Forskellen mellem lineær strømforsyning og skiftende strømforsyning
Ifølge konverteringsprincippet kan strømforsyninger klassificeres i lineære strømforsyninger og skiftende strømforsyninger. Når vi klassificerer lineære strømforsyninger og skiftende strømforsyninger, skal vi faktisk afklare, om det er AC/DC eller DC/DC. Selvom denne klassifikation er rettet mod at skelne mellem principperne for transformation. Men er lineære strømforsyninger og skiftende strømforsyninger, der opnår AC/DC-funktioner, en komplet proces med at konvertere AC til DC, og nogle af kredsløbene er sammensat af DC/DC.
Lineær strømforsyning og skiftende strømforsyning til AC/DC
Der er mange lærebøger, bøger og artikler, der direkte refererer til lineære strømkilder som "lineære strømkilder til AC/DC". Hvad er en lineær strømkilde? Lineær strømforsyning reducerer først spændingsamplituden af vekselstrøm gennem en transformer, ensretter den derefter gennem et ensretterkredsløb for at opnå pulseret jævnstrøm og filtrerer den derefter for at opnå jævnspænding med lille bølgespænding.
Karakteristikaene for AC/DC lineær strømforsyning og skiftende strømforsyning er forskellige som følger:
Den lineære strømforsyning af AC/DC reduceres først med AC-spænding ved hjælp af en strømfrekvenstransformator og korrigeres derefter. Efter spændingsreduktion gennem en transformer er spændingen blevet relativt lav, og effektchips som en tre-terminal spændingsregulator kan bruges til spændingsstabilisering. Justeringsrøret på den lineære strømforsyning fungerer i en forstærket tilstand, hvilket resulterer i høj varmeudvikling og lav effektivitet (relateret til spændingsfaldet), hvilket kræver tilføjelse af en omfangsrig køleplade. Volumenet af strømfrekvenstransformatorer er også relativt stort, og når der produceres flere sæt spændingsudgange, vil transformatorvolumenet være større.
Justeringsrøret på AC/DC-switchende strømforsyning fungerer i mætnings- og afskæringstilstande, hvilket resulterer i lav varmeudvikling og høj effektivitet. AC/DC-switchende strømforsyning eliminerer behovet for voluminøse strømfrekvenstransformatorer. DC-udgangen fra AC/DC-switchende strømforsyning vil dog have større bølger, som kan forbedres ved at tilslutte en spændingsregulatordiode i udgangsenden. På grund af den høje spidspulsinterferens, der genereres under driften af omskifterrøret, skal magnetiske perler desuden forbindes i serie i kredsløbet for at blive bedre. Relativt set kan krusningen af en lineær strømforsyning gøres meget lille. Skiftende strømforsyninger kan opnås gennem forskellige topologiske strukturer, såsom spændingsreduktion, boost og boost, mens lineære strømforsyninger kun kan opnå spændingsreduktion.
Mange tidlige strømadaptere var relativt tunge, og deres konverteringsprincip var AC/DC lineær strømforsyning, som brugte en strømfrekvenstransformer internt. AC/DC lineær strømforsyning bruger først en transformer til at reducere AC-spændingen. Denne type transformer, som direkte reducerer spændingen i lysnettet, kaldes en effektfrekvenstransformator, som vist i figur 1.9. Strømfrekvenstransformatorer, også kendt som lavfrekvente transformatorer, adskiller dem fra højfrekvente transformere, der bruges til at skifte strømforsyning. Strømfrekvenstransformatorer blev tidligere meget brugt i traditionelle strømkilder. Standardfrekvensen for netstrøm i elindustrien, også kendt som netstrøm ("netstrøm" refererer til den strømforsyning, der hovedsageligt bruges af indbyggere i byer), er 50 Hz i Kina og 60 Hz i andre lande. En transformer, der kan ændre spændingen af vekselstrøm ved denne frekvens, kaldes en strømfrekvenstransformator. Strømfrekvenstransformatorer er generelt større i størrelse sammenlignet med højfrekvente transformere. Så mængden af AC/DC lineær strømforsyning implementeret med strømfrekvenstransformatorer er relativt stor.
AC/DC switching strømforsyning kræver først ensretning og filtrering af AC strømforsyningen for at danne en omtrentlig DC højspænding, og derefter styring af switchen til at generere højfrekvente impulser, som transformeres gennem en transformer. AC/DC switching strømforsyning har højere effektivitet og mindre størrelse. En vigtig grund til dens lille størrelse er, at højfrekvente transformere er meget mindre end strømfrekvenstransformatorer. Hvorfor er jo højere frekvens, jo mindre er transformatorvolumen?
Transformerkernematerialer har mætningsgrænser, så der er grænser for den maksimale magnetiske feltstyrke. Strømmen, magnetfeltstyrken og magnetisk flux af vekselstrøm er alle sinusformede signaler. Vi ved, at for sinussignaler med samme amplitude, jo højere frekvensen er, desto større er toppen af signalets "ændringshastighed" (i det øjeblik sinussignalet krydser nul er toppen af "ændringshastigheden", mens hastigheden ændring ved toppen af signalet er 0). I mellemtiden er den inducerede spænding bestemt af ændringshastigheden af magnetisk flux. Så for den samme spænding pr. omdrejning, jo højere frekvensen er, jo mindre kræves den maksimale magnetiske flux. Men som nævnt ovenfor er spidsværdien af magnetfeltintensitet begrænset. Derfor, hvis det magnetiske fluxkrav reduceres, kan tværsnitsarealet af jernkernen reduceres. Ovenstående analyse forudsætter den samme spænding pr. Og spændingen pr. omdrejning er relateret til strøm. Derfor antager den samme magt. Hvis strømmen er mindre, er strømmen også mindre, og den tilladte ledning er tyndere, og modstanden er lidt højere, er det tilladt at øge antallet af omdrejninger. På denne måde reduceres også spændingen pr. omdrejning, hvilket også kan reducere det magnetiske fluxkrav. Reducer derefter lydstyrken. Ovenstående analyse forudsætter også, at materialet er konstant, det vil sige, at mætningsmagnetfeltstyrken er konstant. Selvfølgelig, hvis der anvendes materialer med højere mætning magnetisk feltstyrke, kan volumen også reduceres. Vi ved, at sammenlignet med transformere af samme størrelse for årtier siden, har transformere i dag meget mindre volumener, fordi de nu bruger nye jernkernematerialer.
Ifølge Maxwells ligning er den inducerede elektromotoriske kraft E i transformerspolen
Det vil sige integralet af ændringshastigheden af magnetisk fluxtæthed B over tid over N trådsving med et areal på Ac.
For transformere kan den inducerede elektromotoriske kraft E på transformatorens primære side og spændingen U påført på inputsiden betragtes som et lineært forhold. På den forudsætning, at amplituden af U på indgangssiden af transformeren forbliver uændret, kan det anses for, at amplituden af E også forbliver uændret.
Derudover er der en øvre grænse for den magnetiske fluxtæthed B for hver type magnetisk kerne. Ferriten, der bruges til højfrekvente applikationer, er omkring et par tiendedele af en Tesla, mens jernkernen, der bruges til strømfrekvensapplikationer, er omkring et niveau lidt større end én, med en lille forskel.
Derfor, når frekvensen stiger, stiger ændringshastigheden i magnetisk fluxtæthed dB/dt under hver cyklus signifikant, forudsat at topændringen i magnetisk fluxtæthed B ikke er signifikant. Derfor kan mindre Ac eller N bruges til at opnå den samme inducerede elektromotoriske kraft E. Et fald i Ac betyder et fald i tværsnitsarealet af den magnetiske kerne; Et fald i N betyder, at arealet af magnetkernens tomme vindue kan reduceres, hvilket begge kan være med til at opnå et mindre volumen af magnetkernen. Tværsnitsarealet af en højfrekvent transformator er mindre, og antallet af vindinger i spolen falder, hvilket resulterer i et mindre volumen.
Justeringsrøret på skiftestrømforsyningen fungerer i mætnings- og afbrydelsestilstande, hvilket resulterer i lav varmeudvikling og høj effektivitet. AC/DC skiftende strømforsyninger kræver ikke brug af store strømfrekvenstransformatorer. Imidlertid vil DC-udgangen fra skiftestrømforsyningen have store bølger overlejret på sig. Derudover er det på grund af den store spidspulsinterferens, der genereres under driften af switchtransistoren, også nødvendigt at filtrere strømforsyningen i kredsløbet for at forbedre kvaliteten af strømforsyningen. Relativt set har lineære strømkilder ikke ovenstående defekter, og deres krusning kan være meget lille.
