Con la continua maturità della tecnologia degli alimentatori switching, le sue aree di applicazione sono state ulteriormente ampliate. Rispetto all'alimentatore regolato in serie tradizionale, l'alimentatore switching è stato notevolmente migliorato in termini di efficienza, inquinamento elettromagnetico, volume e affidabilità. D'altra parte, i più recenti trasmettitori di trasmissione FM a stato solido hanno requisiti sempre più elevati per l'alimentazione, mentre la maturità della tecnologia di alimentazione a commutazione, l'aggiornamento continuo dei componenti e l'applicazione di chip di controllo ad alta affidabilità possono soddisfare pienamente requisiti dei trasmettitori di trasmissione FM. Attualmente, componenti come eccitatori e amplificatori di potenza nei trasmettitori di trasmissione FM a stato solido utilizzano generalmente alimentatori switching come supporto energetico. Il futuro controllo e gestione digitale pone requisiti più elevati per gli alimentatori switching. Intelligenza, digitale, dimensioni ridotte e alta affidabilità saranno la direzione di sviluppo degli alimentatori switching per i trasmettitori di trasmissione FM.
alimentazione di commutazione
La fonte di alimentazione è il cuore pulsante dell'intero trasmettitore FM. Tenendo conto della compatibilità elettromagnetica tra le varie apparecchiature presenti nella sala trasmittente, dell'efficienza complessiva del trasmettitore, dell'affidabilità dell'alimentazione e della manutenzione quotidiana, gli alimentatori switching sono senza dubbio la scelta migliore per l'alimentazione di trasmissioni FM a stato solido trasmettitori. Le eccellenti caratteristiche dell'alimentatore switching si riflettono principalmente nei seguenti aspetti. Primo: dimensione più piccola. Può essere integrato e assemblato con l'amplificatore di potenza. La frequenza di commutazione di diverse centinaia di kHz riduce al minimo il volume del componente di impedenza del filtro, che riduce il peso e il volume del trasmettitore ed è conveniente per il trasporto e la manutenzione quotidiana. Secondo: maggiore efficienza. Includendo l'applicazione di nuovi dispositivi come MOSFET a tubo di commutazione di potenza, la tecnologia di commutazione delle topologie di circuiti multipli di alimentazione a commutazione è una garanzia importante per ridurre le perdite e migliorare l'efficienza del sistema di alimentazione. Terzo: minore inquinamento elettromagnetico. Il circuito del filtro di interferenza elettromagnetica (EMI) e il relativo circuito di assorbimento ad alto picco nell'alimentatore del trasmettitore sono importanti garanzie affinché le armoniche di corrente dell'alimentatore soddisfino i requisiti. Non solo può migliorare le caratteristiche di carico dell'alimentatore alla rete elettrica, ma anche ridurre il grave impatto sulla rete elettrica. L'inquinamento può anche ridurre l'interferenza armonica con altre apparecchiature di rete. Quarto: l'affidabilità è stata ulteriormente migliorata. Una varietà di misure di protezione contro fulmini, induzione o sovratensione e l'uso di circuiti stampati rivestiti con tre anti-vernice (anti-umidità, anti-sale e anti-muffa) possono ridurre al minimo la probabilità di guasto.
Commutazione dell'applicazione di alimentazione
L'alimentatore a commutazione è una forma di alimentazione in cui il tubo dell'interruttore di alimentazione è continuamente controllato a una certa frequenza per il funzionamento on-off, in modo che possa fornire alimentazione al convertitore o al carico attraverso elementi di accumulo di energia (come induttori e condensatori) . Finché il ciclo di lavoro, la frequenza di commutazione o la fase relativa vengono modificati, è possibile controllare la tensione o la corrente di uscita media. La frequenza di commutazione dell'alimentatore switching varia da 20kHz a diversi MHz. Per le occasioni di lavoro in cui la potenza dell'alimentatore è superiore a 90 W, l'alimentatore switching di solito adotta un metodo di conversione a due stadi. Cioè, la correzione del fattore di potenza (PFC) controlla il convertitore e il convertitore CC / CC. In particolare, dovrebbe essere menzionato qui è il circuito di correzione del fattore di potenza. È impostato per garantire che la tensione di ingresso e la corrente funzionino nella stessa fase. Di conseguenza, il fattore di potenza è vicino a 1, la potenza apparente viene tutta convertita in potenza attiva e l'efficienza del sistema è migliorata. Se non è presente un circuito di correzione PFC, la corrente di ingresso verrà immessa nell'alimentatore di commutazione sotto forma di una larghezza di impulso ridotta e un impulso con valore di picco elevato, causando gravi componenti di interferenza armonica. Questi componenti armonici non solo non forniscono energia al carico, ma provocano anche il riscaldamento del trasformatore e di altre apparecchiature. I circuiti di correzione del fattore di potenza sono divisi in due tipi, attivi e passivi. La maggior parte degli alimentatori switching dei trasmettitori di trasmissione FM utilizza circuiti di correzione del fattore di potenza attivo, che sono composti da un convertitore CA / CC con correzione del fattore di potenza attivo e un convertitore CC / CC indipendente. Il convertitore CA / CC include principalmente: filtro EMI, circuito di avvio lento, raddrizzatore a ponte, controller PFC, circuito di alimentazione e circuito convertitore (costituito da MOSFET dell'interruttore di alimentazione, induttore di accumulo di energia L, diodo raddrizzatore a recupero rapido e condensatore di filtro e altra composizione.
L'ingresso CA viene fatto passare attraverso il circuito del filtro EMI per filtrare i segnali di interferenza elettromagnetica differenziale e comune, quindi viene immesso nel circuito di avvio lento e, dopo un ritardo, la tensione completa viene aggiunta al circuito del raddrizzatore a ponte e all'uscita CC la tensione è fornita al MOSFET di potenza. Scolare. Il controller PFC è un circuito composto da un chip di controllo del fattore di potenza LT8 a 1249 pin e da un minor numero di componenti periferici. L'8 ° pin emette un segnale di pilotaggio con una frequenza di commutazione di 100 kHz, che viene aggiunto al gate dell'interruttore di alimentazione MOSFET tramite il circuito di pilotaggio, e il convertitore MOSFET inizia ad accendersi e spegnersi con un certo ciclo di lavoro, ed emette il Tensione continua. Il chip integrato LT1249 prodotto da Linear Technology ha oscillatori incorporati, moltiplicatori di corrente, amplificatori di corrente, amplificatori di tensione di errore, comparatori di tensione e sorgenti di tensione di riferimento. Calcolando la media della corrente di modulazione della larghezza dell'impulso ad alta frequenza impostata, l'LT1249 può ottenere la distorsione di corrente più bassa possibile e può funzionare in modalità operativa continua e discontinua. Inoltre, il moltiplicatore di corrente incorporato che quadratura la corrente dall'amplificatore di tensione di errore può ridurre il guadagno CA a carico leggero, mantenendo così una bassa distorsione di corrente e un'elevata stabilità del sistema. Il controller PFC estrae i segnali di rilevamento dal raddrizzatore a ponte, dal convertitore e dalla resistenza di rilevamento tra di essi per implementare più funzioni di protezione, come il limite di corrente di picco e la protezione da sovratensione.
È composto principalmente da trasformatore di commutazione, tubo interruttore di alimentazione MOSFET, componenti raddrizzatore, circuito di rilevamento (incluso campionamento di tensione, corrente e temperatura), alimentazione ausiliaria, controller UC3843PWM e relativo circuito di pilotaggio. L'ingresso di tensione CC dallo stadio precedente viene aggiunto al drain del MOSFET dell'interruttore di alimentazione in parallelo e il suo ingresso di gate è fornito dal circuito di azionamento dal segnale di commutazione della frequenza impostata nel chip di controllo UC3843. Dopo che la tensione è stata potenziata dal trasformatore di commutazione, la tensione CC richiesta viene ottenuta mediante rettifica e filtraggio. Il chip di controllo UC3843 è un regolatore di controllo PWM in modalità corrente. Ha le caratteristiche di un convertitore CC / CC ottimizzato, bassa corrente di avviamento, compensazione automatica del feedforward, limite di corrente, blocco per bassa tensione, soppressione degli impulsi, azionamento ad alta corrente e frequenza di commutazione fino a 500 kHz. Dall'analisi del circuito interno dell'UC3843, il segnale di riferimento interno e il valore di campionamento della tensione del secondario del trasformatore dopo la rettifica e il filtraggio vengono elaborati nell'amplificatore di errore. La tensione di errore elaborata e la tensione formata dalla resistenza di rilevamento vengono immesse nel comparatore PWM e la sua uscita è allo stesso modo del segnale di clock. L'elaborazione della forma d'onda viene eseguita nel circuito di trigger e infine viene emesso un segnale di frequenza di commutazione con la stessa frequenza della frequenza di clock.
Discussione di questioni correlate nelle applicazioni pratiche
La commutazione dell'alimentazione ha maggiori possibilità di guasto durante l'uso di trasmettitori di trasmissione FM a causa di vari motivi. Fattori ambientali (come ventilazione, temperatura e umidità) nella stanza del trasmettitore, problemi di protezione contro i fulmini nell'armadio di controllo dell'alimentazione, problemi di progettazione dell'alimentatore stesso e dei dispositivi e problemi di malfunzionamento del personale sono tutti pericoli nascosti di guasto. Se si desidera che l'attrezzatura funzioni normalmente, oltre a padroneggiare le conoscenze professionali necessarie, è necessario anche un accumulo continuo di esperienza. Il tasso di guasto può spesso essere ridotto al minimo osservando e analizzando la visualizzazione dei guasti del circuito di protezione ausiliario integrato nell'alimentatore switching. L'alimentatore di commutazione utilizza un condensatore di accumulo di energia di grande capacità, che genera una corrente di picco relativamente grande durante il funzionamento, in modo che il tubo di commutazione viene spento quando la tensione CA è vicina al valore di picco. Anche la variazione istantanea della stessa tensione CA in ingresso può causare lo stesso risultato. Pertanto, nel circuito vero e proprio dell'alimentatore switching, viene spesso utilizzato un termistore con caratteristiche di temperatura negativa in serie davanti al blocco raddrizzatore a ponte. Quando l'interruttore di alimentazione è chiuso, il termistore ha una bassa temperatura e uno stato di alta resistenza e la corrente di picco viene soppressa. Quando la temperatura del termistore aumenta con il flusso della corrente, la resistenza scende a zero e la tensione di ingresso completa viene aggiunta al carico. Tuttavia, questo meccanismo di protezione di base è leggermente insufficiente nell'uso effettivo. Se l'interruttore di alimentazione viene spento per alcuni secondi e poi richiuso, il termistore non ha tempo sufficiente per raffreddarsi. A questo punto, la tensione CA in ingresso con l'ampiezza vicina al valore di picco genererà una corrente di picco maggiore del normale. La corrente produce una tensione superiore a 6 V sul resistore di rilevamento e, poiché il chip LT1249 non è stato acceso, non può svolgere un ruolo protettivo. Questa è la causa diretta del guasto e del cortocircuito del MOSFET dell'interruttore di alimentazione. Ciò è stato confermato dalle interruzioni di corrente di molti trasmettitori radio FM causate da forti tempeste e disastri causati dalla pioggia a Dalian all'inizio dell'anno.
Il varistore collegato in parallelo a entrambe le estremità dell'ingresso del circuito CA può anche assorbire i picchi elettrici. A condizione che la temperatura ambiente non cambi, la resistenza del varistore diminuisce bruscamente all'aumentare della tensione applicata. Pertanto, ha un effetto superiore sull'assorbimento dei picchi. Al fine di prevenire la sovratensione causata dalla commutazione dell'alimentazione dell'amplificatore di potenza, un varistore è collegato tra le linee di alimentazione per proteggere l'apparecchiatura di alimentazione.
Il filo di terra è la misura di sicurezza più semplice e basilare. L'armadio, l'involucro della scatola dell'amplificatore di potenza, l'involucro dell'alimentatore, il pannello e lo sportello del trasmettitore sono stati collegati tra loro e collegati al terminale di terra del trasmettitore. Dopo aver installato il trasmettitore in posizione, il terminale di terra dell'unità (situato nella parte di alimentazione del trasmettitore) deve essere collegato tra loro. Gli angoli sulla piastra inferiore sono collegati in modo affidabile con il terreno della sala macchine per evitare il verificarsi di sfortunati incidenti dovuti a dispersioni elettriche. Allo stesso tempo, è anche necessario mettere a terra ogni punto del circuito che richiede la messa a terra, in modo da garantire che la corrente che deve essere messa a terra e la corrente ad alta frequenza perduta dal trasmettitore possano fluire senza problemi nel terreno.
Conclusione
Sebbene l'alimentatore switching abbia una varietà di combinazioni di topologia del circuito, ci sono diverse opzioni a causa di diverse occasioni come tipi di carico, requisiti di alimentazione, metodi di controllo, ecc., Ma l'unità di controllo PFC e l'unità di controllo PWM nell'alimentatore switching sono il nucleo, che è il trasmettitore di trasmissione a modulazione di frequenza. Una garanzia importante per la trasmissione e l'emissione del segnale di qualità. Inoltre, durante l'uso dell'attrezzatura, è necessario comprendere appieno lo stato di funzionamento ei fenomeni di guasto dell'attrezzatura e accumulare continuamente esperienza e lezioni. Ciò aiuterà a cogliere le caratteristiche di guasto dell'alimentatore switching, a migliorare il livello di manutenzione del trasmettitore radio FM e ad assicurare che l'apparecchiatura sia in condizioni di lavoro normali. .
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