Güç frekans trafosu ve anahtarlamalı güç kaynağının çalışma prensibi
Güç frekans transformatörünün çalışma prensibi nispeten basittir. Birincil bobinin güç frekansı AC voltajı girişi, bir voltajı indüklemek için manyetik olarak iletken bir malzeme (genellikle bir silikon çelik levha) yoluyla ikincil bobine iletilen bir manyetik alana dönüştürülür. Çıkış frekansı, giriş frekansı ile aynıdır ve voltaj, birincil ve ikincil bobin dönüşlerinin oranına göre azaltılır (daha fazla ikincil dönüş varsa, bu bir destektir). Transformatörün çıkışı alternatif akım olduğundan ve çoğu elektrik devresi doğru akım kullandığından, yük devresinin çalışması için transformatörün voltaj çıkışının nispeten düzgün ve kararlı bir voltaj haline gelmesi için transformatörün voltajının düzeltilmesi, filtrelenmesi, dengelenmesi ve diğer devrelerin düzeltilmesi gerekir.
Anahtarlamalı güç kaynağının çekirdek dönüştürme elemanı yine bir transformatördür ve aynı zamanda gerilim oranının dönüş oranına eşit olması kuralını da izler. Güç frekans transformatöründen farklı olarak, anahtarlamalı güç kaynağının çalışma frekansını artırması, yani düşük frekanslı AC voltajını, ek bir kontrol devresinin gerçekleştirilmesini gerektiren yüksek frekanslı AC voltajına dönüştürmesi gerekir. Devrenin çalışması doğru akım gerektirdiğinden, sonraki devre tarafından kontrol edilebilmesi için önce giriş AC voltajının doğru akım voltajına dönüştürülmesi gerekir. Anahtarlamalı güç kaynağının çalışma prensibini kısaca anlamak için yaygın olarak kullanılan bir cep telefonu şarj devresini örnek alalım.
Giriş 220V AC voltajı düzeltilip filtrelendikten sonra, yaklaşık 310V'luk bir DC voltajı olacaktır (yani, 220V AC voltajının tepe değeri). Ardından, bu DC voltajının yüksek frekanslı bir AC voltajına dönüştürülmesi gerekir. Bu voltajı yüksek frekanslı alternatif akıma dönüştürmenin en kolay yolu, anahtarı hızlı bir şekilde açıp kapatmak için bir anahtar kullanmaktır, böylece doğru akım, yüksek hızlı darbeli doğru akım voltajına dönüştürülebilir. Bu anahtarı gerçekleştiren bileşen bir transistördür. Yaygın olarak kullanılan triyotlar ve alan etkili transistörler vb. dahil olmak üzere transistörler, bu iki bileşen elektronik anahtarlar olarak kullanılabilir, yani bir pimin voltajıyla kontrol edilir (triyodun tabanı ve alan etkili transistörün kapısı), Sadece diğer iki pin açılıp kapatılarak kontrol edilebilir.
Anahtar ile bir sonraki adım, anahtarı kontrol edecek bir devreye sahip olmaktır. Bu devrenin işlevi, anahtar tüpünün açılıp kapanmasını kontrol etmek için yüksek hızlı bir anahtarlama sinyali vermektir. Bu devreye salınım devresi denir. Anahtarlamalı güç kaynaklarında birçok türde salınımlı devre vardır, hangisi olursa olsun, işlev anahtarlama tüpüne kontrol sinyalleri sağlamaktır.
Kontrol devresinin kontrolünden sonra, giriş gerilimi düşük frekanslı alternatif akımdan yüksek frekanslı darbeli doğru akım gerilimine dönüşür, bu gerilim düşürme için trafoya girdidir ve trafonun gerilim çıkışı da düzeltilerek düzeltilir ve yüke verilen doğru akım çıkışı olacak şekilde süzülür. Güç frekansı trafosundan farklı olarak, anahtarlama güç kaynağı aynı zamanda voltaj algılama devresinin bir parçasına sahiptir; bu, algılamadan sonra voltaj regülasyonu için çıkış voltajı sinyalini transformatörün birincil kontrol devresine geri bildirir, böylece anahtarlamanın çıkış voltajı güç kaynağı kararlı. performans iyileştirildi ve geniş bir giriş voltajı aralığına sahip olabilir. Bu nedenle, anahtarlamalı güç kaynağının çalışma süreci aslında birkaç AC-DC, DC-AC ve ardından AC-DC işlemleri tarafından gerçekleştirilir.
Burada bir soru olabilir, trafo sadece AC gücü geçemez, neden anahtarlamalı güç kaynağının DC gücü de trafo üzerinden dönüştürülebilir? Transformatörün sadece alternatif akımdan geçebileceği doğrudur. Spesifik olarak, manyetik akıda bir değişikliğe ihtiyaç duyar. Güç frekansı alternatif akımı bir sinüs dalgası olduğundan ve pozitif ve negatif yarı döngülere sahip olduğundan, manyetik akıda bir değişiklik üretecektir. Anahtarlamalı güç kaynağı, doğru akımı darbeli doğru akıma dönüştürmek için anahtarlama tüpünü kullanır. Anahtarlama tüpü, kesmeden iletime ve ardından iletimden kesmeye değişir, bu da manyetik akıda değişiklikler üretecektir.
