Typen und Auswahl von stabilisierten Gleichstrom-Netzteilen

Ein elektronisches Gerät, das eine stabile Gleichstromversorgung für eine Last bereitstellen kann. Die meisten Stromquellen für stabilisierte Gleichstromversorgungen sind Wechselstromquellen. Wenn sich die Spannung oder der Lastwiderstand der Wechselstromversorgung ändert, bleibt die Gleichstromausgangsspannung des Reglers stabil. Mit der Entwicklung elektronischer Geräte hin zu hoher Präzision, hoher Stabilität und hoher Zuverlässigkeit haben stabilisierte Gleichstromversorgungen höhere Anforderungen an die Stromversorgung elektronischer Geräte gestellt.

 

Typen und Auswahl von DC-stabilisierten Stromversorgungen:

 

1, Lineares, stabilisiertes DC-Netzteil

1) Stabile Gleichstromversorgung mit Transistorreihen: Die stabile Gleichstromversorgung mit Transistorreihen arbeitet in einem linearen Verstärkungszustand mit schneller Reaktionsgeschwindigkeit, hoher Spannungsstabilität und Laststabilität, geringer Ausgangswelligkeitsspannung und geringem Rauschen. In Bezug auf die Schaltungstechnik verwendet seine Steuerschaltung weniger Komponenten. Es gibt keine besonderen Anforderungen an die Schalteigenschaften der Regelröhre und die Hochfrequenzleistung des Filters, was zu einer hohen Zuverlässigkeit führt.

 

Ein schwerwiegender Nachteil einer seriell geregelten Stromversorgung ist ihre geringe Effizienz. Um die Effizienz zu verbessern, ist es notwendig, den Druckabfall an der Regelröhre zu reduzieren und die Verluste an der Regelröhre zu minimieren. Lösung: 1. PNP- und NPN-Transistoren sind komplementär: Wenn der Ausgangsstrom einer seriell geregelten Stromversorgung hoch ist, wird der Einstelltransistor normalerweise mit einem Darlington-Kombinationstransistor mit einer gemeinsamen Kollektorelektrode verbunden. Aufgrund der gleichen elektrischen Parameter des Transistors verringert die Beibehaltung des gleichen Stromverstärkungsfaktors den Kollektor-Emitter-Spannungsabfall des komplementär verbundenen Kombinationsreglers und verbessert so die Effizienz der Stromversorgung. 2. Vorspannungsmethode: Der Spannungsabfall zwischen Kollektor und Emitter einer gemeinsamen Kollektor-Kombinationsröhre hängt im Allgemeinen in gewissem Maße vom Vorspannungsstrom ab. Durch Verwendung der Vorspannungsverbindungsmethode kann die Leistungseffizienz effektiv verbessert werden, wenn der Ausgangsstrom konstant ist. 3. Schaltspannungsregler als Voreinstellung: Wenn die Eingangs- und Ausgangsspannungsdifferenz groß und der Ausgangsstrom groß ist, ist die Verwendung eines Schaltspannungsreglers als Voreinstellung für einen Serienspannungsregler ebenfalls effektiv zur Verbesserung der Leistungseffizienz. Implementierungsmethode. Die Voreinstellung des Schalters kann auch auf der Primärseite des Netztransformators vorgenommen werden.

 

2) Die Entwicklung integrierter Linearregler: Zu Beginn des Marktes gab es viele Hersteller integrierter Regler mit hoher Leistung und breitem Anwendungsbereich. Sie lassen sich hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilen: integrierte Halbleiter-Einzelchip-Spannungsregler und hybride integrierte Spannungsregler. Ihre Schaltungsformen, Verpackungen sowie Spannungs- und Stromspezifikationen sind unterschiedlich. Integrierte Spannungsregler können in Konstantspannungs-, einstellbare, nachführende und schwebende Spannungsregler unterteilt werden. Unabhängig von der Form bestehen sie jedoch normalerweise aus einer Referenzspannungsquelle, einem Vergleichsverstärker, einem Regelelement, d. h. einem Leistungstransistor, und einer Art Strombegrenzungsschaltung. Einige integrierte Spannungsregler verfügen auch über interne Logik-Abschaltschaltungen und thermische Abschaltschaltungen. Im Vergleich zu Spannungsreglern, die aus diskreten Komponenten bestehen, haben integrierte Spannungsregler erhebliche Vorteile, darunter niedrige Kosten, geringe Größe, bequeme Verwendung, gute Leistung und hohe Zuverlässigkeit.

 

3) Technologie für stabilisierte Stromversorgungen mit Konstantstromquellennetzen: Die Verwendung stabilisierter Stromversorgungen mit Konstantstromnetzen ist ein Merkmal stabilisierter Stromversorgungen mit Stromreihenschaltung. Die Verwendung eines Konstantstromnetzes kann die Stabilität der Stromversorgung effektiv verbessern. Konstantstromnetze werden häufig zur Integration von Spannungsreglern verwendet. Serienspannungsregler, die aus diskreten Komponenten bestehen, verwenden zunehmend Konstantstromtechnologie. Konstantstrom kann durch die Verwendung von Komponenten wie Transistoren, Feldeffekttransistoren und Konstantstromdioden erreicht werden. Es ist praktischer, Konstantstromdioden in Serienspannungsreglern mit diskreten Komponenten zu verwenden.

 

2, Schaltnetzteil mit stabilisierter Gleichspannung

Ein schaltbares, gleichstromgeregeltes Netzteil ist ein gleichstromgeregeltes Netzteil, dessen Leistungsregelungskomponenten auf „Ein“- und „Aus“-Weise arbeiten. Frühe, mit magnetischen Verstärkern geschaltete, gleichstromstabilisierte Netzteile nutzten die „gesättigten“ und „ungesättigten“ Zustände des Eisenkerns, um eine „Ein“- und „Aus“-Steuerung durchzuführen. Das ist ein niederfrequenter magnetischer Verstärker. Das während dieses Vorgangs auftretende phasengesteuerte Thyristorgleichrichternetzteil ist ebenfalls eine Art geschaltetes Gleichstromnetzteil. In der Folgezeit hat sich die Umwandlungstechnologie für hochfrequente, geschaltete, gleichstromstabilisierte Netzteile in Form von Wandlern rasant entwickelt. In den 1990er Jahren wurden Leistungselektroniktechnologie, PWM und andere Technologien immer ausgereifter, und Gleichstromschaltnetzteile und Wechselstromschaltnetzteile wurden zu den dominierenden Akteuren auf dem Markt. Die Leistungselektroniktechnologie ist eine Disziplin, die Leistungselektroniktechnologie zur Steuerung und Umwandlung elektrischer Energie nutzt. Sie umfasst drei Teile: Leistungselektronikgeräte, Wandlerschaltungen und Steuerschaltungen. Sie ist ein interdisziplinäres Feld zwischen den drei wichtigsten Elektrotechniktechnologien Leistung, Elektronik und Steuerung. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie hat sich die Leistungselektronik aufgrund ihrer engen Verknüpfung mit der modernen Regelungstechnik, den Materialwissenschaften, der Elektrotechnik, der Mikroelektronik und vielen anderen Bereichen allmählich zu einer umfassenden technischen Disziplin mit interdisziplinärer Durchdringung entwickelt.

 

1) Kein Netzfrequenztransformator: Der Verzicht auf Netzfrequenztransformatoren und die Übernahme der Gleichrichtung direkt aus dem Stromnetz ist eine wichtige Maßnahme zur Reduzierung von Volumen und Gewicht von Schaltnetzteilen. Das Fehlen von Netzfrequenztransformatoren ist zu einem Merkmal moderner, moderner Schaltnetzteile geworden. Im Vergleich zu verschiedenen DC-stabilisierten Netzteilen mit Netzfrequenztransformatoren sind die herausragenden Vorteile von Schaltnetzteilen ohne Netzfrequenztransformatoren die geringe Größe, das geringe Gewicht und die hohe Effizienz. Die Schaltungsformen von Schaltnetzteilen sind vielfältig. In Bezug auf die Modulationstechnologie gibt es Pulsweitenmodulation, Frequenzmodulation, Hybridmodulation usw., wobei die Pulsweitenmodulation die überwiegende Mehrheit ausmacht. Derzeit gibt es vollständig transformatorfreie Schaltnetzteile, die nicht einmal Hochfrequenzwandler benötigen. Das größte Merkmal dieses Netzteils ist, dass sein Volumen viel kleiner ist als das von aktuellen Schaltnetzteilen ohne Netzfrequenztransformatoren und dass es keine Komponenten wie gewickelte Transformatoren gibt. Es kann mithilfe der integrierten Schaltungstechnologie hergestellt werden.

 

2) Hochfrequenz-Schaltnetzteil: Ein wesentliches Merkmal moderner Schaltnetzteile ist die kontinuierliche Erhöhung der Schaltfrequenz. Transistor-Schaltnetzteile, Thyristor-Schaltnetzteile oder Feldeffekttransistor-Schaltnetzteile entwickeln sich alle in Richtung Hochfrequenz. Mit dem Aufkommen von Leistungs-IGBTs und -MOSFETs hat sich die Betriebsfrequenz von Schaltnetzteilen schrittweise von den früher typischen 20 kHz auf den Megahertz-Bereich oder sogar den Gigahertz-Bereich erhöht.

 

3) Integration von Steuerkreisen: Die Steuerkreise früherer Schaltnetzteile bestanden aus diskreten Komponenten. Dadurch ist das Schaltungsdesign komplex, Fehlersuche und Wartung sind mühsam, was die Förderung und Anwendung von Schaltnetzteilen beeinträchtigt. Um sich an die rasante Entwicklung von Schaltnetzteilen anzupassen, wurden integrierte Steuerkreise für Schaltnetzteile erfolgreich entwickelt, und ihre Funktionen werden immer vollständiger. Die Integration von Steuerkreisen für Schaltnetzteile vereinfacht das Design von Schaltnetzteilen erheblich, verbessert die elektrische Leistung und Zuverlässigkeit von Schaltnetzteilen und hat ein geringes Volumen, was die Kosten senkt.

 

4) Hohe Frequenz der Hauptkomponenten: Um sich an die rasante Entwicklung von Schaltnetzteilen anzupassen, entwickeln sich auch die in Schaltnetzteilen verwendeten Hauptkomponenten rasant weiter, und ihr Hauptziel ist es, eine hohe Frequenz zu erreichen. Die Schaltkomponenten in Schaltnetzteilen – Leistungstransistoren, Thyristoren und Feldeffekttransistoren – haben alle Fortschritte bei der Erhöhung der Betriebsfrequenz gemacht. Am auffälligsten ist jedoch das Aufkommen von Leistungstransistoren (IGBT-Verbundtransistoren) und MOSFET-Feldeffekttransistoren, die nicht nur die Schaltfrequenz auf 1 MHz -1 GHz erhöhen, sondern auch besondere Vorteile wie gute Schalteigenschaften, geringe erforderliche Antriebsleistung, keinen Sekundärverschleiß und die Fähigkeit, thermisches Durchgehen zu verhindern, bieten. Darüber hinaus hat das Aufkommen von Hochstrom-Schottky-Barrieren die Gleichrichtungseffizienz von Niederspannungs-Hochstrom-Schaltnetzteilen erheblich verbessert. Sie bieten die Vorteile einer schnellen Schaltgeschwindigkeit, einer kurzen Sperrverzögerungszeit und eines geringen Durchlassspannungsabfalls. Während des Filterprozesses müssen auch Kondensatoren und andere Geräte in Bezug auf Materialien, Struktur und Technologie weiterentwickelt werden, um die Hochfrequenzanforderungen von Schaltnetzteilen zu erfüllen.

 

5) Vollständig digitale Steuerung: Die Steuerung von Schaltnetzteilen hat die analoge Steuerung und die gemischte analoge und digitale Steuerung durchlaufen und ist nun in die Phase der vollständig digitalen Steuerung eingetreten. Die vollständig digitale Steuerung ist ein neuer Entwicklungstrend, der in vielen Stromumwandlungsgeräten angewendet wurde. In der Vergangenheit war die Anwendung der digitalen Steuerung in DC/DC-Wandlern jedoch relativ begrenzt. Im Laufe der Jahre wurden leistungsstarke vollständig digitale Steuerungschips für Schaltnetzteile entwickelt, und die Kosten wurden ebenfalls auf ein relativ vernünftiges Niveau gesenkt. Viele Unternehmen in Europa und den Vereinigten Staaten haben digitale Steuerungschips und Software für Schaltwandler entwickelt und hergestellt. Der Vorteil der vollständig digitalen Steuerung besteht darin, dass digitale Signale auf kleinere Mengen kalibriert werden können als gemischte analoge digitale Signale und der Chippreis auch günstiger ist. Der Stromerfassungsfehler kann genau digital korrigiert werden, wodurch die Spannungserfassung genauer wird. Kann ein schnelles und flexibles Steuerungsdesign erreichen.