เครื่องชาร์จโทรศัพท์มีแรงดันไฟฟ้าอินพุทผันแปรอย่างไรกับแรงดันเอาต์พุตคงที่?

ความเข้าใจพื้นฐานของฉันคือหม้อแปลงสามารถลดแรงดันไฟฟ้าลงตามอัตราส่วนของขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิเนื่องจากเป็นอัตราส่วนที่เอาต์พุตไม่คงที่

ดังนั้นคำถามของฉันคือที่ชาร์จเช่นแอปเปิ้ลที่ชาร์จโทรศัพท์ (แหล่งจ่ายไฟสวิตช์โหมด Fly-back) สามารถรับอินพุต 100v-240v ~ 50/60 Hz เพื่อสร้างเอาต์พุต 5v คงที่ได้อย่างไร

ด้านบนเป็นแผนภาพวงจรของเครื่องชาร์จโทรศัพท์แอปเปิ้ล

แรงดันขาออกคงที่หรือไม่ผลของหม้อแปลงฟลายแบ็ก? (ฉันมีประสบการณ์น้อยในอุปกรณ์จ่ายไฟ AC เป็น DC) ความช่วยเหลือใด ๆ ที่ชื่นชม

แหล่งจ่ายไฟ AC-DC ที่ทันสมัยทำการแปลงแรงดันไฟฟ้าในสามขั้นตอน โดยคร่าวๆกระบวนการดังกล่าวมีดังนี้

ก่อนอื่นพวกเขาแก้ไข AC เป็น DC ดังนั้น 100 V AC จะได้ประมาณ 140 V DC และ 240 V AC จะอยู่ที่ประมาณ 340 V DC นี่เป็นขั้นตอนแรก นี่คือช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ตัวแปลงระยะที่สองกำลังทำงาน และแรงดันไฟฟ้านี้มีระลอกคลื่นที่น่ากลัวที่ 100-120 Hz

ขั้นตอนที่สองคือ "สับ" ที่ปรับค่ากระแสไฟฟ้าแรงสูงให้เป็นพัลส์ความถี่สูง 100 kHz หรืออย่างอื่น มีตัวควบคุม IC ที่ขับเคลื่อน MOSFET ที่ทรงพลังซึ่งบรรจุด้วยขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงแยก หม้อแปลงตามที่คุณระบุไว้อย่างถูกต้องมีอัตราการหมุนคงที่ดังนั้นพัลส์เอาท์พุทจะมีแอมพลิจูดแบบปรับสัดส่วนตามสัดส่วนของอินพุต DC (ซึ่งคือ 140 ถึง 340V ไม่นับระลอกคลื่นจากการแก้ไขหลัก 50/60 Hz)

อย่างไรก็ตามชอปเปอร์ยังทำให้พัลส์เหล่านี้มีความกว้างต่างกันซึ่งเรียกว่า PWM - Pulse-Width-Modulation ดังนั้นเอาท์พุทของหม้อแปลงเมื่อแก้ไขโดย "ครึ่งทาง" ไดโอดเรียงกระแสและปรับให้เรียบด้วยตัวเก็บประจุเอาท์พุทขนาดใหญ่โดยเฉลี่ยสามารถมีความกว้างของตัวแปร: พัลส์แคบทำให้ความกว้างเฉลี่ยต่ำกว่าและในทางกลับกัน นี่เป็นขั้นตอนที่สามของตัวแปลง AC-DC

ดังนั้นในขณะที่หม้อแปลงมีอัตราส่วนขดลวดคงที่ PWM ยังอนุญาตให้เปลี่ยนเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสในช่วงที่มีค่ามากดังนั้นจึงรองรับอัตราส่วนหม้อแปลงไฟฟ้าคงที่และช่วงแรงดันอินพุตที่กว้างรวมถึงระลอกแรงดันไฟฟ้า

การควบคุมขั้นสุดท้ายและการรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้ากระทำผ่านกลไกการป้อนกลับเชิงลบโดยใช้ตัวแยกแสงเชิงเส้น หากแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องแก้ไขสูงเกินไปความคิดเห็นจะทำให้ IC ควบคุมเกิดพัลส์ที่แคบกว่าดังนั้นแรงดันไฟฟ้าจะลดลงและในทางกลับกัน กลไกการป้อนกลับนี้ไม่เพียง แต่ดูแลแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังควบคุมพลังงานโดยรวมที่ส่งไปยังโหลด PSU

มีรายละเอียดบางอย่างที่หม้อแปลงสามารถทนต่อสัญญาณคลื่นแบบ asymmetic มีเทคนิคทางวิศวกรรมที่ดีอยู่เบื้องหลัง แต่โดยทั่วไปก็คือมัน

หากคุณต้องการระบุ 'ส่วนประกอบ' หนึ่งตัวที่รับผิดชอบแรงดันเอาต์พุตคงที่นั่นคือ 'ข้อเสนอแนะ'

เส้นทางไปข้างหน้าซึ่งรวมถึงหม้อแปลง flyback จะผลักดันปริมาณพลังงานที่สามารถควบคุมได้ไปยังเอาต์พุต มีการวัดแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตและคำติชมจะขอพลังงานสักครู่หรือใหญ่กว่าเพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่

เส้นทางไปข้างหน้าได้รับการออกแบบให้สามารถเรียกใช้จากแรงดันไฟฟ้าใด ๆ ในช่วงอินพุตซึ่งต้องการการดูแลเล็กน้อยเกี่ยวกับการออกแบบ แต่ค่อนข้างตรงไปตรงมา

วิธีการทำงานของตัวแปลง flyback คือแรงดันไฟฟ้าขาออกของมันจะปรับให้เข้ากับแรงดันไฟฟ้าใดก็ตามที่ต้องการเพื่อส่งมอบพลังงานที่ได้รับการร้องขอให้ส่งมอบ สามารถก้าวขึ้นหรือลงตามอัตราส่วนขนาดใหญ่เพื่อให้สอดคล้องกับอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออก

ที่ชาร์จโทรศัพท์ต้องทำหลายอย่างนอกเหนือไปจากการควบคุมแรงดันไฟฟ้า มันต้องแปลง AC เป็น DC, ลดแรงดันไฟฟ้าลงอย่างมากและให้การแยกที่สำคัญระหว่างอินพุตและเอาต์พุต

เนื่องจากเรามีข้อกังวลเกี่ยวกับกฎข้อบังคับเท่านั้นให้พิจารณาที่ชาร์จ DC-DC "ในรถยนต์" แทนซึ่งยอมรับ DC ในช่วงแรงดันไฟฟ้ากว้างโดยทั่วไปอาจสูงถึง 28V และแปลงเป็น 5V

เครื่องชาร์จอาจใช้ทรานซิสเตอร์สลับอย่างรวดเร็วและไดโอดเพื่อสลับระหว่างแรงดันอินพุตและกราวด์อย่างรวดเร็วจากนั้นตัวกรอง LC เพื่อการสลับและเอาท์พุทแรงดันเฉลี่ยอย่างราบรื่น ฟังก์ชันการถ่ายโอนที่ได้คือ Vout = D * Vin โดยที่ D เป็นวัฏจักรหน้าที่ของ PWM สำหรับแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่เหมาะสมจะมีค่า "D" ที่ให้ค่า 5v

ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด D ถูกตั้งค่าโดยการควบคุม "เครื่องขยายข้อผิดพลาด" เปรียบเทียบ Vout กับแรงดันอ้างอิง

ในเวอร์ชั่นที่ปรับปรุงแล้ววงจร PWM ถูกปรับเปลี่ยนเพื่อยกเลิกอิทธิพลของ Vin สองตัวอย่างนี้คือ "feedforward" และ "current mode" ในโหมดปัจจุบันพัลส์ PWM จะสิ้นสุดลงเมื่อกระแสในตัวเหนี่ยวนำมีค่าถึง หากแรงดันไฟฟ้าเข้าสูงกว่าค่าจะถึงเร็วกว่า แต่เอาต์พุตจะไม่ได้รับผลกระทบ

หากการออกแบบ DC-DC นี้เป็น "อัปเกรด" เพื่อรวมหม้อแปลงแล้วให้การกำหนดค่า "ไปข้างหน้า" ที่เป็นที่นิยมซึ่งสามารถมีขนาดกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพมากกว่า flyback เนื่องจากหม้อแปลงสามารถใช้ชิ้นส่วนแม่เหล็กที่เหมาะสำหรับการใช้หม้อแปลง (เฟอร์ไรท์) และตัวเหนี่ยวนำ สามารถใช้ชิ้นส่วนสำหรับการใช้ตัวเหนี่ยวนำ (ผงเหล็ก)

"หม้อแปลง" ในตัวแปลงสัญญาณย้อนกลับไม่ใช่เทคนิค แต่เป็นตัวเหนี่ยวนำแบบคู่ ต่างจากหม้อแปลงที่เก็บพลังงานแม่เหล็กไว้ในช่องว่างอากาศ ที่เก็บพลังงานจะทำการชาร์จผ่านสวิตช์ (ทรานซิสเตอร์) ในระหว่างการสแกนและปล่อยออกมาทางไดโอดในช่วง flyback แหล่งที่มาและโหลดจะไม่เชื่อมต่อพร้อมกันดังนั้นจึงไม่สามารถใช้อัตราส่วนการเลี้ยวได้

แทนรอบการทำงานหรืออัตราส่วนเปิด - ปิดเป็นสิ่งที่สำคัญเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยเหนือตัวเหนี่ยวนำใด ๆ จะต้องเป็นศูนย์ อัตราส่วนนี้ผันแปรได้ง่าย แรงดันไฟขาออกมักจะถูกควบคุมอย่างแข็งขันเช่นมีความเสถียรต่อโหลดที่เปลี่ยนแปลงโดยตัวควบคุมพร้อมข้อเสนอแนะ

ตัวแปลง flyback สร้างแรงดันสูงสำหรับการแสดงผล CRT ใช้ประโยชน์จากการย้อนกลับอย่างรวดเร็ว (หรือย้อนกลับ) ของการเบี่ยงเบนแนวนอนดังนั้นชื่อของมัน

แก้ไข: อัตราส่วนรอบตัวก็สำคัญเช่นกัน แต่ไม่มาก