Cách Chọn Lựa Các Linh Kiện Nguồn Cung Cấp Điện Bạn Cần

Created: Tháng Mười Hai 14, 2020
Updated: Tháng Bảy 1, 2024

Trong nhiều năm, tôi đã mở ra khá nhiều nguồn cung cấp điện và luôn ấn tượng với số lượng linh kiện có thể được đóng gói vào một đơn vị nguồn cung cấp điện để bàn nhỏ. Những thứ này chỉ là giảm áp và chỉnh lưu từ AC sang DC, phải không? Thật không may, giống như hầu hết các hệ thống điện tử, nó không đơn giản như vậy, đặc biệt là khi bạn xem xét cách thức hoạt động thực tế của các linh kiện nguồn cung cấp.

Dù bạn cần thiết kế một đơn vị công suất thấp hay một hệ thống công suất cao với nhiều giai đoạn điều chỉnh, bạn sẽ cần một loạt các linh kiện nguồn cung cấp cho việc chuyển đổi, lọc, điều chỉnh và kiểm soát. Chúng tôi đã biên soạn một danh sách ngắn gọn về một số linh kiện bạn sẽ cần trong hệ thống nguồn cung cấp của mình, cũng như các thông số quan trọng cần chú ý khi chọn linh kiện.

Linh Kiện Nguồn Cung Cấp Quan Trọng

Tất cả các linh kiện trong một nguồn cung cấp đều quan trọng, nhưng quan trọng hơn là phân nhóm các linh kiện theo nhiệm vụ trong hệ thống điều chỉnh nguồn. Nếu bạn đang làm việc với công suất thấp và bạn chỉ cần một IC điều chỉnh, thì có một blog cho điều đó. Hãy xem bài viết này để biết cách chọn một điều chỉnh áp.

Nếu không, nhiệm vụ của bạn là chọn đúng linh kiện sẽ đặt ở mỗi giai đoạn của hệ thống sao cho nó có thể hoạt động mà không gặp sự cố nhiệt hay điện. Một số linh kiện là cần thiết cho mọi giai đoạn của một hệ thống nguồn (ví dụ, các linh kiện bị động và power MOSFETs), vì vậy chúng tôi sẽ cố gắng giúp những người thiết kế hệ thống nguồn mới hiểu rõ về những điểm này. Hãy xem xét từ đầu vào đến đầu ra của một hệ thống nguồn cung cấp và điều kiện lớn hơn và một số linh kiện cần thiết ở mỗi giai đoạn.

Đầu vào: Chỉnh lưu và Lọc

Ở đầu vào, bạn sẽ cần một số bộ lọc để loại bỏ tiếng ồn chung từ lan truyền đến đầu ra. Nếu bạn đang dự định chạy một hệ thống DC trên một nguồn điện AC (ví dụ, từ một máy phát) hoặc từ lưới điện AC (điện lưới), bạn sẽ cần chỉnh lưu nếu bạn đang cung cấp điện cho một hệ thống DC. Các IC cầu chỉnh lưu có sẵn cho các công suất trung bình (điện áp cao/dòng điện thấp). Các hệ thống dòng điện rất cao không thể chạy qua một IC, vì vậy một loạt các linh kiện tùy chỉnh sẽ cần thiết.

Đối với diode chỉnh lưu và IC, hãy chú ý đến điện áp/dòng điện tiến và điện áp đánh thủng ngược. Bạn muốn đảm bảo nguồn điện đầu vào đủ để làm cho các diode trong cầu tiến bias nhưng không gây ra đánh thủng khi bias ngược. Đối với bộ lọc, bạn nên xem xét tỷ lệ giảm tiếng ồn chung (CMRR) và điện trở DC của các chân dẫn. Bạn muốn đảm bảo giảm IR càng thấp càng tốt trong khi giữ CMRR ở mức đủ cao.

Điều kiện: Sửa chữa Hệ số Công Suất và Các Giai Đoạn Điều Chỉnh

Đối với các hệ thống công suất thấp, ngay cả khi chúng lấy điện từ lưới điện, bạn sẽ muốn sử dụng một IC điều chỉnh hệ số công suất (PFC). Điều này được yêu cầu theo các tiêu chuẩn IEC và sẽ giúp giữ hiệu suất cao cho các giai đoạn điều chỉnh sau. Các hệ thống công suất cao có những yêu cầu tương tự, vì vậy chúng cũng cần một giai đoạn PFC, có thể kèm theo chỉnh lưu cho chuyển đổi AC-DC

Giai đoạn điều chỉnh đầu tiên cho một hệ thống điện AC-DC xuất hiện sau mạch PFC và cung cấp giai đoạn chuyển đổi công suất cao đầu tiên đến đầu ra mong muốn. Trong các hệ thống AC-DC, giai đoạn điều chỉnh thứ nhất hiệu quả chuyển đổi sóng dư từ chỉnh lưu và đổi lấy tiếng ồn tần số cao trên một đầu ra DC ổn định. Các giai đoạn điều chỉnh sau sẽ tăng hoặc giảm công suất theo nhu cầu để cung cấp điện áp hoặc dòng điện cần thiết cho các hệ thống phụ trợ khác nhau.

Giá trị điện áp và dòng điện vào/ra ở đây quan trọng, nhưng hiệu suất cũng vậy.

Ví dụ ứng dụng của mạch PFC Renesas ISL6731BFBZ-T. Các mạch tương tự có thể được xây dựng từ các thành phần rời rạc cho các hệ thống công suất cao. Trích từ tài liệu dữ liệu ISL6731BFBZ-T.

Phản hồi và Kiểm soát

Đây là nơi thiết kế nguồn điện trở nên rất thú vị. Cánh tay phản hồi của hệ thống là một lĩnh vực mà công suất cần được trả lại cho một giai đoạn trước trong bộ điều chỉnh hoặc một đơn vị cảm biến để kiểm soát chuyển đổi. Điều này tất cả về việc đảm bảo hệ thống luôn cung cấp điện áp ổn định miễn là điện áp cung cấp cao hơn một số tối thiểu. Xây dựng một vòng lặp phản hồi và kiểm soát đòi hỏi cách ly cũng như một trình điều khiển tùy chỉnh để điều chỉnh đầu ra từ bất kỳ giai đoạn điều chỉnh nào.

Có một loạt các thông số kỹ thuật khác nhau để xem xét khi lựa chọn các thành phần này. Đối với các thành phần trong vòng lặp phản hồi, nơi mà đầu ra cần được cảm nhận và sử dụng để cung cấp kiểm soát chính xác, thông số điện áp/dòng vào có lẽ là quan trọng nhất. Đối với các mạch điều khiển/trình điều khiển PWM, bạn sẽ cần phải khớp tần số PWM với giá trị lý tưởng cho phần điều chỉnh. Các xếp hạng bảo vệ ESD cũng quan trọng ở đây vì bạn cần đảm bảo hệ thống sẽ không thất bại trong trường hợp xả điện nguy hiểm trong vòng lặp kiểm soát.

UCC24612 từ Texas Instruments được sử dụng trong điều chỉnh đồng bộ phía dưới. Từ tờ dữ liệu UCC24612.

Các thành phần nguồn điện khác

Các thành phần khác bạn có thể cần trong một nguồn điện bao gồm một loạt các linh kiện thụ động, chúng xuất hiện trong tất cả các phần trên theo một cách nào đó. Nếu bạn đang thiết kế một bộ chuyển đổi/điều chỉnh nguồn điện tùy chỉnh cho một bộ điều chỉnh công suất cao, bạn có thể sẽ sử dụng hàng chục tụ điện. Trong một dự án gần đây cho một phương tiện không người lái, chúng tôi đã sử dụng hơn 100 tụ điện chỉ riêng trong phần điều chỉnh nguồn điện để đảm bảo nguồn điện ra ổn định.

Khi bạn cần chọn các thành phần nguồn điện, bạn cần sử dụng một công cụ tìm kiếm với các tính năng tìm kiếm và lọc nâng cao. Octopart cung cấp cho bạn một giải pháp hoàn chỉnh cho việc tìm nguồn cung và quản lý chuỗi cung ứng điện tử, và bạn sẽ có quyền truy cập vào một loạt các thành phần cho các ứng dụng khác nhau. Hãy xem trang mạch tích hợp quản lý nguồn điện của chúng tôi để tìm một số thành phần chuyên biệt bạn sẽ cần cho bộ điều chỉnh nguồn tiếp theo của mình.

Để cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi, đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.