Funktionsprinzip eines industriellen Frequenztransformators und eines Schaltnetzteils
Das Funktionsprinzip eines industriellen Frequenztransformators ist relativ einfach: Die Eingangsfrequenz der Primärspule wird in ein Magnetfeld umgewandelt, das durch das magnetisch leitfähige Material (normalerweise Siliziumstahlblech) die induzierte Spannung an die Sekundärspule überträgt. Die Ausgangsfrequenz ist mit der Eingangsfrequenz identisch, die Spannung wird entsprechend der Anfangswicklungszahl der Spule reduziert (wenn die Anzahl der Wicklungen der Sekundärspule größer ist). Da der Transformatorausgang Wechselstrom ist und die meisten Stromkreise Gleichstrom verwenden, muss die Ausgangsspannung des Transformators auch gleichgerichtet, gefiltert, geregelt und auf andere Weise in eine relativ gleichmäßige und stabile Spannung umgewandelt werden, die für die Arbeit des Laststromkreises verwendet wird.
Das Schaltnetzteil ist immer noch das Kernstück der Transformatorkomponente und folgt auch den Regeln, dass das Spannungsverhältnis gleich dem Verhältnis der Anzahl der Windungen ist. Im Gegensatz zu Industrietransformatoren müssen Schaltnetzteile die Betriebsfrequenz erhöhen, d. h. die niederfrequente Wechselspannung muss in hochfrequente Wechselspannung umgewandelt werden, was zusätzliche Steuerschaltungen erfordert. Da der Schaltkreis zum Betrieb Gleichstrom benötigt, muss die Eingangswechselspannung gleichgerichtet und in Gleichspannung umgewandelt werden, bevor sie von der dahinterliegenden Schaltung gesteuert werden kann. Im Folgenden finden Sie ein Beispiel für eine häufig verwendete Handy-Ladeschaltung, um das Funktionsprinzip des Schaltnetzteils kurz zu verstehen.
Die Eingangswechselspannung von 220 V wird nach Gleichrichtung und Filterung zu einer Gleichspannung von etwa 310 V (d. h. einer Spitzenwechselspannung von 220 V). Anschließend muss diese Gleichspannung in hochfrequenten Wechselstrom umgewandelt werden. Wenn Sie diese Spannung in hochfrequenten Wechselstrom umwandeln möchten, verwenden Sie am einfachsten einen Schalter, der schnell getrennt und geschlossen werden kann, um die Gleichspannung in eine hochfrequente gepulste Gleichspannung umzuwandeln. Dieser Schalter wird durch einen Transistor realisiert. Transistoren, einschließlich häufig verwendeter Transistoren und Feldeffektröhren usw., können als elektronischer Schalter verwendet werden, d. h. durch die Spannungssteuerung eines Pins (der Basis des Transistors und des Gates der Feldeffektröhre) können Sie die Ein-/Aus-Steuerung über die beiden anderen Pins realisieren.
Mit dem Schalter muss als nächstes der Schaltkreis gesteuert werden. Die Aufgabe dieses Schaltkreises besteht darin, Hochgeschwindigkeitsschaltsignale auszugeben, um die Leitung und Abschaltung der Schaltröhre zu steuern. Dieser Schaltkreis wird als Schwingkreis bezeichnet. Es gibt viele Arten von Oszillatorschaltungen für Schaltnetzteile. Unabhängig davon besteht die Aufgabe darin, Steuersignale an die Schaltröhre zu senden.
Nach der Steuerung durch den Steuerkreis wird die Eingangsspannung vom niederfrequenten Wechselstrom in eine hochfrequente gepulste Gleichspannung umgewandelt und in den Transformator zur Heruntertransformierung eingegeben. Die vom Transformator ausgegebene Spannung wird ebenfalls gleichgerichtet und in eine Gleichstromausgabe gefiltert, die der Last zur Arbeit zur Verfügung gestellt wird. Im Gegensatz zu industriellen Frequenztransformatoren ist das Schaltnetzteil auch mehr Teil der Spannungserkennungsschaltung. Es gibt das Spannungssignal durch die Erkennung des primären Transformatorsteuerkreises nach Rückmeldung an den Regler aus, wodurch das Schaltnetzteil die Stabilität der Ausgangsspannung verbessert und einen sehr großen Eingangsspannungsbereich aufweisen kann. Der Arbeitsprozess des Schaltnetzteils wird also tatsächlich durch mehrere Prozesse von AC-DC, DC-AC und dann AC-DC realisiert.
Hier kann eine Frage auftauchen: Transformatoren können nicht nur Wechselstrom erzeugen, warum kann ein Schaltnetzteil auch Gleichstrom durch einen Transformator umwandeln? Transformatoren können tatsächlich nur Wechselstrom erzeugen, genauer gesagt, es muss eine Änderung des magnetischen Flusses geben. Wechselstrom mit Industriefrequenz ist sinusförmig und hat positive und negative Halbwellen, die eine Änderung des magnetischen Flusses bewirken. Ein Schaltnetzteil besteht aus Schaltröhren, die Gleichstrom in gepulsten Gleichstrom umwandeln, und die Schaltröhren wechseln von Abschaltung zu Leitung und dann von Leitung zu Abschaltung, was ebenfalls eine Änderung des magnetischen Flusses bewirkt.
