¿Diagrama y principio del circuito de fuente de alimentación conmutada de 12v?
La fuente de alimentación conmutada presentada en este artículo tiene un voltaje de salida que se puede ajustar continuamente de 0 a 12 V, una corriente de 0 a 5000 A y una potencia de salida a plena carga de 60 kW. Gracias a la adopción de tecnologías como la conmutación suave ZVT y una mejor estructura de disipación de calor, todos los indicadores de esta fuente de alimentación cumplen con los requisitos del usuario.
La fuente de alimentación conmutada de 12 V es en realidad una fuente de alimentación que puede mantener eficazmente la estabilidad del voltaje de salida. Entonces, si el voltaje de la fuente de alimentación conmutada es inestable, afectará el funcionamiento normal del equipo. ¿Cómo ajustamos el voltaje a una posición adecuada? ¿Cómo ajustar el voltaje de la fuente de alimentación conmutada de 12 V? Explicamos el diagrama del circuito de la fuente de alimentación conmutada de 12 V, para que entendamos cómo ajustar el voltaje de la fuente de alimentación conmutada de 12 V, ¡aprendamos juntos!
La topología del circuito principal
En vista de una salida de tan alta potencia, la parte del inversor de alta frecuencia adopta una topología de puente completo con IGBT como dispositivo de conmutación de energía. El circuito principal completo se muestra en la Figura 1. Como se muestra, incluye: entrada de CA trifásica de frecuencia eléctrica, puente rectificador de diodos, filtro EMI, inductor y condensador de filtro, inversor de puente completo de alta frecuencia, transformador de alta frecuencia, rectificador de salida. Enlace, filtro LC de salida, etc.
El condensador de bloqueo de CC Cb se utiliza para equilibrar el valor voltio-segundo del transformador y evitar la polarización magnética. Teniendo en cuenta la cuestión de la eficiencia, el inductor resonante LS solo utiliza la inductancia de fuga del propio transformador. Porque si la inductancia es demasiado grande, provocará un pico de voltaje de apagado excesivamente alto, lo que es extremadamente perjudicial para el tubo de conmutación y también aumentará la pérdida de apagado. Por otro lado, también provocará una grave pérdida del ciclo de trabajo, lo que provocará que el valor máximo actual del dispositivo de conmutación aumente y reduzca el rendimiento del sistema.
Diseño del circuito de control
Debido a la capacidad de sobrecarga limitada del elemento de conmutación utilizado en esta fuente de alimentación, la corriente de salida debe ser limitada. Por lo tanto, el circuito de control adopta un voltaje. Estructura actual de doble bucle (el bucle interior es el bucle de corriente, el bucle exterior es el bucle de voltaje) y todos los reguladores son PID. La Figura 8 es un diagrama de bloques esquemático del circuito de control. Después de agregar el bucle interno de corriente, no solo puede limitar la corriente de salida, sino también mejorar la respuesta dinámica de la salida, lo que es beneficioso para reducir la ondulación del voltaje de salida.
En el circuito de control real, se adopta el método de conversión automática de estabilización de voltaje y estabilización de corriente. La figura 9 es un circuito de conversión automática para estabilización de voltaje y corriente. El principio de la fuente de alimentación conmutada es: cuando el voltaje se estabiliza, el bucle de voltaje está saturado y la salida del bucle de voltaje es mayor que la corriente dada, por lo que el bucle de voltaje no funciona y solo funciona el bucle de corriente; el voltaje se estabiliza, el bucle de voltaje está desaturado y la corriente dada es mayor que la salida del bucle, la corriente dada del amplificador operacional está saturada, la corriente dada no funciona, el bucle de voltaje y el bucle de corriente funcionan a la misma velocidad. Al mismo tiempo, y el controlador en este momento tiene una estructura de doble bucle. Este método de control limita el voltaje de salida y la corriente de salida dentro de un rango determinado, y el modo de trabajo específico está determinado por el voltaje, la corriente y la carga determinados.
Dado que la capacidad de esta fuente de alimentación es de 60 kW, para mejorar la eficiencia, reducir el tamaño y mejorar la confiabilidad, se utiliza tecnología de conmutación suave. El método de control del inversor de puente completo de alta frecuencia es el método de control FB-ZVS desfasado, que utiliza la inductancia de fuga del transformador y la resonancia de capacitancia parásita del tubo para lograr ZVS. El chip de control adopta UC3875N producido por Unitrode Company. A través del control de cambio de fase, el brazo del puente principal realiza una conmutación suave de voltaje cero en el rango de carga completa, y el brazo del puente retrasado realiza una conmutación suave de voltaje cero en el rango de carga superior al 75%. La Figura 2 muestra las formas de onda del voltaje de excitación y del voltaje colector-emisor del IGBT del brazo retrasado. Se puede ver que se logra el encendido sin voltaje.
Explicación del diagrama del circuito de la fuente de alimentación conmutada de 12 V
1. Después de que D1 rectifica la alimentación de red y C1 la filtra, se aplica un voltaje de CC de aproximadamente 300 V al pin ① del Transformador (el extremo superior de L1 Al mismo tiempo, después de que R1 polariza el voltaje, V1 se enciende ligeramente y la corriente fluye a través de L1. Al mismo tiempo, el extremo superior de la bobina de retroalimentación L2 (pin). ③ del transformador) forma un voltaje positivo. Este voltaje se retroalimenta a V1 a través de C4 y R3, de modo que se vuelve más conductivo e incluso saturado. Finalmente, a medida que la corriente de retroalimentación disminuye, V1 sale rápidamente de la saturación y corta este ciclo. forma una oscilación e induce el voltaje de salida requerido en la bobina secundaria L3.
2. L2 es la bobina de retroalimentación y también forma un circuito estabilizador de voltaje junto con D4, D3 y C3.
Cuando el voltaje en C5 de la bobina L3 aumenta después de ser rectificado por D6, también muestra que el voltaje en el electrodo negativo de C3 después de que L2 es rectificado por D4 es menor cuando es tan bajo como aproximadamente el valor de estabilización de voltaje del regulador de voltaje. tubo D3 (9V) Cuando se enciende D3, la base de V1 se cortocircuita a tierra, apagando V1 y, en última instancia, reduciendo el voltaje de salida.
3. R4, D5 y V2 en el circuito forman un circuito de protección contra sobrecorriente. Cuando algunas razones hacen que la corriente de trabajo de V1 sea demasiado grande, el transformador de voltaje generado en R4 se agrega a la base de V2 a través de D5, V2 se enciende y el voltaje base de V1 cae, lo que hace que la corriente de V1 disminuya. . El valor teórico de regulación de voltaje de D3 es 9 V 0,5 ~ 0,7 V. En la aplicación real, si desea cambiar el voltaje de salida, solo necesita reemplazar D3 con un valor de regulación de voltaje diferente. Cuanto menor sea el valor de regulación de voltaje, menor será. tensión de salida y viceversa.
Resumen
En este dispositivo de suministro de energía, se utiliza tecnología de conmutación suave de puente completo desfasado para permitir que el dispositivo de potencia logre una conmutación suave de voltaje cero, reduciendo las pérdidas de conmutación y la conmutación. ruido y mejora de la eficiencia; diseñó y utilizó un novedoso transformador de potencia de alta frecuencia, que permite que el diodo rectificador de salida realice un intercambio automático de corriente ajustando el voltaje del lado primario de un solo transformador diseñado y utilizado una barra colectora de potencia capacitiva para reducir la oscilación. en el sistema y reduce Reduce el calor generado por la barra colectora de potencia. El circuito de control adopta un esquema de conversión automática para la estabilización de voltaje y corriente, que realiza la conmutación automática del voltaje de salida y la estabilización de corriente, mejora la confiabilidad de la fuente de alimentación y la respuesta dinámica de la salida y reduce la ondulación del voltaje de salida.
El experimento logró resultados satisfactorios, en los que el factor de potencia puede alcanzar 0,92, la eficiencia de carga completa es 87 y la ondulación del voltaje de salida es inferior a 25 mV. No solo eso, todos los indicadores cumplieron o incluso superaron los requisitos del usuario, pasaron la evaluación técnica de los departamentos pertinentes y ahora se han puesto en producción en masa.