开关电源第一讲(负载)
逻辑下的思维,不讲公式。为何先谈负载?因为所有的电源要服务与负载。负载都搞不明白怎么设计电源?
负载三大类:阻性、容性、感性,阻性负载比较容易放在一边,容性与感性比较多。电池可归为电容类,是个特殊性电容器,没有反向特点。感性的如电磁炉等。放图片示意一下。
一种是电容式换能器,容性负载,一个是磁致伸缩换能器,感性负载。
前面提到电池,给电池充电没有神秘的事,慢充是任何类电池最好的方法,加个脉冲式,阶段式充电方式只是个花哨。想充的快就提高电压电流。就这么裸。
当要设计电源时,首先要明白做出的电源给什么产品用?这个目标物有什么特性。
逆变电源要变成什么样?变成后干嘛用?变频器是变换给电机使用,是感性负载。
负载的特性决定是否隔离,隔离就需要变压器!!!
非隔离电源先向后等等,就从变压器后级分析,感性负载要加电容配合,容性负载要加电感配合。数学推导中如果电容无限大 电感就为0了,反之电感无限大,电容为0。这一现象让电源功率不能单一做的特大,可分块来组合。
为何电容、电感要配合?有电感与电容相关资料自己学。
简单等效:(什么花样最终还是这样理解)两者位置可以调换。
图是AC输出,DC就加整流,整流后的参数会有点变化。还是看AC重点。假如输出AC220V 接入灯炮就可点亮,与频率无关。接个整流,变化电压就可充电。频率高可以加个斩波电路只输出50HZ就工频了。逆变也可以用50HZ信号让工频变压器输出。
下面还是以压电陶瓷换能器这个容性负载来举例。
这个产品是一个动态负载,随环境变化而变化。而且自有静态谐振频率,随环境变化的阻抗、容抗、动态谐振频率加上应对的电感特性,使设计电源中需要全面考虑的问题。
压电片的厚度,功率密度,爬电距离,反向电压、工作环境等都是一种思维考验。军事上的声纳也是一个道理,怎么抓住这个反射波形。民用就粗糙多了。电磁感性负载相对要容易些。
串接电感,电感输出端为正!输出波形先倒角偏感性,后倒角偏容性,倾向略偏感性。(示波器自己看)利用感抗限制电流。
第二讲:变压器输出端
变压器输出不论大小能一路输出,不要分两路,一路输出绕制容易、故障率小!
好多设计者为取样多设计一路绕组,理论上正确,现实中可能就不是想象的那样。
假如输出主绕组匝间短路参数变化,请问那个取样绕组还准确吗?主回路(互感器)取样不行吗?
还有一些所谓的保护,能保护啥?无非是短路、空载。电源本身无问题,设定的负载接错了?负载出问题是谁的责任?如责任在它方,对不起交钱维修换新,收益来了。
设计电源时有富裕量,允许范围内的负载变化,无非是效率问题,何俱?取样恒流及过流保护与突然短路不是一回事,前者可以保护,后都有可能来不及,如果负载与电源一样可靠,何需保护?几十年不坏做电源的吃啥?又不是军工、医用给的钱多。留点想念,别骗人。
第三讲:变压器
变压器原理与电路画法都不陌生。
输入输出方式:单相输入、三相输入、差分输入等,输出也是会有相同花样。只是变压器绕制工艺要严格。这里只讲普通的单相输入输出结构。
前面讲到了解负载,知道负载功率,特性要求,接下来要确认供给电源。
举例:一个压电陶瓷换能器6KW负载,容量0.5UF,谐振频率28Khz。
给定的功率是最大功率,其特性也是最大瞬时功率,考虑寿命与实际工况,设计为实在功率4KW(实在功率是允许48小时连续正常工作)。
确定负载工作电压,电压低,电流大,要求导线要粗。电压高,电流小,导线细。但电压不能太高!(工作环境湿度大,爬电距离,有一线要接地,对地有感生电压。)重点干货是反向电压高。为此设计负载工作电压为AC180V(28KHZ)。
输入电压:理论上输入电压范围广,考虑电源的供给方便性,铜材的消耗成本,变压器的加工方便。输入电压为300V。
选择磁芯:高频变压器多使用多股利磁线,线外径体大。经济性选择使用双EE85A。不同的负载选择不同的磁芯!PC40-PC95是有差别的。变压器设计要有富裕量。
选择初级导线0.1*350股扁平线,2.75平方,符合要求。
如0.15*350绕满线架为5层,分家各一半就是1:1变压器。
不用公式,说破天外星人来前面怎么输入经过这个变压器也是1:1输出!不可否认的是输出略低于输入。但不会变成1:2。
一家一半2.5层,真的难受,绕制烦。线绕的太满还容易饱和,压线包。那就初级二层36匝。每匝约8.3V。次级180V使用0.1*400*4线绕23匝(加)--三层。
不用去算电感量,目前也不用去想前面电路器件,想的讲的也是废话。只要功率不大于,这个变压器变换一下输出那都可用。
电感作用很大,自己去探索吧。感性负载如电磁感应,线圈一定,谐振电容定,调整一下频率OK。休息一下后面继续讲前端推动。