Vad är skillnaden mellan ett strömförsörjningsaggregat med kopplingsläge och ett konventionellt strömförsörjningsaggregat: egenskaper och skillnader

Den stora majoriteten av modern elektronik drivs med likström vid låg strömstyrka och låg spänning. Routrar drar till exempel 12 volt och 5 ampere, och smartphones drar i de flesta fall 5 volt och 2 ampere. Förutom att en helt annan ström distribueras i hushållsnätet – växelström, med en frekvens på 60 Hz, en spänning på 220 volt och (vanligtvis) upp till 6 ampere.

För att kunna använda elektroniska apparater i en hushållskrets måste denna ström på något sätt omvandlas. Detta är vad nätaggregat används till. Deras uppgift är att omvandla strömmen för att ge den vissa parametrar som spänning, effekt och frekvens (omvandling av växelström till likström).

Och om du behöver välja ett lämpligt nätaggregat eller bygga ditt eget, kan du ofta hitta två versioner – vanligt, transformator och växlande nätaggregat. Och vad skillnaden är, förutom komplexiteten i utformningen, är inte alltid tydligt. I den här artikeln ska vi titta på skillnaderna mellan ett switched-mode nätaggregat och ett konventionellt nätaggregat och undersöka deras egenskaper och skillnader.

Konventionella nätaggregat (transformator)

Transformatorn är en av de första enheterna som omvandlade elektricitet. De är av analog typ, enkla till sin konstruktion och relativt tillförlitliga. Men de har också några stora nackdelar, t.ex. överdimensionerade dimensioner.

Transformatorn är det viktigaste funktionella elementet i sådana nätaggregat. Den består av två induktionsspolar. Den första matas med elektricitet från ett 220 V-nät och genererar ett elektromagnetiskt fält. Detta inducerar i sin tur induktion och skapar en elektromotorisk kraft på den andra spolen. Det är ett sätt att minska spänningen.

Den elektriska ström som genereras i reduktionsspolen matas sedan till likriktaren. Den består vanligtvis av ett antal effektdioder i en bryggkrets. En kondensator som är parallellkopplad med en diodbrygga används för att jämna ut pulserande spänningar, och sedan stabiliseras den av effekttransistorer.

Slutresultatet är en likström med en given spänning och styrka. Särskilda trimmotstånd, som ingår i stabiliseringskretsen, används för att reglera dess funktion.

Konventionella PSU:er (av transformatortyp) kännetecknas av största möjliga strukturella enkelhet. Det finns endast tre delar i kretsschemat för en elementär enhet: spolsystemet, diodbryggan och kondensatorn.

De viktigaste fördelarna med konventionella nätaggregat:

1. Lätt att montera och bygga. Strömförsörjningen kan byggas av dig själv – du behöver bara förstå funktionsprincipen och vara säker på att du vet exakt vad du vill använda maskinen till;

2. Hög tillförlitlighet och hållbarhet. Praktiskt taget obegränsad livslängd om den används på rätt sätt. Därför är det fortfarande möjligt att hitta fungerande modeller som tillverkades för mer än ett par decennier sedan;

3. Låg tillgänglighet till komponenter. Alla nödvändiga delar kan köpas på radiomarknader, från hobbyister och specialbutiker, du behöver inte beställa några specifika chips från utlandet;

4. Inga parasitära radiovågsströmmar. Detta eliminerar praktiskt taget störningar från elnätet eller slutkunden.

Viktiga nackdelar med konventionella nätaggregat:

1. Låg effektivitet. När elektricitet överförs med hjälp av en transformator går en stor mängd kraft helt enkelt förlorad. Dessutom går en del effektivitet förlorad på grund av användningen av en stabilisator på utgången för att få stabila driftsparametrar;

2. Stor. Observera att ju kraftfullare nätaggregatet är, desto större är dess vikt och mått. Som en följd av detta kan de med hög effekt vara lågmobila överhuvudtaget;

3. Skapa ett betydande elektromagnetiskt fält. De kan därför orsaka störningar i andra signalvägar – t.ex. koaxialkablar eller tvinnade parkablar.

Alla dessa brister är så kritiska att vanliga nätaggregat i dag nästan aldrig används i vardagen. Istället används strömförsörjning med kopplat läge.

Strömförsörjning med omkopplingsläge

Strömförsörjningsaggregat med omkopplingsläge är komplexa enheter av invertertyp. Den viktigaste skillnaden mot konventionella konstruktioner är att ingångsspänningen matas direkt in i likriktaren. Den genererar sedan pulser med en viss frekvens. Ett separat delsystem för styrning ansvarar för detta, vilket gör PMU:erna till helt digitala enheter.

Eftersom kopplingsaggregat är anmärkningsvärda på grund av sin konstruktion och grundläggande komplexitet är det inte lämpligt att ta hänsyn till deras kretsar inom ramen för denna artikel.

1. Strömmen från elnätet matas till nätfiltret som minimerar inkommande och utgående distorsion;

2. Invertern omvandlar den sinusformade växelströmmen till en pulsad likström;

3. Invertern, som styrs via en styrmodul, genererar rektangulära högfrekventa signaler från pulsad likström;

4. Strömmen går till pulstransformatorn, som levererar spänning till de olika komponenterna i själva nätaggregatet och till lasten;

5. Strömmen leds sedan vidare till utgångslikriktaren och jämnas ut av utgångsfiltret.

Ett sådant system garanterar inte bara hög effektivitet utan också små dimensioner på anordningen. Ju högre pulsfrekvens, desto kompaktare är dessutom nätaggregatet genom att transformatorns storlek minskas.

Viktiga fördelar med strömförsörjningsaggregat med kopplingsläge:

1. Hög verkningsgrad, vanligtvis runt 98 %. Små förluster uppstår på grund av de transienta processer som uppstår när nyckeln byts ut. Men de är för små för att beaktas;

2. Kompakt storlek och låg vikt. Detta beror på att det switchade nätaggregatet inte kräver någon massiv transformator.

Viktiga nackdelar med switched-mode-aggregat:

1. Strukturell komplexitet. Skillnaden mellan ett switched-mode nätaggregat och ett konventionellt nätaggregat: dess egenskaper och skillnader;

2. Märkt uppvärmning under drift. Det är därför som hög effektfördelande strömförsörjningsaggregat är utrustade med extra kylsystem, vilket ökar enhetens storlek och vikt;

3. Högfrekventa störningar. För användning i känslig utrustning är sådana nätaggregat därför utrustade med ett brusfilter, men inte ens detta ger ett 100-procentigt skydd mot sådana ”skräpsignaler”;

4. Lastens effektförbrukning måste ligga inom det nominella intervallet. Förändringar i utgångsspänningen kommer att inträffa om den är över- eller underspänd. Tillverkarna förutser i allmänhet detta fenomen och tillhandahåller skydd mot sådana onormala situationer.

Kompakt storlek och hög effektivitet har gjort att switchande nätaggregat har fått så stor spridning som möjligt. De används för närvarande i laddare för mobiltelefoner, batteriladdare för datorer och hushållsapparater samt i elektroniska förkopplingsdon för belysningsarmaturer.

Jämförelse mellan kopplingsaggregat och konventionella aggregat

Låt oss jämföra dessa två typer av enheter för att avgöra vilken som är bäst att använda i den ena eller andra situationen.

Om allt annat är lika, är strömförsörjningar med kopplat läge att föredra. De är effektivare och väger bara några tiotals gram. Men i vissa precisionstillämpningar är det bättre att använda vanliga modeller eftersom de inte täpper till utsignalen med störningar.