Klassifizierung von Schaltnetzteilen, detaillierte Erklärung von AD/DC- und DC/DC-Netzteilen.
Klassifizierung des Schaltnetzteils
Das technische Gebiet der Schaltnetzteile besteht darin, verwandte Leistungselektronikgeräte zu entwickeln und gleichzeitig die Technologie zur Frequenzumwandlung zu entwickeln. Beide fördern die Entwicklung von Schaltnetzteilen in Richtung leichter, kleiner, dünner, geräuscharmer, zuverlässiger und störungsfreier Geräte mit einer jährlichen Wachstumsrate von mehr als zweistelligen Werten. Schaltnetzteile können in zwei Kategorien unterteilt werden: AC/DC und DC/DC. DC/DC-Wandler wurden modularisiert, und die Designtechnologie und der Produktionsprozess wurden im In- und Ausland ausgereift und standardisiert und von den Benutzern anerkannt. Die Modularisierung von AC/DC ist jedoch aufgrund ihrer eigenen Merkmale im Prozess der Modularisierung auf kompliziertere technische und technologische Herstellungsprobleme gestoßen. Die Struktur und die Merkmale von zwei Arten von Schaltnetzteilen werden im Folgenden beschrieben.
2.1 DC/DC-Wandlung
Bei der DC/DC-Umwandlung wird eine feste Gleichspannung in eine variable Gleichspannung umgewandelt, was auch als DC-Chopping bezeichnet wird. Der Chopper funktioniert auf zwei Arten: Zum einen bleibt der Pulsweitenmodulationsmodus Ts unverändert und ändert sich ton (universell), zum anderen bleibt der Frequenzmodulationsmodus ton unverändert und ändert sich Ts (störanfällig). Seine spezifische Schaltung besteht aus den folgenden Kategorien:
(1) Buck-Schaltung-Abwärtswandler, deren Ausgangsmittelspannung Uo kleiner als die Eingangsspannung Ui ist und die gleiche Polarität aufweist.
(2) Boost-Schaltung-Boost-Chopper, deren Ausgangsmittelspannung Uo größer als die Eingangsspannung Ui ist und die Polarität gleich ist.
(3) Buck-Boost-Schaltung - Abwärts- oder Aufwärts-Zerhacker, deren mittlere Ausgangsspannung Uo größer oder kleiner als die Eingangsspannung Ui ist, mit entgegengesetzter Polarität und induktiver Übertragung.
(4) Cuk-Schaltung - Abwärts- oder Aufwärtswandler, dessen Ausgangsmittelspannung Uo größer oder kleiner als die Eingangsspannung UI ist, mit entgegengesetzter Polarität und kapazitiver Übertragung.
Heutzutage hat die Soft-Switching-Technologie einen qualitativen Sprung im DC/DC-Bereich gemacht. Viele ECI-Soft-Switching-DC/DC-Wandler, die von der VICOR Company in den USA entwickelt und hergestellt werden, haben * große Ausgangsleistungen von 300 W, 600 W und 800 W und die entsprechenden Leistungsdichten betragen (6, 2, 10, 17) W/cm3 und die Effizienz beträgt (80-90) %. Ein kürzlich von der NemicLambda Company aus Japan eingeführtes Hochfrequenz-Schaltnetzteilmodul der RM-Serie mit Soft-Switching-Technologie hat eine Schaltfrequenz von (200~300) kHz und eine Leistungsdichte von 27 W/cm3. Der Synchrongleichrichter (MOS-FET statt Schottky-Diode) wird verwendet, was die Effizienz der gesamten Schaltung auf 90 % verbessert.
2.2 AC/DC-Umwandlung
Bei der AC/DC-Umwandlung wird Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt, wobei die Stromflussrichtung bidirektional sein kann. Der Stromfluss von der Stromversorgung zur Last wird als „Gleichrichtung“ bezeichnet, und der Stromfluss von der Last zur Stromversorgung wird als „aktiver Wechselrichter“ bezeichnet. Der Eingang des AC/DC-Wandlers ist 50/60 Hz Wechselstrom, daher muss er gleichgerichtet und gefiltert werden, sodass ein relativ großer Filterkondensator erforderlich ist. Gleichzeitig muss aufgrund der Einschränkungen durch Standards (wie UL, CCEE usw.) und EMV-Anweisungen (wie IEC, FCC, CSA) ein EMV-Filter an der AC-Eingangsseite hinzugefügt und Komponenten verwendet werden, die dem ersten Standard entsprechen, was die Miniaturisierung der AC/DC-Stromversorgung einschränkt. Aufgrund der internen Hochfrequenz-, Hochspannungs- und Hochstromschalterwirkung ist es schwieriger, das Problem der elektromagnetischen Verträglichkeit von EMV zu lösen, was auch hohe Anforderungen an das interne Design der Installationsschaltung mit hoher Dichte stellt. Aus demselben Grund erhöht der Hochspannungs- und Hochstromschalter den Stromverbrauch und schränkt den Modularisierungsprozess des AC/DC-Wandlers ein. Um einen gewissen Grad an Zufriedenheit zu erreichen, muss daher die Methode zur Optimierung des Energiesystems angewendet werden.
Die AC/DC-Umwandlung kann je nach Verdrahtungsmodus des Schaltkreises in Halbwellenschaltung und Vollwellenschaltung unterteilt werden. Je nach Anzahl der Leistungsphasen kann sie in einphasig, dreiphasig und mehrphasig unterteilt werden. Je nach Arbeitsquadranten des Schaltkreises kann er in einen Quadranten, zwei Quadranten, drei Quadranten und vier Quadranten unterteilt werden.
