טיסה לאחור, קדימה או גשר? מיפוי סוגי רובוטריקים אלקטרוניים

מָבוֹא

אם שנאי בתדר רשת (50/60 הרץ) הוא כמו נהר רגוע המעביר מים באיטיות מצד אחד לצד השני, שנאי אלקטרוני בספק כוח מתג דומה יותר למשאבה במהירות גבוהה שמקצצת את הזרימה עשרות אלפי פעמים בשנייה. שניהם מזיזים אנרגיה בצורה מגנטית, אבל הגרסה האלקטרונית עוברת במהירות של 50 קילו-הרץ ליותר מ-1 מגה-הרץ, כך שהליבה והפיתולים יכולים להיות זעירים. המלכוד: אין שנאי אלקטרוני אחד - יש כמה "צורות", או טופולוגיות , כל אחת מתכון מעגל אחר. בחר באחד הלא נכון, וכפי שמציין מדריך עיצוב אחד, העיצוב "נדון מההתחלה".

העיקרון והסוגים העיקריים

בלב כל טופולוגיה מבודדת נמצא אותו רעיון: MOSFET קוטע את אפיק ה-DC, מאלץ פולסים של זרם דרך פצע ראשוני המתפתל על ליבת פריט; הליבה זוגות את האנרגיה הזו לפיתול המשני. מה ששונה הוא מתי ואיך האנרגיה חוצה את גבול הבידוד.

טיסה חזרה. זוהי הטופולוגיה המבודדת הפשוטה ביותר. השנאי משמש כמשרן לאחסון אנרגיה: אנרגיה מאוחסנת בליבה המגנטית בזמן שהמתג פועל, ואז מושלכת לעומס כשהמתג נכבה. הוא זול, סובלני לתפוקות מרובות, ושולט ביישומים בעלי הספק נמוך כמו מטענים לטלפונים של עד 65 וואט בערך.

קָדִימָה. בממיר קדימה, אנרגיה מועברת ישירות למוצא בזמן ההפעלה. מכיוון שהליבה לא נועדה לאגור אנרגיה, העיצוב זקוק למשרן פלט נפרד ומנגנון איפוס - פיתול נוסף או מהדק - כדי לבטל את המגנטיות של הליבה בכל מחזור. ממירי פורוורד מתאימים לעשרות עד כמה מאות וואט ומייצרים אדוות פלט נמוך יותר מ-Flybacks.

Push-Pull. שני מתגים מניעים לסירוגין ראשי עם הקשה מרכזית, וממגנטים את הליבה בשני הכיוונים. זה משפר את ניצול הליבה, אבל המתגים חייבים לעמוד בערך פי שניים ממתח הכניסה והמעגל רגיש לחוסר איזון שטף.

חצי גשר ו גשר מלא. בחצי גשר, שני מתגים ואפיק מפוצל יוצרים מתח AC על פני הראשוני; המתגים רואים רק את מתח הכניסה. גשר מלא מוסיף שני מתגים נוספים ומספק בערך פי שניים את העוצמה של חצי גשר לאותו מתח של המכשיר. אלו הן האפשרויות של מאות וואט עד קילוואט ומעלה.

על פי סקירת הטופולוגיה של Frenetic, מהנדסים צריכים להתאים את רמת ההספק, צורכי הבידוד ויעדי היעילות לטופולוגיה; כוח גבוה יותר עובר בדרך כלל מ-flyback קדימה, ואז ל-push-pull, חצי גשר, גשר מלא או וריאנטים כמו LLC.

דוגמה ליישום

מתאם למחשב נייד בנפח 65 וואט הוא בדרך כלל פליבק אקטיבי מהדק: עלות נמוכה, מבודד וקל להסתגל למספר יציאות. עברו עד לאספקת שרת קדמית של 500 ואט ויש סיכוי גבוה יותר שתמצאו גשר מלא עם הסטת פאזה או ממיר תהודה LLC, שבו כל נקודת אחוז של יעילות חשובה.

טעות נפוצה / עובדה מהנה

תפיסה מוטעית: "השנאי אוגר את האנרגיה". זה נכון רק עבור פליבק, שבו הרכיב הוא באמת משרן מצמד. בממירים קדימה, דחיפה וגשר, השנאי מעביר רק אנרגיה; משרן נפרד מאחסן אותו.

עובדה מהנה: מכיוון ששנאי אלקטרוני עובר מהר יותר פי עשרות אלפי מהרשת, מכשיר במשקל של כמה גרמים יכול להחליף שנאי בתדר קו שאחרת היה צריך קילוגרמים של נחושת ופלדה.

מקורות

• תזזיתי, "טופולוגיות שנאי בממירי כוח" (passive-components.eu)

• MPS Industries, "SMPS Transformers: שאלות נפוצות ומדריך עיצוב"

• Dezhou Sanhe Electric, "בחירת עיצוב השנאי המתאים לפרויקט שלך"