Як телефонні зарядні пристрої мають змінну вхідну напругу з постійною вихідною напругою?

Моє основне розуміння полягає в тому, що трансформатор може зменшити напругу за співвідношенням первинної та вторинної обмоток, оскільки це співвідношення вихідний сигнал не є постійним.

Таким чином, моє запитання полягає в тому, як зарядні пристрої на зразок яблучного зарядного пристрою (джерело живлення в режимі Fly-back Switch) можуть приймати вхід потужністю 100 В-240 В ~ 50/60 Гц, щоб створити постійний вихід 5 В?

Зверху - передбачувана схема схеми зарядного пристрою Apple.

чи ця постійна напруга на виході є наслідком відкатного трансформатора? (У мене мало досвіду роботи з джерелами змінного та постійного струму) Будь-яка допомога вдячна.

Сучасні джерела живлення змінного струму проводять перетворення напруги в три етапи. Грубо кажучи, процес полягає в наступному.

По-перше, вони випрямляють змінного струму в постійний струм, тому 100 В змінного струму потрапляє приблизно в 140 В постійного струму, а 240 В змінного струму призводить до приблизно 340 В постійного струму. Це перший крок. Це діапазон напруг, з яким має справу друга ступінь перетворювача. І ця напруга має жахливі пульсації при 100-120 Гц.

Другий етап - це "подрібнювач", який модулює високовольтний постійний струм на високочастотні імпульси, 100 кГц або щось подібне. Є ІМ-контролер, який приводить в дію пару потужних MOSFET, які завантажуються первинною обмоткою ізоляційного трансформатора. Трансформатор, як ви належним чином зазначили, має фіксований коефіцієнт обмотки, тому вихідні імпульси мали б змінну амплітуду, пропорційну вхідному постійному струму (що становить 140 до 340В, не рахуючи пульсацій від первинного випрямлення 50/60 Гц).

Однак подрібнювач також робить ці імпульси різної ширини, що називається ШІМ - імпульсно-шириною-модуляцією. Таким чином, вихід трансформатора, коли випрямлений «напівполовинним» діодним випрямлячем і згладжений великим вихідним конденсатором, в середньому може мати змінну амплітуду: вузькі імпульси роблять нижню середню амплітуду і навпаки. Це третя ступінь перетворювача змінного струму.

Таким чином, хоча трансформатор має фіксований коефіцієнт обмотки, ШІМ все ще дозволяє змінювати вихід випрямляча у значному діапазоні, таким чином, пристосовуючи фіксований коефіцієнт трансформатора і широкий діапазон вхідної напруги, включаючи пульсації напруги.

Остаточний контроль та стабілізація напруги здійснюється за допомогою механізму негативного зворотного зв’язку за допомогою лінійних оптоізоляторів. Якщо випрямлене напруга надто високе, зворотний зв'язок змушує ІК контролера виробляти більш вузькі імпульси, тому напруга знижується, і навпаки. Цей механізм зворотного зв'язку не тільки дбає про напругу, він також контролює загальну потужність, що подається на навантаження блоку живлення.

Є кілька тонких подробиць, як трансформатори переносять асиметричні форми хвиль, є кілька тонких інженерних хитрощів за лаштунками, але в основному це все.

Якщо ви хочете визначити один "компонент", який відповідає за постійну вихідну напругу, то це "зворотний зв'язок".

Шлях вперед, який включає відкатний трансформатор, виштовхує керовану кількість потужності на вихід. Вимірюється напруга на виході, і зворотний зв'язок вимагає меншої або більшої кількості потужностей момент за моментом, щоб тримати напругу постійною.

Шлях вперед розроблений таким чином, щоб він міг працювати з будь-якої напруги у вхідному діапазоні, що потребує трохи обережності з дизайном, але досить простий.

Те, як працює зворотний перетворювач, полягає в тому, що його вихідна напруга підлаштовується під будь-яку напругу, необхідну для доставки потужності, про яку йому потрібно було поставити. Він може збільшувати чи зменшувати велике співвідношення, щоб дозволити співвідношенню співвідношення вхідної та вихідної напруги.

Окрім регулювання напруги, зарядний пристрій має робити ще кілька речей. Він повинен перетворити змінного струму в постійний, значно знизити напругу і забезпечити значну ізоляцію між входом і виходом.

Оскільки ми стосуємося лише регулювання, то натомість розглянемо зарядний пристрій постійного струму постійного струму "в автомобілі", яке приймає постійний струм у типово широкому діапазоні напруги, можливо, до 28В, і перетворює його на 5В.

Зарядний пристрій, ймовірно, використовує транзистор та діод швидкого перемикання для швидкого перемикання між вхідною напругою та землею, потім фільтр LC для вирівнювання комутації та виведення середньої напруги. Отримана функція передачі - Vout = D * Vin, де D - робочий цикл ШІМ. Для розумних вхідних напруг буде значення "D", яке дає 5v.

У своїй найпростішій формі D задається керуючим "підсилювачем помилок", порівнюючи Vout з опорним напругою.

У більш доопрацьованих версіях схема ШІМ модифікується, щоб скасувати вплив Він. Два приклади цього є "подача" та "поточний режим". У поточному режимі імпульс ШІМ закінчується, коли струм в індукторі досягає значення. Якщо напруга на вході вище, значення досягається швидше, але на вихід відносно не впливає.

Якщо ця конструкція постійного струму «вдосконалена», щоб включити трансформатор, то вона надає популярній конфігурації «вперед», яка може бути більш компактною та ефективною, ніж проліт, оскільки трансформатор може використовувати магнітні частини, оптимізовані для використання трансформаторів (ферит), та індуктор можна використовувати деталі для використання в індукторі (залізний порошок).

"Трансформатор" у зворотному перетворювачі технічно не трансформатор, а два сполучені індуктори. На відміну від трансформатора, він зберігає магнітну енергію у повітряному проміжку. Запас енергії заряджається за допомогою перемикача (транзистора) під час сканування і розряджається через діод під час прольоту. Джерело та навантаження ніколи не підключаються одночасно, і тому співвідношення витків не застосовується.

Натомість важливим є робочий цикл або коефіцієнт вимкнення, оскільки середня напруга над будь-яким індуктором має бути нульовим. Це співвідношення легко змінюється. Вихідна напруга зазвичай регулюється регулятором із зворотним зв'язком, тобто стабілізується проти перепадів навантаження.

Зворотний перетворювач генерує високу напругу для дисплея ЕПТ, використовуючи швидкий відкат (або втягування) горизонтального відхилення, звідси і його назва.

Редагувати: значення поворотів теж має значення, але не так сильно.