Diskussion über ein stabilisiertes Hochleistungs-Gleichstrom-Schaltnetzteil
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Leistungselektroniktechnologie werden hochleistungsfähige DC-geregelte Schaltnetzteile in Stromversorgungssystemen weit verbreitet sein. Die Hauptvorteile des Schaltens von Gleichstrom sind: Arbeitsstabilität, gute Zuverlässigkeit, geringes Gewicht, hoher Wirkungsgrad und geringer Stromverbrauch usw. Der Entwicklungstrend ist wettbewerbsfähiger als bei anderen Schaltströmen. Das Schalten von Gleichstrom wird in den Bereichen der Stromversorgung von Teilchenbeschleunigern usw. verwendet. Nach einer umfassenden Analyse und Gesamtbetrachtung. Relevante Technologieforscher haben ein hochleistungsfähiges DC-geregeltes Schaltnetzteil unter Verwendung eines Kleinsignalmodells mit phasenverschobener Steuerbrücke und DC/DC-Umwandlung entwickelt.
1 Analyse des dynamischen Kleinsignalmodells
Die Auswahl an dynamischen Kleinsignalmodellen ist vielfältig und die Entwurfsergebnisse, die durch die Verwendung verschiedener Modelle erzielt werden, sind unterschiedlich. Das Schaltnetzteil ist im Wesentlichen ein nichtlineares Steuerungsobjekt. Die Verwendung der analytischen Methode zur Steuerung der Modellierung kann nur eine Annäherung an das Kleinsignal-Störungsmodell im stationären Zustand liefern, und die Schlussfolgerung, die man erhält, wenn dieses Modell zur Erklärung der großräumigen Störung verwendet wird, ist nicht ganz genau. Der Vorteil liegt im Wesentlichen darin, dass das Schaltnetzteil in der Regel im eingeschwungenen Zustand arbeitet. Das nach dem Kleinsignal-Störungsmodell konzipierte Hochleistungs-Gleichstrom-Schaltnetzteil kann in Kombination mit der Verwendung von Hilfsstromkreisen die Leistung des Schaltnetzteils vollständig an die Anforderungen anpassen.
2 Bestimmung des Leistungsindex des DC-stabilisierten Netzteils
2.1 Anforderungen an den Stabilitätsindex
Relevanten Daten und praktischen Ergebnissen zufolge sollten verschiedene Systeme unterschiedliche Robustheitsgrade aufweisen und ihre Übergangseigenschaften sind relativ gut. Für eine DC-stabilisierte Stromversorgung ist es jedoch erforderlich, dass der Verstärkungsspielraum des Systems größer oder gleich 40 dB und der Phasenspielraum größer oder gleich 30 dB ist.
2.2 Transient Response Index
Wenn das Schaltnetzteil gestört wird, wird dessen Ausgang beeinträchtigt, was zu entsprechendem Jitter führt und schließlich allmählich auf einen stabilen Wert zurückkehrt. Normalerweise verwenden wir den Überschwingbereich und die Länge der dynamischen Erholungszeit, um die dynamischen Eigenschaften zu bewerten. Je höher die Übergangsfrequenz, desto kürzer ist die für die dynamische Wiederherstellung erforderliche Zeit. Es gibt auch die Überschwingamplitude und den Phasenspielraum
in engem Zusammenhang.
2.3 Analyse der Genauigkeit der Stromversorgung
An die Spannungsgenauigkeit werden strenge Anforderungen gestellt, der Auslegungsbereich beträgt nicht mehr als 1‰ und die Welligkeit beträgt nicht mehr als 1‰. Die Welligkeit ist jedoch in zwei Teile unterteilt: Hochfrequenz und Niederfrequenz. Die Schaltfrequenz bewirkt, dass der Hochfrequenzanteil durch den Ausgangsfilter unterdrückt wird; Die Netzschwankung führt den Niederfrequenzanteil ein, und der Niederfrequenzanteil hängt hauptsächlich von der negativen Rückkopplung des Systems ab, um ihn zu überwinden.
3 Analyse und Design einer hochleistungsfähigen DC-geregelten Schaltstromversorgung
3.1 Design und Anwendung des Kompensationsnetzwerks
Beim Entwurf einer stabilen Stromversorgung ist die am häufigsten verwendete Methode die Verwendung eines PI- oder PID-Algorithmus zum Entwurf des Kompensationsnetzwerks. Nach der Kompensation des PI-Reglers wird die Fähigkeit des Systems, hochfrequenten Störungen standzuhalten, erheblich verbessert, und der einzige Nachteil ist eine schlechte dynamische Leistung. Wenn der Differentialalgorithmus eingeführt wird, wird die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems erheblich verbessert, es gibt jedoch auch bestimmte Mängel: (1) Die zusätzliche Einführung zu vieler Nullpunkte erhöht die Empfindlichkeit gegenüber Hochfrequenzsignalen und führt leicht zu einer Blockierung des Verstärkers . (2) Die der Schaltwelligkeit entsprechende Vergrößerung nimmt zu, was leicht dazu führt, dass der Verstärker in den nichtlinearen Bereich eintritt. Versuchen Sie daher, die führende Verzögerung auszuwählen, um eine entsprechende Kompensation für das Kompensationsnetzwerk vorzunehmen.
3.2 Konstruktionsprinzip eines leistungsstarken DC-geregelten Schaltnetzteils
Die idealen technischen Indikatoren für die Entwicklung eines leistungsstarken geregelten Schaltnetzteils sind: (1) Eingangswechselspannung 22 0V (50Hz ~ 60 Hz). (2) Ausgangsgleichspannung 5 V, Ausgangsstrom 3 A. (3) Wenn die Eingangswechselspannung zwischen 180 V und 250 V schwankt, beträgt die relative Schwankung der Ausgangsspannung weniger als 2 Prozent. (4) Der Ausgangswiderstand R0 beträgt weniger als 0,1 V. (5) Die maximale Ausgangswelligkeitsspannung beträgt weniger als 10 mV.
Grundlegendes Arbeitsprinzip: Die Arbeitsfrequenz des linearen, selbstdurchflussgeregelten Netzteils ist niedrig, und der Zustand des Einstellrohrs ist groß und der Wirkungsgrad ist gering. Wenn das Einstellrohr im Schaltzustand arbeitet, ist das Volumen klein und der Wirkungsgrad hoch. Entsprechend der Erzeugung von Schaltsignalen gibt es zwei Arten von DC-stabilisierten Schaltnetzteilen: selbsterregt und fremderregt, und können hinsichtlich der Energieübertragungsmethoden in zwei Kategorien unterteilt werden: induktive Energiespeicherung und Transformatorkopplung. Selbsterregtes DC-stabilisiertes Schaltnetzteil, einfache Schaltung, schmaler Spannungsregelbereich und niedrige Ausgangsspannungsstabilität. Es handelt sich um ein spannendes DC-stabilisiertes Schaltnetzteil, das hauptsächlich auf der automatischen Anpassung des Arbeitszyklus der Arbeitswellenform beruht, um die Ausgangsspannung zu stabilisieren, und die Ausgangsspannung ist ziemlich stabil. Der induktive Energiespeichertyp eignet sich für den Einsatz in DC-geregelten Netzteilen unter 50 W, während der Transformatorkopplungstyp häufig in DC-geregelten Hochleistungsnetzteilen verwendet wird. Die Schaltung ist mit einer Rückkopplungsfehlerverstärkungsverbindung ausgestattet, die das Tastverhältnis der Rechteckwelle auf der Primärseite des Transformators entsprechend der Änderung der Ausgangsspannung automatisch anpasst, um den Zweck der Stabilisierung der Ausgangsspannung zu erreichen.
