungan.

Tolak-Tarik tolak-tarik

Ciri-ciri:
■ Suis (FET) memacu fasa yang berbeza dan melakukan modulasi lebar nadi (PWM) untuk melaraskan voltan keluaran.
■ Nisbah penggunaan yang baik bagi penghantaran kuasa teras pengubah dalam kedua-dua separuh kitaran.
■ Topologi gelombang penuh, jadi frekuensi riak keluaran adalah dua kali ganda daripada pengubah.
■ Voltan yang digunakan pada FET ialah dua kali voltan masukan.

Separuh Jambatan separuh jambatan

Ciri-ciri:
■ Struktur topologi penukar kuasa yang lebih tinggi adalah sangat biasa digunakan.
■ Suis (FET) memacu fasa yang berbeza dan melakukan modulasi lebar nadi (PWM) untuk melaraskan voltan keluaran.
■ Nisbah penggunaan yang baik bagi penghantaran kuasa teras pengubah dalam kedua-dua separuh kitaran. Dan nisbah penggunaan belitan primer adalah lebih baik daripada litar tolak-tarik.
■ Topologi gelombang penuh, jadi frekuensi riak keluaran adalah dua kali ganda daripada pengubah.
■ Voltan yang digunakan pada FET adalah sama dengan voltan masukan.

Jambatan Penuh-Jambatan

Ciri-ciri:
■ Topologi yang paling biasa digunakan bagi penukar kuasa lebih tinggi.
■ Suis (FET) digerakkan dalam bentuk pasangan pepenjuru, dan modulasi lebar nadi (PWM) dilakukan untuk mengawal voltan keluaran.
■ Nisbah penggunaan yang baik bagi penghantaran kuasa teras pengubah dalam kedua-dua separuh kitaran.
■ Topologi gelombang penuh, jadi frekuensi riak keluaran adalah dua kali ganda daripada pengubah.
■ Voltan yang digunakan untuk FET adalah sama dengan voltan masukan.
■ Pada kuasa tertentu, arus primer adalah separuh daripada separuh jambatan.

SEPIC penukar induktor primer satu hujung

Ciri-ciri:
■ Voltan keluaran boleh lebih besar atau kurang daripada voltan masukan.
■ Seperti litar rangsangan, arus masukan lancar, tetapi arus keluaran tidak berterusan.
■ Tenaga dipindahkan dari input ke output melalui kapasitor.
■ Dua induktor diperlukan.

C 'uk (paten Slobodan C 'uk)

Ciri-ciri:
■ Penyongsangan output
■ Amplitud voltan keluaran boleh lebih besar atau lebih kecil daripada input.
■ Kedua-dua arus masukan dan arus keluaran adalah lancar.
■ Tenaga dipindahkan dari input ke output melalui kapasitor.
■ Dua induktor diperlukan.
■ Induktor boleh digandingkan untuk mendapatkan arus induktor riak sifar.

Butiran kerja litar

Terangkan butiran kerja topologi berikut:
■ Pengatur langkah turun: pengaliran berterusan, pengaliran kritikal dan pengaliran terputus.
■ Meningkatkan pengawal selia (konduksi berterusan)
■ Operasi pengubah
■ Pengubah flyback
■ Pengubah hadapan

Buck- buck regulator-konduksi berterusan

Ciri-ciri:
■ Arus induktor adalah berterusan.
■ Vout ialah nilai purata voltan masukannya (V1).
■ Voltan keluaran ialah voltan masukan didarab dengan nisbah beban (D) suis.
■ Apabila dihidupkan, arus induktor mengalir keluar daripada bateri.
■ Arus mengalir melalui diod apabila suis dimatikan.
■ Abaikan kerugian dalam suis dan induktor, dan D tiada kaitan dengan arus beban.
■ Pengatur buck dan litar terbitannya dicirikan oleh:Arus masukan adalah tidak selanjar (mencincang) dan arus keluaran adalah berterusan (melicin).

Buck-buck pengatur-pengaliran kritikal

■ Arus induktor masih berterusan, tetapi hanya "mencapai" sifar apabila suis dihidupkan semula, yang dipanggil "pengaliran kritikal". Voltan keluaran masih sama dengan voltan masukan didarab dengan d.

Buck- buck regulator-konduksi tak selanjar

■ Dalam kes ini, arus dalam induktor adalah sifar untuk satu tempoh masa dalam setiap kitaran.
■ Voltan keluaran masih (sentiasa) nilai purata v1.
■ Voltan keluaran bukan voltan masukan didarab dengan nisbah beban (D) suis.
■ Apabila arus beban lebih rendah daripada nilai kritikal, D berubah dengan arus beban (manakala Vout kekal sama).

Tingkatkan pengawal selia

■ Voltan keluaran sentiasa lebih besar daripada (atau sama dengan) voltan masukan.
■ Arus masukan berterusan dan arus keluaran terputus (bertentangan dengan pengatur buck).
■ Hubungan antara voltan keluaran dan nisbah beban (D) tidak semudah dalam pengawal selia buck. Dalam kes pengaliran berterusan:

Dalam contoh ini, Vin = 5,Vout = 15, dan D = 2/3. Vout = 15, D = 2/3.

Operasi pengubah (termasuk fungsi induktor primer)

■ Transformer dianggap sebagai pengubah yang ideal, dan kearuhan primernya (magnetisasi) disambungkan selari dengan primer.

Pengubah flyback

■Di sini, induktansi utama adalah sangat rendah, yang digunakan untuk menentukan arus puncak dan tenaga tersimpan. Apabila suis utama dimatikan, tenaga dipindahkan ke kedua.

Pengubah penukar ke hadapan ke hadapan

■ Kearuhan primer adalah tinggi kerana tidak perlu menyimpan tenaga.
■ Arus pengmagnetan (i1) mengalir ke dalam "peraruh magnetik" untuk menyahmagnetkan teras magnetik (voltan terbalik) selepas suis utama dimatikan.

ringkasan

■ Di sini, topologi litar yang paling biasa dalam penukaran kuasa pensuisan disemak.
■ Terdapat banyak topologi lain, tetapi kebanyakannya adalah gabungan atau variasi topologi yang diterangkan di sini.
■ Setiap topologi mengandungi pertukaran reka bentuk yang unik:1) voltan yang digunakan pada suis2) Memotong dan melicinkan arus masukan dan keluaran3) Nisbah penggunaan belitan
■ Memilih topologi terbaik memerlukan penyelidikan:1) julat voltan input dan output2) Julat semasa3) Nisbah kos kepada prestasi, saiz kepada berat

Penafian: Artikel ini diterbitkan semula daripada "Reka Bentuk Sistem Kuasa". Artikel ini hanya mewakili pandangan peribadi pengarang, dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Ia hanya untuk mencetak semula dan berkongsi untuk menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber dan pengarang asal semasa mencetak semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.

sebelum

Slkor mencapai satu lagi kemenangan! Jumlah tontonan video sains popularnya di TikTok melebihi 1 juta

Seterusnya

Pengurus Besar Song Shiqiang menyampaikan anugerah kepada Lin Yuanfang, penggiat jualan terbaik, dan Pasukan Dragon-Tiger, Jabatan Jualan Pertama Slkor