Thiết kế nguồn AC/DC Và Thông số kỹ thuật

Thời gian cần thiết:  22 ngày, 9 giờ và 20 phút.

Các thông số kỹ thuật tối thiểu để thiết kế nguồn AC/DC

1. Dải điện áp đầu vào thiết kế nguồn AC/DC

   Giả sử là bộ chuyển đổi AC / DC, đầu vào đương nhiên là từ nguồn điện AC. Nguồn điện xoay chiều cho gia đình và văn phòng được điều chỉnh bởi điện áp danh định. Trong khi ở Nhật, nó là 100VAC, trên toàn thế giới, chúng tôi phải giải quyết ít nhất một dải bao gồm 100VAC đến 240VAC. Hơn nữa, vì những con số này là giá trị danh định, bao gồm cả dung sai, trong nhiều trường hợp, giới hạn dưới -15% là 85VAC và giới hạn trên + 10% hoặc 264VAC phải được đáp ứng. Vì ở một số quốc gia, năng lượng điện được quy định hoặc phân phối kém, việc thiết lập dung sai thích hợp đòi hỏi kinh nghiệm đáng kể và sự hiểu biết về các điều kiện thực tế phổ biến ở một quốc gia nhất định. Tóm lại, dải điện áp đầu vào cho thiết bị cung cấp điện đang được thiết kế được xác định bởi các điều kiện tại quốc gia mà hệ thống được vận chuyển kết hợp thiết bị cung cấp điện.
   Japan: 100VAC
   U.S.: 120VAC
   Canada: 120VAC/240VAC
   England: 230VAC/240VAC
   Russia: 127VAC/220VAC
   China: 110VAC/220VAC

2. Điện áp đầu ra / độ chính xác / dòng điện

   Điện áp đầu ra từ bộ chuyển đổi AC / DC phải là điện áp DC theo yêu cầu của hệ thống và bảng mạch mà bộ chuyển đổi sử dụng. Trong trường hợp của một thiết bị công nghiệp, ví dụ, điện áp tiêu chuẩn phổ biến như 24VDC và 12VDC là chủ yếu. Tuy nhiên, ngày nay không có gì lạ khi điện áp đầu ra của bộ chuyển đổi được đặt thành 5VCD, 3.3VDC và các điện áp truyền động trực tiếp khác. Ở bất kỳ tỷ lệ nào, yêu cầu về độ chính xác ± 5% phải được đáp ứng bởi điện áp đầu ra, tùy thuộc vào các yêu cầu đặt ra bởi thiết bị cụ thể mà nguồn điện được cung cấp. Trong quá trình thiết kế, các bộ phận và phương pháp để đáp ứng độ chính xác điện áp yêu cầu cần được đánh giá.
   Một yêu cầu quan trọng hơn nữa trong thông số kỹ thuật đầu ra là mức dòng điện đầu ra, có khả năng cung cấp dòng điện theo yêu cầu của mạch mà nguồn điện sẽ được cung cấp và ở mức đủ để duy trì điện áp đầu ra quy định. Bởi vì việc cung cấp một vĩ độ lớn sẽ mở rộng phạm vi dung sai với chi phí và kích thước các bộ phận tăng lên, thông tin về dòng tải tối đa phải được hỗ trợ là rất quan trọng. Hơn nữa, đối với các tình huống mà quá độ tải có thể xảy ra, các đặc tính đáp ứng cần được đánh giá. Các thuộc tính phản hồi không thích hợp có thể dẫn đến các lỗi hệ thống nghiêm trọng, chẳng hạn như thiết lập lại hệ thống không mong muốn.
   Ngoài việc đánh giá đầu ra yêu cầu về dòng điện, nếu hệ thống cung cấp điện được cấu hình bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh chuyển mạch riêng lẻ dựa trên đầu ra từ bộ chuyển đổi AC / DC, thì yêu cầu dòng điện đầu ra phải được xem xét dựa trên yêu cầu công suất đầu ra. Bởi vì bộ điều chỉnh chuyển mạch thực hiện chuyển đổi nguồn, nếu đầu ra 12VDC được tạo ra bởi bộ chuyển đổi AC / DC và nếu bộ điều chỉnh chuyển mạch giai đoạn tiếp theo lấy đầu ra này làm đầu vào có hiệu suất 80%, tạo ra 5V / 0A, thì nguồn đầu vào sẽ là 5W. Nói một cách dễ hiểu, việc đáp ứng yêu cầu công suất này có nghĩa là vì đầu ra 12VDC chỉ cần 5W, dòng điện đầu ra 0,42A sẽ đủ tốt. Trong nhiều trường hợp, khả năng đầu ra của bộ cấp nguồn thực hiện chuyển đổi công suất được biểu thị dưới dạng công suất.
   

3. Điện áp gợn đầu ra thiết kế nguồn AC/DC

   “Ripple” đề cập đến xung điện áp. Điện áp DC được chuyển đổi chứa xung liên quan đến tần số của nguồn điện AC đầu vào hoặc tần số của quá trình chuyển đổi chuyển đổi. Mặc dù tự có quá trình chuyển đổi bao gồm làm mịn / lọc, điều đó không làm giảm xung xuống 0. Ví dụ: nếu có gợn sóng 400mVp-p tập trung vào đầu ra 5VDC, giá trị tối đa sẽ là 5,2V, với giá trị tối thiểu là 4,8V. Con số này lên tới 5V ± 4%, hầu như không đáp ứng yêu cầu về độ chính xác chung là ± 5%. Tuy nhiên, một gợn sóng 400mVp-p trên đầu ra 3,3V, dẫn đến 3,3V ± 6%.
   Bộ chuyển đổi AC / DC tạo ra một điện áp, chẳng hạn như 12VCD, được gọi là điện áp bus.Cấu hình ở đây được sử dụng làm điện áp đầu vào và điện áp yêu cầu của mạch được cung cấp bởi bộ điều chỉnh điện áp riêng lẻ, các yêu cầu về gợn trên bộ chuyển đổi AC / DC có thể được giảm bớt. Trong các tình huống mà nguồn điện được cung cấp trực tiếp cho thiết bị điện áp thấp, như đã mô tả ở trên, sự hiện diện của điện áp gợn có thể gây ra sự cố. Ở bất kỳ tỷ lệ nào, điện áp gợn phải được tạo ra càng nhỏ càng tốt và các mức dung sai chấp nhận được phải được thiết lập bằng cách xem xét lượng dấu chân và chi phí cho các bộ lọc.

   

4. Khả năng chịu điện áp và cách điện

   Một số thông số kỹ thuật của hệ thống yêu cầu cách điện cho bộ chuyển đổi AC / DC. Thiết bị công nghiệp và thiết bị y tế về cơ bản yêu cầu cách điện, và trong một số trường hợp, việc xác định mức cách điện cụ thể được cung cấp. Cách điện cho bộ chuyển đổi AC / DC đề cập đến sự không dẫn điện giữa phía sơ cấp (đầu vào AC) và thứ cấp (đầu ra DC), một tính năng về cơ bản được cung cấp bởi máy biến áp. Cách điện được quy định về cấu trúc cách điện, lớp cách điện và các hạng mục đánh giá dựa trên tiêu chuẩn khác, cũng như các cấp điện áp như 3kVAC. Việc thiết kế một máy biến áp đòi hỏi kiến thức về các tiêu chuẩn và thành phần. Để biết thêm chi tiết về chủ đề này, nên tham khảo các tài liệu về tiêu chuẩn áp dụng.

5. Nhiệt độ hoạt động

   Hệ thống và thiết bị mà bộ cấp nguồn được thiết kế có thể phải tuân theo các thông số kỹ thuật về dải nhiệt độ hoạt động. Bộ chuyển đổi AC / DC phải bao gồm các IC điều khiển và các thành phần có khả năng đáp ứng các yêu cầu đó. Ngoài ra, mặc dù các thông số kỹ thuật của thiết bị chủ yếu được thể hiện dưới dạng nhiệt độ môi trường xung quanh, nhưng nếu bộ chuyển đổi AD / DC được gắn trong hộp, phạm vi nhiệt độ hoạt động phải được thiết lập theo nhiệt độ trong trường hợp. Bộ chuyển đổi AC / DC tạo ra một lượng nhiệt đáng kể. Nếu nhiệt độ vượt quá định mức cho các thành phần được sử dụng trong thiết bị, các vấn đề nghiêm trọng có thể phát sinh. Do đó, xác nhận rộng rãi về nhiệt độ phải được thực hiện.

6. Hiệu Suất

   Hiệu suất là tỷ lệ giữa công suất đầu vào và công suất đầu ra, được biểu thị bằng số liệu phần trăm. Hiệu suất 80% có nghĩa là tổn thất 20%, về cơ bản biến thành nhiệt. Do ngày nay việc nâng cao hiệu quả là một yêu cầu thiết yếu, chúng ta cần hiểu rõ về mối quan hệ giữa hiệu suất và nhiệt lượng.
   Việc nâng cao hiệu quả đòi hỏi phải nghiên cứu phương pháp chuyển đổi cụ thể, các IC điều khiển và các bộ phận bên ngoài được sử dụng.

7. Nguồn đầu vào không tải thiết kế nguồn AC/DC

   “Công suất đầu vào không tải” là lượng công suất đầu vào được tiêu thụ khi không có dòng điện đầu ra chạy qua, tức là lượng công suất điện tự tiêu thụ khi không có tải. Tiết kiệm năng lượng là một yêu cầu bắt buộc, các tổn thất do bản thân gây ra, dẫn đến lãng phí năng lượng hoàn toàn, phải được giảm thiểu, như được minh chứng trong xếp hạng của EnergyStar. Để giảm tiêu thụ tự điện, cấu hình mạch và các loại IC điều khiển đóng vai trò quan trọng.
   Mặc dù sử dụng cụm từ “giảm thiểu” trong đoạn trên, thực tế của vấn đề là tùy thuộc vào các trường hợp mà nhà thiết kế phải vận hành, có thể có những trường hợp khó có được thông tin cần thiết để giảm thiểu điện năng. tiêu dùng. Trong lĩnh vực này, phương pháp tiếp cận quy tắc ngón tay cái có thể là hướng dẫn của bạn trong việc ước tính các đặc tính hiệu suất cần thiết trong bộ cấp nguồn để đáp ứng nhiều điều kiện. Điều quan trọng là bắt đầu quá trình thiết kế bằng cách xác định rõ ràng những mục nào có thể được sửa đổi khi bạn thực hiện và những phần nào sẽ phải làm lại từ đầu nếu một chiến lược nhất định không được thực hiện như kế hoạch.