diseño de SMPS, requisito de generar alta frecuencia

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Pregunta: ¿El requisito de convertir 50Hz a una frecuencia más alta en SMPS (fuente de alimentación de modo conmutado) es solo para reducir el tamaño del núcleo del transformador / inductor?

Fondo:

Como todos sabemos que en un diseño de SMPS típico, la entrada de CA se convierte primero en DC y luego se corta y se convierte a una frecuencia más alta (100 KHz a varios MHz). Hay problemas en este enfoque, como la corrección del factor de potencia incorrecto, etc.

Por qué no es posible, es posible usar el 50Hz tal como está y usando un traic y un optoacoplador, podríamos hacer lo mismo a 50Hz. Me refiero a apagar los ciclos cuando el optoacoplador está activado a través del tráfico y, de lo contrario, desactivarlo. ¿Por qué ese diseño no se usa en los diseños de fuentes de alimentación?

Fuera del tema, pero los lectores curiosos dispararán este pronto, entonces por qué estamos usando una frecuencia tan baja en líneas de transmisión. ¿No podemos hacer que los transformadores calificados para centrales eléctricas tengan un tamaño similar al de un televisor?

[Originalmente robé esta idea de un SMPS basado en un oscilador Amstrong].

    
pregunta Standard Sandun

1 respuesta

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En SMPS hay más que solo una frecuencia más alta. El ciclo de trabajo también se cambia.

Una frecuencia de conmutación más alta hace esto:

  • Transformador / inductor más pequeño
  • Tiempo de respuesta de carga transitoria más rápido
  • Condensadores de salida más pequeños
  • Ondulación de voltaje de salida inferior
  • Menor eficiencia global
  • MAYOR Ruido de RF emitido

En términos generales, cuanto menor es la potencia en vatios para SMPS, mayor es la frecuencia de conmutación. Las desventajas de una alta frecuencia, menor eficiencia y mayor EMI son más fáciles de tratar cuando el vataje general es menor. Pero hay muchas excepciones a esta regla.

Pero solo usar la forma de onda de CA normal de 50/60 Hz de la pared realmente no te ayuda. La razón de esto es que aún necesita cortar la forma de onda para variar el ciclo de trabajo de la señal que va al transformador. En el diseño de un SMPS, la relación de giros del transformador lo acerca a la tensión de salida ideal, pero no lo suficientemente cerca. Variar el ciclo de trabajo en tiempo real permite que la tensión de salida se modifique para que sea el valor adecuado (generalmente dentro de un par de porcentajes). Sin este ajuste del ciclo de trabajo, la tensión de salida puede variar en un 10% o más.

Pero eso no es todo. Variar el ciclo de trabajo de lo que ya es una forma de onda de CA es complicado. Claro, se puede hacer pero ¿por qué? Es más fácil convertir la entrada de CA a CC y luego cortarla que cortar la propia entrada de CA. Y realmente no hay ningún beneficio en mantener la frecuencia de CA original.

Lo que nos lleva a la corrección del factor de potencia. El uso de la frecuencia original de 50/60 Hz en el transformador realmente no ayuda a la corrección del factor de potencia. Todavía consumiría principalmente energía cerca de los picos de la forma de onda de CA y no cuando la entrada de CA está a un voltaje más bajo.

    
respondido por el user3624

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