Hakkuriteholähteiden luokitus, AD/DC- ja DC/DC-virtalähteiden yksityiskohtainen selitys
Hakkurivirtalähteiden luokitus
Ihmisten kytkinteholähdeteknologian alana on kehittää niihin liittyviä tehoelektroniikkalaitteita samalla kun kehitetään kytkintaajuusmuunnostekniikkaa. Näiden molempien molemminpuolinen edistäminen edistää kytkinteholähteiden kehittämistä kohti kevyitä, pieniä, ohuita, hiljaisia, korkeaa luotettavuutta ja häiriöntorjuntaa, joiden kasvunopeus on yli kaksinumeroinen vuosittain. Hakkuriteholähteet voidaan jakaa kahteen luokkaan: AC/DC ja DC/DC. DC/DC-muuntimet ovat nyt modulaarisia, ja suunnittelutekniikka ja tuotantoprosessi ovat kehittyneet ja standardisoitu sekä kotimaassa että kansainvälisesti, ja käyttäjät ovat tunnustaneet ne. Kuitenkin AC/DC:n modularisointi kohtaa omien ominaisuuksiensa vuoksi monimutkaisempia teknisiä ja valmistusongelmia modulointiprosessissa. Kahden tyyppisten hakkuriteholähteiden rakenne ja ominaisuudet selitetään alla.
DC/DC muunnos
DC/DC-muunnos on prosessi, jossa kiinteä tasajännite muunnetaan muuttuvaksi tasajännitteeksi, joka tunnetaan myös nimellä DC-katkaisu. Katkojat toimivat kahdella tavalla: toinen on pitää pulssinleveysmodulaatiomoodi Ts muuttumattomana ja muuttaa T (yleinen), ja toinen on pitää taajuusmodulaatiotila T muuttumattomana ja muuttaa T (altis häiriöille). Tietyt piirit on jaettu seuraaviin luokkiin:
(1) Buck-piiri - Buck-katkoja, jonka keskimääräinen lähtöjännite Uo on pienempi kuin tulojännite Ui ja jonka napaisuus on sama.
(2) Boost-piiri - tehostuskatkoja, jonka keskimääräinen lähtöjännite Uo on suurempi kuin tulojännite Ui ja sama napaisuus.
(3) Buck Boost -piiri - buck- tai boost-katkoja, jonka keskimääräinen lähtöjännite Uo on suurempi tai pienempi kuin tulojännite Ui, vastakkainen napaisuus ja induktiivinen lähetys.
(4) Cuk-piiri - buck- tai boost-katkaisija, jonka keskimääräinen lähtöjännite Uo on suurempi tai pienempi kuin tulojännite UI, päinvastainen napaisuus ja kondensaattorin siirto.
Nykypäivän pehmeä kytkentätekniikka on tehnyt laadullisen harppauksen DC/DC:ssä. VICOR Company Yhdysvalloissa on suunnitellut ja valmistanut erilaisia ECI-pehmeäkytkentäisiä DC/DC-muuntimia, joiden lähtöteho on 300 W, 600 W, 800 W jne. ja vastaavat tehotiheydet (6, 2, 10, 17) W/cm3 ja tehokkuus (80-90) prosenttia . Japanilaisen NemicLambdan äskettäin lanseeraama pehmeä kytkentätekniikkaa käyttävien korkeataajuisten kytkentätehomoduulien RM-sarjan kytkentätaajuus on (200-300) kHz ja tehotiheys 27 W/cm3. Se käyttää synkronisia tasasuuntaajia (MOS-FET Schottky-diodien sijaan), mikä parantaa koko piirin tehokkuutta 90 prosenttiin.
2.2 AC/DC muuntaminen
/DC-muunnos on prosessi, jossa AC muunnetaan tasavirraksi, ja tehovirta voi olla kaksisuuntaista. Tehovirtaa virtalähteestä kuormaan kutsutaan "tasasuuntaukseksi" ja tehovirtaa kuormasta takaisin virtalähteeseen kutsutaan "aktiiviseksi invertteriksi". AC/DC-muuntimen tulo on 50/60Hz AC teho. Tasasuuntauksen ja suodatuksen tarpeen vuoksi suhteellisen suuret suodatinkondensaattorit ovat välttämättömiä. Samanaikaisesti standardien (kuten UL, CCEE jne.) ja EMC-direktiivien (kuten IEC, FCC, CSA) rajoitusten vuoksi EMC-suodatus ja standardien mukaisten komponenttien käyttö on lisättävä AC-tulopuoli, joka rajoittaa AC/DC-virtalähteen tilavuuden pienentämistä. Lisäksi sisäisen korkeataajuisen, korkeajännitteisen korkean taajuuden kytkinten toiminta vaikeuttaa EMC-sähkömagneettisen yhteensopivuusongelmien ratkaisemista, mikä asettaa korkeat vaatimukset sisäisten suuritiheyksisten asennuspiirien suunnittelulle. Samoista syistä johtuen korkeajännite- ja suurvirtakytkimet lisäävät virrankulutusta ja rajoittavat AC/DC-muuntimien modularisointiprosessia. Siksi on tarpeen ottaa käyttöön sähköjärjestelmän optimointisuunnittelumenetelmiä, jotta saavutetaan tietty tyytyväisyys sen työtehokkuuteen.
AC/DC-muunnos voidaan jakaa puoliaaltopiiriin ja täysaaltopiiriin piirin kytkentämenetelmän mukaan. Tehovaiheiden lukumäärän mukaan se voidaan jakaa yksivaiheiseen, kolmivaiheiseen ja monivaiheiseen. Piirin työskentelyneljänneksen mukaan se voidaan jakaa yhteen neljännekseen, kahteen neljännekseen, kolmeen neljännekseen ja neljään kvadranttiin.
