Tình huống:
Bạn có một bộ pin có điện áp 300V. Bạn có một số thiết bị được thiết kế cho 250V AC. Những thiết bị này có SMPS bên trong.
Yêu cầu:
Thay vì sử dụng biến tần DC sang AC, bạn có thể sử dụng điện áp DC để cung cấp SMPS bên trong thiết bị của mình.
Lý do:
250V AC có điện áp cực đại khoảng 350V. Giai đoạn đầu tiên của SMPS điều chỉnh 250V AC thành khoảng 300V DC. Điện áp này sau đó được sử dụng để cung cấp cho một giai đoạn khác của SMPS, nhưng điều đó không quan trọng đối với câu hỏi này. Vì vậy, về cơ bản từ 2 giai đoạn SMPS trở đi, SMPS biết không có sự khác biệt giữa điện áp cung cấp AC và DC.
Ưu điểm:
0 chi phí biến tần, tổn thất 0% trên biến tần DC sang AC
Nhược điểm:
Bạn có thể sử dụng phương pháp này một cách nghiêm ngặt chỉ dành cho các thiết bị có SMPS.
Câu hỏi:
Có điều gì tôi đã bỏ lỡ? Có lý do tại sao điều này sẽ không làm việc?
Sử dụng điện áp DC thay vì AC để cung cấp SMPS
Câu trả lời:
Tôi có kinh nghiệm thực tế với bộ nguồn PC. Khá nhiều bất kỳ PSX ATX hiện đại nào cũng chứa một phần chính (cung cấp đầy đủ mã lực khi bật PSU) và một phần nhỏ để cung cấp + 5VSB. Trong một PSU phong nha, cả hai đều là SMPS, tức là không chứa máy biến áp chỉ có lõi AC cổ điển (chắc chắn sẽ thổi nếu được cung cấp bởi nguồn điện một chiều).
Vẫn còn một số bộ nguồn ATX giá rẻ trên thị trường, không chứa giai đoạn PFC dựa trên SMPS thích hợp, hoặc sử dụng PFC "thụ động", về cơ bản là một cuộn cảm trong loạt ... PSU với PFC thụ động thông thường có một công tắc được định cấu hình cho 120 so với 240 V AC hoặc (ở đây tại châu Âu) là "chỉ 240 V", với biên độ dung sai khiêm tốn. Đối với mục đích hoạt động của DC, tôi không thích loại giá rẻ này lắm - không chắc chắn chính xác những gì mong đợi từ cuộn cảm khổng lồ ở đầu vào trong các sự kiện nhất thời (bật / tắt nguồn - có thể không có nhiều rủi ro nhưng tốt hơn là bạn nên coi chừng ) và cũng bởi vì khách hàng của tôi thường có đường ray chính DC "ở đâu đó giữa", chẳng hạn như 250 V DC.
Như bạn đã đề cập, điện áp cực đại được chỉnh lưu trực tiếp là khoảng 340 V DC có nguồn gốc từ 240V AC hoặc 170 V DC có nguồn gốc từ 120 V AC (tỷ lệ là căn bậc hai của 2). Do đó, 250V DC có thể quá thấp so với PSU được chỉ định ở 240 V AC (= 340 V DC). PSU sẽ từ chối chạy, hoặc có thể có nguy cơ quá tải nhiệt của sơ cấp (do có quá nhiều dòng điện chạy vào, để bù cho điện áp thấp hơn). Rủi ro sau này phụ thuộc rất nhiều vào tải thực tế gắn liền với phía thứ cấp.
Các PSU có PFC hoạt động thường có phạm vi đầu vào rộng được chỉ định, chẳng hạn như 100 - 240 V AC (đỉnh hình sin 140 đến 340 V). Điều này là do giai đoạn SMPS PFC thực sự hoạt động như một bộ chuyển đổi tăng áp, với một tụ điện tương đối nhỏ ở đầu vào của nó, sau dây điện và chuyển đổi bất kỳ điện áp nào bạn cung cấp cho khoảng 400 V DC trong tụ điện chính của PSU - cho nguồn chính xuống giai đoạn chuyển đổi để có một "sân chơi cấp độ đẹp".
Mức tối thiểu 140V DC ở đầu vào của giai đoạn PFC thực sự gây tranh cãi. Giai đoạn PFC sử dụng một mạch đặc biệt, điều chỉnh dự thảo hiện tại của nó để tuân theo dạng sóng "chỉnh lưu hình sin" đầu vào. Tôi đoán nó được gọi là "gương hiện tại", nghe có vẻ giống từ danh pháp "op-amp internals" (xem thêm "cặp đuôi dài"), chứ không phải là một thuật ngữ dành riêng cho bộ điều khiển PFC ... mạch điều chỉnh PWM để làm cho bản nháp hiện tại dao động đồng bộ với điện áp đầu vào, để bắt chước tải điện trở ... và nếu điện áp đầu vào hoàn toàn không đổi, điều này sẽ dẫn đến một bản nháp hiện tại hoàn toàn không đổi, phải không? Quay lại mức tối thiểu 140 V DC (đối với 100 V AC): hãy xem xét, ở mức 100 V AC, "gương hiện tại" của PFC vẫn cố gắng tuân theo hệ thống hình sin, vì vậy nó thực sự hoạt động từ điện áp thấp hơn nhiều. Và, ở 100 V AC (đỉnh 140 V) = tại dòng điện tương ứng (một số Ief hình sin), nó vẫn có tổn thất có thể chịu được = tản nhiệt. Có thể cho rằng, nếu được cung cấp bởi điện áp DC, mức độ mất mát và nhiệt tương tự có thể đạt được ở 100 V DC, thay vì 140 V DC, có đồng ý không?
Một điểm bạn có thể hơi nghi ngờ, đó là cầu Graetz đầu vào, sẽ chỉ được nhấn mạnh trong một nửa số điốt - nhưng điều này thường không có vấn đề gì.
Một vấn đề hơi tinh tế vẫn còn: hạn chế xâm nhập. AFAICT, ngay cả các PSU được trang bị PFC hiện đại thực sự phải chịu sự xâm nhập của nguồn điện khi nắp chính lớn được sạc (= với ATX PSU, điều này xảy ra khi bạn cắm cáp nguồn vào, thay vào đó khi bạn đẩy nguồn PC -on nút). Chỉ riêng cấu trúc liên kết tăng cường của giai đoạn PFC không chứa bất kỳ thiết bị giới hạn xâm nhập nào (ngoại trừ có thể cho cuộn cảm, nhưng tương đối nhỏ). Nếu PSU được trang bị NTC cho giới hạn xâm nhập, có lẽ nó cũng sẽ hoạt động tốt cho DC. Nếu PSU chứa bộ khởi động mềm khởi động dựa trên thyristor (dựa trên PWM), đó sẽ là một vấn đề, vì PSU sẽ không hoạt động, hoặc thyristor sẽ không tắt, và sẽ có một địa ngục xâm nhập:
Giới hạn xung xâm nhập là một cơn đau ngay cả ở đường ray DC điện áp thấp hơn (<50 V) - một vấn đề mà hầu như không ai quan tâm để giải quyết, cho đến khi nó quay lại cắn chúng ...
Đối với an toàn quá dòng: những người làm việc với DC điện áp cao hơn trong thiết bị tự động hóa của họ (một số người đường sắt và trạm biến áp) thường sử dụng các mô hình ngắt mạch đặc biệt được chỉ định cho hoạt động DC ở điện áp mong muốn. Chúng trông rất giống bộ ngắt mạch AC thông thường của bạn trên đường ray DIN, ngoại trừ việc chúng có đặc tính đặc biệt là chúng có thể ngắt kết nối dòng điện một chiều. Lên đến một mức độ nhất định của hiện tại và điện áp, anyway. Xem thêm "chọn lọc ngắt mạch".
Nhìn chung, bản thân tôi sẽ rất sợ điện áp DC , nếu bạn chạm nhầm vào dây điện. Một khi bạn bị bắt, nó sẽ không cho phép bạn đi. Không tốt cho sử dụng hộ gia đình.
Có, nó có thể được thực hiện.
- Thiết bị của bạn phải chỉ sử dụng SMPS (không có biến áp ẩn hoặc tụ chặn.)
- Thiết bị của bạn phải được cách điện kép (không có kết nối bên ngoài hoặc các bộ phận kim loại tiếp xúc thường được kết nối với mặt đất.)
Tạp chí máy tính của Đức đã không thử nghiệm một số thiết bị trong một vấn đề gần đây (đầu năm 2016 - chỉ liên kết với tiếng Đức, không phải bài báo đầy đủ) đã thử nghiệm chính điều này. Họ phát hiện ra rằng nhiều thiết bị sẽ chạy từ điện áp một chiều dưới 100VDC, giúp dễ dàng chế tạo các bộ pin thành các thiết bị điện được chế tạo cho AC.
DC tối thiểu cần thiết để vận hành thiết bị AC thay đổi tùy theo thiết kế của SMPS. Tôi nhớ một số hoạt động trên dưới 40 VDC, mặc dù những người khác cần điện áp cao hơn.
Điều cần chú ý là các thiết bị không được cách điện kép. Nếu thiết bị dự kiến sẽ được nối đất nhưng không, thì bạn có thể gặp phải điện áp nguy hiểm trên các bộ phận kim loại tiếp xúc.
Bit cuối cùng này đặc biệt quan trọng khi sử dụng các thiết bị như máy hiện sóng có kết nối tiếp xúc mặt đất.
Có một số giải thích tốt cho lý do tại sao điều này nguy hiểm ở đây trên EESX.
Theo ghi nhận của frr, các thiết bị có thể chạy nóng hơn khi chạy ở điện áp DC thấp hơn. Điều này có thể dẫn đến thiết bị bị hỏng sớm hơn so với nếu chỉ hoạt động trên AC được chỉ định.
Giống như nó đã được nói trong các ý kiến. Có thể sử dụng hầu hết các đơn vị smps trực tiếp từ nguồn DC. Do đó, bạn có thể tiết kiệm chi phí của một biến tần. Một tình huống không nên bỏ qua. Một số thiết bị sử dụng tần số chính để đếm và / hoặc thời gian. Những tình huống này không phải lúc nào cũng có thể nhìn thấy từ bên ngoài thiết bị.
Điều này chỉ bao gồm một trường hợp tập hợp con, nhưng xứng đáng có một câu trả lời nhỏ theo cách riêng của nó (chứ không phải là một nhận xét có thể bị xóa hoặc bỏ qua.)
Một số nguồn cung cấp năng lượng tận dụng biến thể đầu vào AC để cung cấp đầu ra DC mượt mà hơn so với điều chỉnh và mức độ làm mịn nhất định.
Hoạt động của các mạch này trên đầu vào DC sẽ vi phạm các giả định được thực hiện bởi nhà thiết kế mạch và có thể có tác động đến việc tiêu tán năng lượng hoặc chức năng khác.
Một ví dụ là "mạch lấp đầy thung lũng" (wikipedia) sạc các tụ điện nối tiếp ở điện áp đầu vào cao và sau đó phóng chúng song song ở điện áp thấp hơn khi Vin rơi xuống điểm giao nhau AC. Các mạch này là phổ biến hơn n ứng dụng năng lượng khiêm tốn như ánh sáng LED trong đó việc tránh nhấp nháy tần số chính gây ra là rất quan trọng. Chúng tương tự như một số mạch hiệu chỉnh hệ số công suất được đề cập dưới đây nhưng mục đích chính có thể không giống nhau. (Trình điều khiển wit LED sắp xếp có thể bot cải thiện hiệu suất nhấp nháy và cải thiện tuân thủ quy định.)
Điện tích C1 & C2 nối tiếp và phóng điện song song - hoạt động như một nửa dây Vin_high để cung cấp dòng điện trong thời gian Vin thấp.
Từ đây . Họ xem đây là một mạch hiệu chỉnh PFC.
Liên quan
Sự khác biệt giữa công cụ chỉnh sửa yếu tố thụ động và chủ động là gì?
Một số nguồn cung cấp sử dụng bộ nhân đôi điện áp tụ điện, ví dụ 'nguồn cung cấp chung', điện áp tăng gấp đôi khi được sử dụng trên 100 VAC và không tăng gấp đôi khi được sử dụng trên 230 VAC. Hoạt động trên 110 VAC đã được chỉnh sửa sẽ thất bại.
Mạch điều chỉnh hệ số công suất đã được đề cập. Một lớp trong số này tăng Vin lên điện áp bằng hoặc cao hơn Vinmax đỉnh. Liệu những điều này sẽ hoạt động trên đầu vào DC phụ thuộc vào thiết kế.
Có, nó sẽ hoạt động nhưng có những lo ngại về khả năng Phá vỡ của các cầu chì bên trong được chỉ định cho 250VAC nhưng không phải cho 200VDC. Điều gì về bất kỳ công tắc chính nào. Công tắc chính nhiều nhất chỉ là AC. Nếu bạn biết bạn đang làm gì khi có cầu chì và công tắc thì hãy tiếp tục nếu không. Hãy nhớ rằng hệ thống nguồn DC cần thiết bị đóng cắt lớn hơn. Tôi đã thấy Tắt kệ 12VDC SMPS được sử dụng trong chuyển đổi xe điện trong đó điện áp hoạt động khoảng 300VDC. 12V được sử dụng để cung cấp điện tự động tiêu chuẩn. Khi cuộc tranh luận AC Vs DC còn tồn tại, đây là một trong những nhược điểm của DC trước đây động cơ cảm ứng 3 pha đã kẹp nó cho AC.