Telefon şarj cihazlarının sabit çıkış voltajı ile nasıl değişken giriş voltajı vardır?

Temel anlayışım, bir transformatörün bir voltajı birincil ve ikincil sargıların oranında azaltabileceğidir, çünkü bu, çıkışın sabit olmadığı bir orandır.

Benim sorum şu: Apple telefon şarj cihazı (Fly-back Switch modu güç kaynağı) gibi şarj cihazları, sabit bir 5v çıkış oluşturmak için 100v-240v ~ 50/60 Hz'lik bir girişi nasıl alabilir?

Yukarıdaki, elma telefonu şarj cihazının varsayılan devre şemasıdır.

Bu sabit çıkış voltajı geri dönüş transformatörünün bir etkisi midir? (DC güç kaynakları AC az deneyimim var) Herhangi bir yardım için teşekkür ederiz.

Modern AC-DC güç kaynakları voltaj dönüşümünü üç adımda yapar. Kabaca söylemek gerekirse, süreç aşağıdaki gibidir.

İlk olarak, AC'yi DC'ye doğrulturlar, böylece 100 V AC yaklaşık 140 V DC'ye girer ve 240 V AC yaklaşık 340 V DC ile sonuçlanır. Bu ilk adım. Bu, dönüştürücünün ikinci aşamasının ele aldığı voltaj aralığıdır. Ve bu voltajın 100-120 Hz'de korkunç dalgalanmaları var.

İkinci aşama, yüksek voltajlı DC'yi yüksek frekanslı darbeler, 100 kHz veya benzeri bir şekilde modüle eden bir "kıyıcı" dır. İzolasyon transformatörünün birincil sargısı ile yüklenen bir çift güçlü MOSFET'i çalıştıran bir kontrolör IC'si vardır. Transformatör, gerektiği gibi sabit bir sargı oranına sahiptir, bu nedenle çıkış darbeleri, DC girişiyle orantılı değişken genliğe sahiptir (140 ila 340V'dir, 50/60 Hz birincil doğrultmadan dalgalanmalar sayılmaz).

Bununla birlikte, kıyıcı ayrıca PWM - Darbe Genişliği-Modülasyonu adı verilen farklı genişlikteki darbeleri de yapar. Bu nedenle, transformatörün çıkışı, "yarı-yollu" diyot doğrultucu ile düzeltildiğinde ve büyük bir çıkış kapasitörü ile düzeltildiğinde, ortalama olarak değişken genliğe sahip olabilir: dar darbeler daha düşük ortalama genlik yapar ve bunun tersi de geçerlidir. Bu AC-DC dönüştürücünün üçüncü aşamasıdır.

Dolayısıyla, transformatör sabit bir sargı oranına sahip olsa da, PWM doğrultucu çıkışını hala önemli bir aralıkta değiştirmeye izin verir, böylece sabit dalgalanma oranı ve sabit dalgalanmalar dahil geniş giriş voltajı aralığını barındırır.

Son kontrol ve voltaj stabilizasyonu, lineer opto-izolatörler kullanılarak negatif geri besleme mekanizması ile yapılır. Düzeltilmiş voltaj çok yükselirse, geri besleme kontrolörü IC'nin daha dar darbeler üretmesini sağlar, böylece voltaj düşer ve bunun tersi de geçerlidir. Bu geri besleme mekanizması sadece voltajla ilgilenmez, aynı zamanda PSU yüküne verilen toplam gücü de kontrol eder.

Transformatörlerin asimetrik dalga formlarını nasıl tolere ettiği konusunda bazı ince detaylar var, sahnelerin arkasında bazı ince mühendislik hileleri var, ancak temelde bu.

Sabit çıkış voltajından sorumlu bir 'bileşen' tanımlamak istiyorsanız, bu 'geri bildirim'dir.

Geri dönüş transformatörünü içeren ileri yol, çıkışa kontrol edilebilir miktarda güç iletir. Çıkıştaki voltaj ölçülür ve geri besleme voltajı sabit tutmak için an be an daha küçük veya daha büyük bir güç ister.

İleri yol, tasarımla biraz ilgilenilmesi gereken, ancak oldukça basit olan giriş aralığındaki herhangi bir voltajdan çalışabilecek şekilde tasarlanmıştır.

Bir geri dönüş dönüştürücüsünün çalışma şekli, çıkış voltajının, iletilmesi istenen gücü sağlamak için gereken voltaja ayarlanmasıdır. Giriş ve çıkış voltajı oranına uymasını sağlamak için büyük bir oranla yukarı veya aşağı doğru adım atabilir.

Telefon şarj cihazı, voltajı düzenlemeye ek olarak birkaç şey yapmalıdır. AC'yi DC'ye dönüştürmeli, gerilimi önemli ölçüde azaltmalı ve giriş ve çıkış arasında önemli bir izolasyon sağlamalıdır.

Sadece düzenleme ile ilgili olduğumuz için, bunun yerine DC'yi muhtemelen 28V'a kadar tipik olarak geniş bir voltaj aralığında kabul eden ve 5V'ye dönüştüren bir DC-DC "arabada" şarj cihazını ele alalım.

Şarj cihazı muhtemelen giriş voltajı ve toprak arasında hızlı bir şekilde geçiş yapmak için hızlı bir anahtarlama transistörü ve diyot, ardından anahtarlamayı düzeltmek ve ortalama voltajı çıkarmak için bir LC filtresi kullanır. Ortaya çıkan transfer fonksiyonu Vout = D * Vin'dir, burada D bir PWM görev döngüsüdür. Makul giriş voltajları için 5v veren bir "D" değeri olacaktır.

En basit haliyle D, Vout'u bir referans voltaj ile karşılaştıran bir kontrol "hata amplifikatörü" ile ayarlanır.

Daha rafine edilmiş versiyonlarda PWM devresi Vin'in etkisini ortadan kaldırmak için modifiye edilmiştir, bunun iki örneği "ileri beslemeli" ve "mevcut mod" dur. Akım modunda, indüktördeki akım bir değere ulaştığında PWM darbesi sona erer. Giriş voltajı daha yüksekse, değere daha erken ulaşılır, ancak çıkış nispeten etkilenmez.

Bu DC-DC tasarımı bir transformatörü içerecek şekilde "yükseltilmişse", transformatör transformatör kullanımı (ferrit) ve indüktör için optimize edilmiş manyetik parçalar kullanabildiğinden, geri dönüşten daha kompakt ve verimli olabilen popüler "ileri" konfigürasyonu verir. indüktör kullanımı için parçalar kullanabilir (demir tozu).

Bir geri dönüş dönüştürücüsündeki "transformatör" teknik olarak bir transformatör değil, iki bağlı indüktördür. Bir transformatörün aksine manyetik enerjiyi bir hava boşluğunda depolar. Enerji deposu tarama sırasında bir anahtar (transistör) ile şarj edilir ve geri dönüş sırasında bir diyot aracılığıyla boşaltılır. Kaynak ve yük asla aynı anda bağlanmaz ve bu nedenle dönüşlerin oranı uygulanmaz.

Bunun yerine, görev döngüsü veya açma-kapama oranı önemlidir, çünkü herhangi bir indüktör üzerindeki ortalama voltaj sıfır olmalıdır. Bu oran kolayca değiştirilebilir. Çıkış voltajı genellikle geri beslemeli bir regülatör tarafından aktif olarak düzenlenir, yani yük değişimlerine karşı dengelenir.

Geri dönüş dönüştürücüsü, CRT ekran için yüksek voltaj üretir ve yatay sapmanın hızlı geri dönüşünü (veya geri çekilmesini) ve dolayısıyla adını kullanır.

Düzenleme: dönüş oranı da önemlidir, ancak çok fazla değil.