1. Présentation de l'alimentation à découpage
Alimentation à découpageest un dispositif de conversion d'énergie électrique à haute fréquence, également connu sous le nom d'alimentation à découpage ou de convertisseur à découpage. Il commute la tension d'entrée en un signal d'impulsion haute fréquence via un tube de commutation à grande vitesse, puis convertit l'énergie électrique d'une forme à une autre grâce au traitement detransformateur, circuit redresseur et circuit de filtrage, et obtient finalement une tension continue stable à faible ondulation pour l'alimentation.
L'alimentation à découpage présente les avantages d'un rendement élevé, d'une bonne stabilité, d'une petite taille, d'un poids léger, d'une fiabilité élevée et peut être adaptée aux différents besoins d'alimentation des équipements.
L'alimentation à découpage a été largement utilisée dans divers domaines, notamment l'automatisation industrielle, les communications et les nouvelles énergies. Dans le domaine de l'automatisation industrielle, l'alimentation à découpage fournit une prise en charge stable pour divers équipements d'automatisation afin de garantir un fonctionnement efficace et stable des équipements.
Dans le domaine de la communication, l'alimentation à découpage est largement utilisée dans les stations de base sans fil, les équipements réseau, etc., pour assurer la stabilité de la transmission du signal du système de communication et améliorer la qualité de la communication. Dans le domaine des énergies nouvelles, l'alimentation à découpage joue un rôle clé dans les systèmes d'énergie solaire et éolienne, contribuant ainsi à l'utilisation efficace des énergies renouvelables.
L'alimentation à découpage est grossièrement composée de quatre composants principaux : le circuit d'entrée, le convertisseur, le circuit de commande et le circuit de sortie. Ce qui suit est un schéma fonctionnel typique d'une alimentation à découpage. Il est important pour nous de comprendre l'alimentation à découpage.
2. Classification des alimentations à découpage
Les alimentations à découpage peuvent être classées selon différentes normes de classification. Voici plusieurs méthodes de classification courantes :
1. Classification par type de puissance d’entrée :
Alimentation à découpage AC-DC : convertit l'alimentation AC en alimentation DC.
Alimentation à découpage DC-DC : convertit l'alimentation DC en une autre tension DC.
2. Classification par mode de travail :
Alimentation à découpage asymétrique : ne dispose que d'un seul tube de commutation, adapté aux applications à faible consommation.
Alimentation à découpage à double extrémité : dispose de deux tubes de commutation, adaptés aux applications haute puissance.
3. Classification par topologie :
Selon la topologie, il peut être grossièrement divisé en Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback, Forward, Two-Transistor Forward, Push-Pull, Half Bridge, Full Bridge, etc. Ces méthodes de classification n'en sont qu'une partie. Les alimentations à découpage peuvent également être classées plus en détail en fonction d'autres exigences et applications spécifiques.
Ensuite, nous présenterons les Flyback et Forward couramment utilisés. Forward et flyback sont deux technologies d'alimentation à découpage différentes. L'alimentation à découpage direct fait référence à une alimentation à découpage qui utilise un transformateur haute fréquence direct pour isoler l'énergie couplée, et l'alimentation à découpage flyback correspondante est une alimentation à découpage flyback.
2.1 Alimentation à découpage direct
L'alimentation à découpage direct dans la structure est plus complexe, mais la puissance de sortie est très élevée, adaptée à une alimentation à découpage de 100 W à 300 W, généralement utilisée dans l'alimentation à découpage basse tension et à courant élevé, plus largement utilisée.
Comme le montre la figure ci-dessous, pour l'alimentation à découpage direct, spécifiquement lorsque le tube de commutation est allumé, le transformateur de sortie agit comme un milieu directement couplé à l'énergie du champ magnétique, l'énergie électrique et l'énergie magnétique sont converties l'une en l'autre, de sorte que le entrée et sortie en même temps.
Il existe également des inconvénients dans l'application quotidienne : comme la nécessité d'augmenter le potentiel inverse de l'enroulement (pour empêcher la bobine primaire du transformateur générée par le potentiel inverse de la panne du tube de commutation), le secondaire de plus d'un inducteur pour le filtrage du stockage d'énergie, donc par rapport à l'alimentation à découpage flyback, son coût est plus élevé et le volume du transformateur d'alimentation à découpage direct que le volume du transformateur d'alimentation à découpage flyback est plus grand.
Alimentation à découpage direct
2.2 Alimentation à découpage Flyback
Comme le montre la figure ci-dessous, une alimentation à découpage flyback fait référence à une alimentation à découpage qui utilise un transformateur haute fréquence flyback pour isoler les circuits d'entrée et de sortie. Son transformateur joue non seulement le rôle de conversion de tension pour transmettre l'énergie, mais joue également le rôle d'inducteur de stockage d'énergie. Par conséquent, le transformateur flyback est similaire à la conception d’un inducteur. Tous les circuits sont relativement simples et faciles à contrôler. Flyback est largement utilisé dans les applications à faible consommation de 5 W à 100 W.
Pour une alimentation à découpage flyback, lorsque le tube interrupteur est allumé, le courant de l'inductance primaire du transformateur augmente. Étant donné que la bobine de sortie du circuit flyback a des extrémités opposées, la diode de sortie est éteinte, le transformateur stocke de l'énergie et la charge est alimentée en énergie par le condensateur de sortie. Lorsque le tube interrupteur est éteint, la tension inductive de l'inductance primaire du transformateur est inversée. A ce moment, la diode de sortie est allumée et l'énergie du transformateur est fournie à la charge via la diode, tout en chargeant le condensateur.
Alimentation à découpage Flyback
De la comparaison, on peut voir que le transformateur d'excitation directe n'a que la fonction de transformateur, et l'ensemble peut être considéré comme un circuit abaisseur avec transformateur. Le transformateur Flyback peut être considéré comme un inducteur avec une fonction de transformateur, c'est un circuit abaisseur-boost. En général, le principe de fonctionnement du flyback avant est différent, l'avant est le travail secondaire du travail principal, le secondaire ne fonctionne pas avec un inducteur de courant pour renouveler le courant, généralement en mode CCM.
Le facteur de puissance n'est généralement pas élevé, et l'entrée et la sortie ainsi que le cycle de service variable sont proportionnels. Flyback est le travail principal, le secondaire ne fonctionne pas, les deux côtés indépendamment, généralement en mode DCM, mais l'inductance du transformateur sera relativement faible, et la nécessité d'ajouter un entrefer, donc généralement adapté aux petites et moyennes puissances.
Le transformateur direct est idéal, pas de stockage d'énergie, mais comme l'inductance d'excitation est une valeur finie, le courant d'excitation rend le noyau important, afin d'éviter la saturation du flux, le transformateur a besoin d'un enroulement auxiliaire pour la réinitialisation du flux.
Le transformateur flyback peut être considéré comme une forme d'inductance couplée, l'inductance d'abord stockant de l'énergie puis déchargée, en raison des tensions d'entrée et de sortie du transformateur flyback de polarité opposée, de sorte que lorsque le tube de commutation est déconnecté, le secondaire peut fournir lenoyau magnétiqueavec une tension de réinitialisation, et donc le transformateur flyback n'a pas besoin d'ajouter un enroulement de réinitialisation de flux supplémentaire.
Heure de publication : 29 septembre 2024