Vận hành Bộ nguồn chuyển đổi chế độ mà không tải

Lý lịch

Tôi là sinh viên năm thứ hai tại trường đại học và muốn có một nguồn cung cấp năng lượng đơn giản để thử nghiệm một vài dự án thú cưng mà không cần đến phòng thí nghiệm. Tôi đã mua một chiếc Power-One MPU150-4350 với giá rẻ tại một cửa hàng điện tử cũ. Phần thông số kỹ thuật đầu ra dường như nói rằng, đối với đầu ra 3.3V (V1), 3A là tải tối thiểu trong khi 30A là tối đa.

Tôi biết rằng việc chạy một nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi mà không có tải có thể tạo ra điện áp đầu ra không chính xác và thậm chí làm hỏng hệ thống, mặc dù tôi không hiểu chính xác tại sao lại như vậy. Tuy nhiên, việc phải luôn kéo ít nhất ba ampe từ đường ray 3,3V đối với tôi.

Câu hỏi

1. Tải tối thiểu tôi có thể đặt cho mỗi đầu ra mà không làm hỏng nguồn điện là bao nhiêu?

2. Việc chạy một nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi mà không tải trong thời gian ngắn có làm hỏng nó không? Hoặc chỉ sản xuất điện áp đầu ra không ổn định?

3. Tại sao không chuyển đổi nguồn cung cấp năng lượng như dòng điện thấp?

Nếu bạn chỉ biết câu trả lời cho một trong những điều này xin đừng ngần ngại đăng. Bất cứ điều gì giúp được +1.

Chỉnh sửa Bài viết này sẽ rất hữu ích cho người mới bắt đầu (như tôi), câu trả lời dưới đây là một lời giải thích sâu sắc và rất hữu ích về lý do tại sao SMPS có thể bị hỏng do quá điện áp khi không được nạp đủ.

Thật khó để khái quát loại hành vi này. Một số nguồn cung cấp năng lượng sẽ làm việc ở mức thấp hơn tải tối thiểu nhưng hiệu suất bị suy giảm. Các nguồn cung cấp năng lượng khác có thể ngừng hoạt động, và các nguồn cung cấp khác vẫn có thể gặp trục trặc xấu (dao động / tắt). Những người khác có thể cư xử hoàn hảo.

Thông thường, các bộ nguồn cơ bản sử dụng các cấu trúc liên kết điều chế độ rộng xung (PWM) với các phần tử lưu trữ quy nạp. Tần số chuyển mạch là cố định và chu kỳ nhiệm vụ được thay đổi để kiểm soát điện áp đầu ra như là một chức năng của tải và đầu vào.

Khi dòng điện trong phần tử lưu trữ cảm ứng không bao giờ về 0, bộ chuyển đổi hoạt động ở hai trạng thái - bật và tắt. Đây được gọi là chế độ dẫn liên tục (CCM). Khi đạt được CCM, chu kỳ nhiệm vụ về cơ bản không thay đổi (trừ khi đầu vào thay đổi) - hành vi của bộ chuyển đổi không thay đổi theo tải và mọi thứ khá nhất quán.

Ở mức tải rất nhẹ, không có mức dòng DC trong phần tử lưu trữ quy nạp. Bộ chuyển đổi hiện có ba trạng thái hoạt động - bật, tắt và giảm dòng điện dẫn, tắt và dòng điện dẫn = 0. Đây được gọi là chế độ dẫn không liên tục (DCM). Trong DCM, tải đầu ra ảnh hưởng đến chu kỳ nhiệm vụ cũng như các biến thể đầu vào.

Hầu hết các bộ điều khiển đều có mức tối thiểu đúng giờ có thể đạt được - nếu nhà máy cố gắng thực hiện một chu kỳ nhiệm vụ thấp hơn mức tối thiểu này, bạn có thể thấy đầu ra thất thường, thiếu xung, dòng gợn cao, v.v. - một số bộ chuyển đổi sẽ chỉ dừng điều tiết (sản lượng sẽ tăng). Một số bộ điều khiển phát hiện điều này và chuyển sang chế độ chụp có kiểm soát để giữ đầu ra lỏng lẻo.

Ngoài ra, bù vòng lặp phản hồi sẽ được quyết định bởi hiệu suất CCM của bộ chuyển đổi, vì có những thứ khó chịu (như nửa mặt phẳng bên phải) trong CCM cần được ổn định mà về cơ bản không có trong DCM - bù có thể được tối ưu hóa và những thứ như phản ứng thoáng qua sẽ bị ảnh hưởng.

Nó phụ thuộc vào thiết kế PSU.

Dưới ánh sáng hoặc không tải, bộ chuyển đổi chế độ chuyển đổi sử dụng diode cho một trong các công tắc * chuyển sang chế độ không liên tục. Trong chế độ này cho một chu kỳ nhiệm vụ nhất định và điện áp đầu vào, điện áp đầu ra sẽ tăng đáng kể khi dòng tải giảm.

Hầu hết các nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi được quy định. Vì vậy, khi giảm tải, bộ điều khiển sẽ giảm độ rộng xung và do đó chu kỳ nhiệm vụ trong nỗ lực duy trì điện áp đầu ra.

Tuy nhiên, khi tải được giảm hơn nữa, độ rộng xung đạt đến mức tối thiểu mà bộ điều khiển có thể đạt được. Điều gì xảy ra với tải rất nhỏ hoặc bằng không phụ thuộc vào thiết kế của bộ điều khiển.

1. Bộ điều khiển có thể duy trì độ rộng xung tối thiểu và chu kỳ nhiệm vụ và cho phép điện áp đầu ra tăng cho đến khi có thứ gì đó bốc lên trong khói.
2. Bộ điều khiển có thể duy trì độ rộng xung tối thiểu và cycleallow điện áp đầu ra để tăng cho đến khi mạch bảo vệ quá áp được kích hoạt và tắt nguồn cung cấp cho đến khi thiết lập lại.
3. Bộ điều khiển có thể duy trì độ rộng xung tối thiểu và chu kỳ nhiệm vụ cho đến khi tự kích hoạt bảo vệ quá áp được kích hoạt gây ra sự dao động tự nhiên trong điện áp đầu ra khi nguồn cung cấp liên tục tắt và bắt đầu sao lưu.
4. Bộ điều khiển có thể tăng thời gian giữa các xung. Điều này cho phép điều chỉnh điện áp tổng thể được duy trì xuống mức không tải nhưng điều đó có nghĩa là tần số của gợn đầu ra phụ thuộc vào tải. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề tiếng ồn cả điện và âm thanh.

Kinh nghiệm của tôi là hầu hết các bộ nguồn hiện đại đều thuộc loại 4 nhưng các thiết kế cũ hơn (đôi khi vẫn được bán) thường rơi vào loại 2 hoặc 3.

Một cách khác là nhà cung cấp điện sẽ xây dựng một "tải giả" để tránh đạt đến điểm mà nguồn cung cấp năng lượng không thể giảm chu kỳ nhiệm vụ nữa nhưng tôi hy vọng điều đó chỉ được thực hiện trong các ứng dụng chuyên nghiệp, nơi chất lượng đầu ra là quan trọng hơn hiệu quả.

* Bộ chuyển đổi sử dụng hai công tắc được điều khiển tích cực (được gọi là "bộ chuyển đổi đồng bộ") có tùy chọn duy trì ở chế độ liên tục bất kể tải (mặc dù ở mức tải nhẹ không liên tục hiệu quả hơn), thực sự chúng thậm chí có thể vận hành hai chiều.