Güç frekans transformatörü ve güç kaynağının çalışma prensibi
Güç frekans transformatörünün çalışma prensibi nispeten basittir. Birincil bobinden gelen güç frekansı AC voltajı girişi, voltajı indüklemek için manyetik bir malzeme (genellikle silikon çelik levha) aracılığıyla ikincil bobine iletilen bir manyetik alana dönüştürülür. Çıkış frekansı giriş frekansı ile aynıdır ve birinci aşama bobin dönüşlerinin oranına göre voltaj azaltılır (ikincil sarımların sayısı daha fazlaysa bu bir yükseltmedir). Çoğu elektrik devresi doğru akımı kullanırken transformatörün alternatif akım çıkışı sağlaması nedeniyle, transformatörün voltaj çıkışının düzeltilmesi, filtrelenmesi, stabilize edilmesi ve diğer devrelerin yük devresi için nispeten düzgün ve kararlı bir voltaj haline gelmesi gerekir. iş.
Anahtarlamalı güç kaynağının çekirdek transformatör bileşeni hala bir transformatördür ve aynı zamanda voltaj oranının dönüş oranına eşit olması kuralını da takip eder. Güç frekansı transformatörlerinden farklı olarak, anahtarlamalı güç kaynaklarının çalışma frekanslarını artırmaları gerekir; bu, düşük frekanslı AC voltajını yüksek frekanslı AC voltajına dönüştürmeleri gerektiği anlamına gelir; bu da ek kontrol devrelerinin uygulanmasını gerektirir. Devrenin çalışması doğru akım gerektirdiğinden, giriş AC voltajının sonraki devre tarafından kontrol edilebilmesinden önce doğru akım voltajına dönüştürülmesi gerekir. Yaygın olarak kullanılan bir cep telefonu şarj devresini örnek alarak, anahtarlamalı güç kaynağının çalışma prensibini kısaca anlayalım.
Düzeltme ve filtrelemeden sonra, 220V AC giriş voltajı 310V civarında bir DC voltajına (yani 220V AC voltajın tepe noktası) dönüşecektir. Daha sonra bu DC voltajı yüksek frekanslı AC voltajına dönüştürmek gerekir. Bu voltajı yüksek frekanslı alternatif akıma dönüştürmenin en basit yolu, hızla açılıp kapanan bir anahtar kullanmak, böylece doğru akımı yüksek hızlı darbeli doğru akım voltajına dönüştürmektir. Bu anahtarı uygulayan bileşen bir transistördür. Yaygın olarak kullanılan transistörler ve alan etkili transistörler dahil olmak üzere transistörler, elektronik anahtarlar olarak kullanılabilir, yani bir pimin (transistörün tabanı ve alan etkili transistörün kapısı), diğer iki pimin voltajını kontrol ederek kullanılabilir. açılıp kapanacak şekilde kontrol edilebilir.
Bir anahtarla ilgili bir sonraki adım, anahtarı kontrol eden bir devreye sahip olmaktır. Bu devrenin işlevi, anahtar tüpünün iletimini ve kesilmesini kontrol etmek için yüksek hızlı anahtar sinyalleri göndermektir. Bu devreye salınım devresi denir. Anahtarlama transistörüne kontrol sinyalleri sağlamak için hangisinin kullanıldığına bakılmaksızın, anahtarlamalı güç kaynaklarında birçok salınım devresi türü vardır.
Kontrol devresi tarafından kontrol edildikten sonra giriş voltajı düşük frekanslı AC'den yüksek frekanslı darbe DC voltajına değişir. Gerilimin düşürülmesi için bir transformatöre giriş yapılır ve transformatörün gerilim çıkışı da doğrultulur ve DC çıkışı olacak şekilde filtrelenir, böylece işletim için yüke sunulur. Güç frekansı transformatörlerinden farklı olarak, anahtarlamalı güç kaynağı ayrıca, çıkış voltajı sinyalini algılayan ve onu voltaj regülasyonu için transformatörün birincil kontrol devresine geri besleyen ek bir voltaj algılama devresine sahiptir. Bu, anahtarlamalı güç kaynağının çıkış voltajının stabilitesini artırır ve geniş bir giriş voltajı aralığına izin verir. Yani anahtarlamalı bir güç kaynağının çalışma süreci aslında çeşitli AC DC, DC AC ve ardından AC DC işlemleriyle gerçekleştirilir.
Burada bir soru ortaya çıkabilir, bir transformatör yalnızca AC gücüne sahip değil mi, neden anahtarlamalı bir güç kaynağından gelen DC gücü de bir transformatör aracılığıyla dönüştürülebilir? Transformatörler yalnızca AC gücünden geçebilir, özellikle manyetik akıda değişiklik yapılmasını gerektirir. Güç frekansı AC gücü, manyetik akıda değişikliklere neden olacak pozitif ve negatif yarım döngüye sahip bir sinüs dalgasıdır. Anahtarlamalı güç kaynakları, bir anahtar tüpü aracılığıyla doğru akımı darbeli doğru akıma dönüştürür. Anahtar tüpü manyetik akıyı kesmeden iletime ve ardından iletimden kesmeye değiştirir.
