Suponga que el interruptor K se enciende y apaga repetidamente en ciertos intervalos de tiempo. Cuando el interruptor K está cerrado, la fuente de alimentación de entrada E suministra energía a la carga RL a través del interruptor K y el circuito de filtro. Durante todo el período de conducción, la fuente de alimentación E proporciona energía a la carga; cuando el interruptor K está apagado, la fuente de alimentación de entrada E interrumpe el suministro de energía. Por lo tanto, la potencia de entrada suministra energía a la carga de forma intermitente. Para que la fuente de alimentación conmutada de alta frecuencia proporcione energía continua a la carga, debe diseñar su propia instalación de almacenamiento de energía para almacenar parte de la energía cuando el interruptor está encendido y continuar proporcionando energía a la carga cuando el interruptor está apagado. . Cambiar la relación entre el tiempo de encendido TON y el ciclo de trabajo T, es decir, cambiar el ciclo de trabajo del pulso, se denomina TRC de "control de relación de tiempo".
De acuerdo con el principio de control TRC, hay tres formas:
(1) El período de conmutación de PWM es constante y el ciclo de trabajo cambia cambiando el ancho del pulso.
(2) El ancho de pulso de PFM es constante y el ciclo de trabajo cambia cambiando la frecuencia de conmutación.
(3) El modo en el que el ancho del pulso de conducción y la frecuencia de conmutación de la modulación híbrida no son fijos y pueden cambiar entre sí es una mezcla de los dos modos anteriores.
Características del circuito PWM: puede obtener voltaje y corriente de salida bastante cercanos a la onda sinusoidal, por lo que también se le llama modulación de ancho de pulso de onda sinusoidal SPWM. La modulación PWM controla el voltaje de salida ajustando el ancho del pulso. El inversor PWM se puede utilizar para suprimir o eliminar armónicos de bajo orden. Al modular el ancho de cada pulso de acuerdo con ciertas reglas, se puede cambiar el voltaje de salida del circuito inversor y también la frecuencia de salida. Utilizando la tecnología de circuitos y dispositivos existentes, las fuentes de alimentación conmutadas PWM generalmente pueden funcionar a frecuencias de conmutación de decenas a cientos de kHz. Esta unidad de fuente de alimentación puede considerarse la mejor en términos de peso, eficiencia, confiabilidad, precio y tamaño general y es adecuada para aplicaciones de potencia media y alta. Además, se utiliza el método de modulación PWM general y los requisitos de los componentes no son demasiado altos, lo que es muy adecuado para lograr un rendimiento de alto costo del equipo.
El convertidor de modulación de ancho de pulso (PWM) convierte un voltaje (corriente) de CC en un voltaje (corriente) de onda cuadrada de alta frecuencia encendiendo/apagando repetidamente el interruptor, y luego lo convierte en un voltaje (corriente) de onda cuadrada de alta frecuencia. voltaje de onda cuadrada de frecuencia (corriente) después de la rectificación y suavizado de otro voltaje de CC. El convertidor PWM consta de un tubo interruptor de alimentación, un diodo rectificador y un circuito de filtro. Cuando se requiere aislamiento eléctrico entre la entrada y la salida, se pueden utilizar transformadores para el aislamiento y el aumento/reducción. El principio de funcionamiento del convertidor PWM se muestra en la Figura 2-12. Debido al aumento de la frecuencia de conmutación, se pueden miniaturizar componentes magnéticos como el inductor de filtro L, el transformador T y el condensador de filtro C.
Para un convertidor PWM, el arco de voltaje a través del tubo del interruptor J1 y la forma de onda de la corriente que fluye a través de J1 son aproximadamente ondas cuadradas, como se muestra en la Figura 2-12.
¿Figura 2-12? Principio de funcionamiento básico del convertidor PWM
¿Figura 2-13? Formas de onda para la operación de conmutación del convertidor
El convertidor tiene dos modos de funcionamiento. Uno es el modo de modulación de ancho de pulso (PWM) que mantiene constante el ciclo de trabajo del interruptor Ts y controla el tiempo de encendido, y el otro es el modo de modulación de frecuencia de pulso (PWM) que mantiene constante el tiempo de encendido y cambia el cambie el modo de ciclo de trabajo Ts (PFM).
2.4? Estructura de control de voltaje de salida
Los diodos rectificadores de las series IN400x e IN540x son adecuados para bajas frecuencias. En circuitos de conmutación de alta frecuencia, debido a que el tiempo de recuperación inversa no es lo suficientemente corto (una simple comprensión significa que desde el estado de conducción directa en la primera mitad del ciclo hasta el estado de corte inverso en la segunda mitad del ciclo, no puede mantener el ritmo). con la conversión de frecuencia de la corriente alterna en el tiempo, y viceversa). La eficiencia de rectificación no es alta y la lámpara genera calor fácilmente. En circuitos de conmutación de alta frecuencia, es mejor utilizar diodos de recuperación rápida, como la serie FR o diodos rectificadores de alta frecuencia y alta eficiencia, como la serie HER;
El siguiente es un breve análisis del principio de control del voltaje de salida.
¿Figura 2-14? Principio de control del voltaje de salida
Debido a que la corriente que fluye a través del inductor L1 es continua, hay
△i2=△i3
Entonces se cumple la siguiente fórmula: tonelada *(v2-v 0)/l 1 = toff * VO/l 1.
Una vez finalizado, el voltaje de salida Vo se puede expresar como:
VO = ton * Vs/(ton+toff)= ton * f * Vin * Ns/Np
Donde: frecuencia de conmutación f=1/(ton+toff).
La fórmula anterior expresa con precisión el principio de funcionamiento del convertidor directo. Muestra que el valor promedio del voltaje del terminal secundario Vs del transformador puede representar el voltaje de salida Vo. Por lo tanto, si la frecuencia es fija y el voltaje de entrada Vin disminuye, ton se ampliará; por el contrario, si Vin aumenta, toff se estrechará, de modo que Vo puede permanecer sin cambios;
En otras palabras, dentro de un ciclo T=tON+toff, cambiando la relación del tiempo de encendido del transistor, es decir, el ciclo de trabajo:
D=ton /T= ton/(ton+toff)
Puede controlar la estabilidad del voltaje de salida, lo que llamamos modulación de pulso (¿Pulso? ¿Ancho? Modulación, modulación de ancho de pulso).
Si el método de controlar el ciclo de trabajo cambiando el período o la frecuencia mientras la tonelada permanece sin cambios se llama modulación de frecuencia de pulso (¿Pulso? ¿Frecuencia? Modulación, PFM).
¿Figura 2-15? Modo de control de frecuencia de voltaje