Funktionsprinzip des Netzfrequenztransformators und der Stromversorgung
Das Funktionsprinzip eines Netzfrequenztransformators ist relativ einfach. Die von der Primärspule eingegebene Wechselspannung mit Netzfrequenz wird in ein Magnetfeld umgewandelt, das durch ein magnetisches Material (normalerweise Siliziumstahlblech) auf die Sekundärspule übertragen wird, um Spannung zu induzieren. Die Ausgangsfrequenz ist die gleiche wie die Eingangsfrequenz, und die Spannung wird entsprechend dem Verhältnis der Spulenwindungen der ersten Stufe reduziert (wenn mehr Sekundärwindungen vorhanden sind, handelt es sich um eine Anhebung). Aufgrund der Tatsache, dass der Transformator Wechselstrom ausgibt, während die meisten Stromkreise Gleichstrom verwenden, muss die vom Transformator ausgegebene Spannung gleichgerichtet, gefiltert, stabilisiert und durch andere Schaltkreise in eine relativ gleichmäßige und stabile Spannung für den Lastkreis umgewandelt werden arbeiten.
Die Kerntransformatorkomponente des Schaltnetzteils ist immer noch ein Transformator und es gilt auch die Regel, dass das Spannungsverhältnis gleich dem Windungsverhältnis ist. Im Gegensatz zu Netzfrequenztransformatoren müssen Schaltnetzteile ihre Betriebsfrequenz erhöhen, was bedeutet, dass sie niederfrequente Wechselspannung in hochfrequente Wechselspannung umwandeln müssen, was die Implementierung zusätzlicher Steuerschaltungen erfordert. Da der Betrieb der Schaltung Gleichstrom erfordert, muss die Eingangswechselspannung gleichgerichtet werden, um sie in Gleichspannung umzuwandeln, bevor sie durch die nachfolgende Schaltung gesteuert werden kann. Lassen Sie uns am Beispiel einer häufig verwendeten Ladeschaltung für Mobiltelefone kurz das Funktionsprinzip eines Schaltnetzteils verstehen.
Nach der Gleichrichtung und Filterung wird aus der Eingangsspannung von 220 V Wechselstrom eine Gleichspannung von etwa 310 V (dh der Spitzenwert der 220 V Wechselspannung). Anschließend muss diese Gleichspannung in eine hochfrequente Wechselspannung umgewandelt werden. Der einfachste Weg, diese Spannung in hochfrequenten Wechselstrom umzuwandeln, besteht darin, einen Schalter zu verwenden, der schnell öffnet und schließt und so Gleichstrom in schnell gepulste Gleichspannung umwandelt. Die Komponente, die diesen Schalter implementiert, ist ein Transistor. Transistoren, einschließlich allgemein verwendeter Transistoren und Feldeffekttransistoren, können als elektronische Schalter verwendet werden, d. h. durch Steuerung der Spannung eines Pins (der Basis des Transistors und des Gates des Feldeffekttransistors) und der anderen beiden Pins kann gesteuert werden, um ein- oder ausgeschaltet zu werden.
Bei einem Schalter besteht der nächste Schritt darin, einen Schaltkreis zu haben, der den Schalter steuert. Die Funktion dieser Schaltung besteht darin, Hochgeschwindigkeits-Schaltsignale auszugeben, um die Leitung und Unterbrechung der Schaltröhre zu steuern. Diese Schaltung wird Oszillationsschaltung genannt. Es gibt viele Arten von Schwingkreisen in Schaltnetzteilen, unabhängig davon, welcher zur Bereitstellung von Steuersignalen für den Schalttransistor verwendet wird.
Nach der Steuerung durch die Steuerschaltung ändert sich die Eingangsspannung von einer niederfrequenten Wechselspannung in eine hochfrequente Impuls-Gleichspannung. Es wird zur Spannungsreduzierung in einen Transformator eingegeben, und die vom Transformator ausgegebene Spannung wird ebenfalls gleichgerichtet und gefiltert, um in einen Gleichstromausgang umzuwandeln, der sie der Last zum Betrieb zur Verfügung stellt. Im Gegensatz zu Netzfrequenztransformatoren verfügt das Schaltnetzteil außerdem über einen zusätzlichen Spannungserkennungsschaltkreis, der das Ausgangsspannungssignal erkennt und es zur Spannungsregelung an den primären Steuerschaltkreis des Transformators zurückführt. Dies verbessert die Stabilität der Ausgangsspannung des Schaltnetzteils und ermöglicht einen weiten Eingangsspannungsbereich. Der Arbeitsprozess eines Schaltnetzteils wird also tatsächlich durch mehrere Prozesse von AC DC, DC AC und dann AC DC erreicht.
Hier stellt sich möglicherweise die Frage: Ist ein Transformator nicht nur für Wechselstrom geeignet? Warum kann Gleichstrom von einem Schaltnetzteil auch über einen Transformator umgewandelt werden? Transformatoren können nur Wechselstrom durchlassen, was insbesondere Änderungen im magnetischen Fluss erfordert. Netzfrequenz Wechselstrom ist eine Sinuswelle mit einer positiven und negativen Halbwelle, die zu Änderungen im magnetischen Fluss führt. Schaltnetzteile wandeln Gleichstrom über eine Schaltröhre in gepulsten Gleichstrom um. Die Schaltröhre ändert den magnetischen Fluss von der Unterbrechung in die Leitung und dann von der Leitung in die Unterbrechung.
