Il modulo di potenza PWB è un circuito stampato che può essere montato direttamente sull'alimentatore del PWB. La sua caratteristica è che può essere un circuito integrato specifico per l'applicazione (ASIC), processore di segnale digitale (Dsp), microprocessore, memoria, e cancello programmabile sul campo. Vettore (FPGA) e altri carichi digitali o analogici forniscono energia. In generale, questo tipo di modulo è chiamato carico (POL) sistema di alimentazione o un sistema di alimentazione del punto di utilizzo (CUCCIOLI). Grazie ai numerosi vantaggi della struttura modulare, l'alimentatore modulare è ampiamente utilizzato nelle apparecchiature di commutazione, apparecchiature di accesso, comunicazioni mobili, comunicazioni a microonde, trasmissione ottica, router e altri campi di comunicazione, così come l'elettronica automobilistica, aerospaziale, e così via.
Secondo i campi di applicazione della moderna elettronica di potenza, dividiamo il modulo di potenza come segue:
Modulo di alimentazione verde
Il rapido sviluppo della tecnologia informatica non ha solo portato l'umanità nella società dell'informazione, ma ha anche promosso il rapido sviluppo della tecnologia dei moduli di potenza. Negli anni '80, i computer hanno adottato completamente l'alimentatore switching e hanno preso l'iniziativa di completare la sostituzione dell'alimentatore del computer. Successivamente la tecnologia degli alimentatori a commutazione è entrata nel campo delle apparecchiature elettriche ed elettroniche.
Con lo sviluppo della tecnologia informatica, vengono proposti computer verde e modulo di alimentazione verde. Il computer verde si riferisce generalmente a personal computer e prodotti correlati innocui per l'ambiente. L'alimentazione verde si riferisce all'alimentatore ad alta efficienza e risparmio energetico relativo ai computer verdi. Secondo il “Stella dell'energia” degli Stati Uniti. Agenzia per la protezione dell'ambiente a giugno 17, 1992 “Il piano prevede che se il consumo energetico dei personal computer desktop o delle relative periferiche sia inferiore a 30 watt durante il sonno, soddisfa i requisiti dei computer ecologici. Migliorare l’efficienza energetica è il modo fondamentale per ridurre il consumo energetico. Per il 200 Alimentatore switching da Watt con 75% efficienza, consuma l'alimentatore stesso 50 watt di energia.
Modulo alimentatore switching
Il rapido sviluppo dell'industria delle comunicazioni ha notevolmente promosso lo sviluppo dell'alimentazione elettrica per le comunicazioni. L'alimentatore switching miniaturizzato ad alta frequenza e la sua tecnologia sono diventati la corrente principale del moderno sistema di alimentazione di comunicazione. Nel campo della comunicazione, il raddrizzatore è solitamente chiamato alimentatore primario, e DC-DC (DC / DC) viene utilizzato Il convertitore è chiamato alimentazione secondaria. L'alimentazione primaria viene utilizzata per convertire la rete elettrica AC monofase o trifase in un'alimentazione DC con valore nominale di 48V. Attualmente, tra gli alimentatori primari utilizzati negli interruttori controllati da programma, il tradizionale alimentatore regolato a fase controllata è stato sostituito da un alimentatore switching ad alta frequenza (noto anche come raddrizzatore a commutazione SMR) Attraverso il funzionamento ad alta frequenza di MOSFET o IGBT, la frequenza di commutazione è generalmente controllata nell'intervallo 50-100 kHz per ottenere elevata efficienza e miniaturizzazione. Negli ultimi anni, la capacità di potenza del raddrizzatore di commutazione è stata in espansione, e la capacità della singola macchina è stata ampliata da 48 V / 12.5A e 48V / 20a a 48V / 200A e 48V / 400UN.
Alimentatore a commutazione
A causa dell'ampia varietà di circuiti integrati utilizzati nelle apparecchiature di comunicazione e delle diverse tensioni di alimentazione, il modulo di alimentazione di isolamento CC-CC ad alta frequenza con elevata densità di potenza viene utilizzato nel sistema di alimentazione di comunicazione per isolare il modulo di alimentazione dalla tensione del bus intermedio (generalmente 48 V CC) Può essere convertito in varie tensioni CC richieste, che può ridurre notevolmente la perdita, facilitare la manutenzione, ed è molto conveniente per l'installazione e l'aumento. Generalmente, può essere installato direttamente sulla scheda di controllo standard. Il requisito per l'alimentazione secondaria è un'elevata densità di potenza. A causa del continuo aumento della capacità di comunicazione, aumenterà anche la capacità dell'alimentatore di comunicazione.
Convertitore
DC / Il convertitore CC converte una tensione CC fissa in una tensione CC variabile. Questa tecnologia è ampiamente utilizzata nel cambio continuo di velocità e nel controllo dei filobus, treno della metropolitana e veicolo elettrico. Allo stesso tempo, il controllo di cui sopra può ottenere prestazioni di accelerazione stabile e risposta rapida, e risparmiare energia elettrica. La sostituzione del reostato con un chopper CC può far risparmiare energia elettrica (20 ~ 30) %Il chopper DC non può solo regolare la tensione (alimentazione elettrica commutabile), ma sopprime efficacemente anche il rumore della corrente armonica sul lato della rete elettrica.
La potenza secondaria CC / È stato commercializzato un convertitore CC per l'alimentazione di comunicazione. Il modulo adotta la tecnologia PWM ad alta frequenza. La frequenza di commutazione è di circa 500 KHz e la densità di potenza è di 5 W ~ 20 W / in3. Con lo sviluppo di circuiti integrati su larga scala, il modulo di potenza è necessario per realizzare la miniaturizzazione. Perciò, è necessario migliorare continuamente la frequenza di commutazione e adottare una nuova topologia circuitale. Attualmente, alcune aziende hanno sviluppato e prodotto interruttori a corrente zero e potenza zero. Il modulo di alimentazione secondario della tecnologia di commutazione della tensione ha notevolmente migliorato la densità di potenza.
UPS
Gruppo di continuità (UPS) È un alimentatore altamente affidabile e ad alte prestazioni richiesto per i computer, sistemi e occasioni di comunicazione che non possono essere interrotti. L'ingresso della rete CA viene trasformato in CC attraverso il raddrizzatore, parte dell'energia viene caricata nel pacco batteria, e l'altra parte dell'energia viene trasformata in AC tramite l'inverter e inviata al carico tramite l'interruttore di conversione. Per continuare a fornire energia al carico in caso di guasto dell'inverter, un altro alimentatore in standby passa attraverso l'interruttore di trasferimento dell'alimentazione.
I moderni UPS generalmente adottano la tecnologia di modulazione dell'ampiezza dell'impulso, potenza M0SFET, IGBT e altri moderni dispositivi elettronici di potenza, in modo che il rumore dell'alimentazione possa essere ridotto e l'efficienza e l'affidabilità possano essere migliorate. L'introduzione della tecnologia software e hardware del microprocessore può realizzare la gestione intelligente, manutenzione remota e diagnosi remota degli ups.
La capacità massima dell'UPS in linea può raggiungere 600 KVA. Anche gli ultra small up si stanno sviluppando rapidamente, e ci sono prodotti da 0,5 kva, LEONE, 2KVA, 3KVA e altre specifiche.
Alimentazione tramite inverter
L'alimentazione dell'inverter viene utilizzata principalmente per la regolazione della velocità a frequenza variabile del motore CA. Svolge un ruolo sempre più importante nel sistema di trasmissione elettrica e ha ottenuto un grande effetto di risparmio energetico. Il circuito principale dell'alimentazione dell'inverter adotta lo schema AC DC AC. L'alimentatore a frequenza industriale diventa una tensione continua fissa attraverso il raddrizzatore, quindi il convertitore PWM ad alta frequenza composto da transistor ad alta potenza o IGBT inverte la tensione CC in uscita CA con tensione CC con tensione e frequenza variabili. La forma d'onda della potenza in uscita è simile all'onda sinusoidale, che viene utilizzato per azionare il motore asincrono CA per realizzare una regolazione continua della velocità.
Nel mondo sono usciti una serie di prodotti di alimentazione inverter inferiori a 400 KVA. All'inizio degli anni '80, Toshiba Corporation del Giappone ha applicato per prima la tecnologia di regolazione della velocità a frequenza variabile CA ai condizionatori d'aria. Di 1997, la sua quota aveva raggiunto più di 70% dei condizionatori domestici del Giappone. I condizionatori a frequenza variabile presentano i vantaggi del comfort e del risparmio energetico. La Cina ha iniziato a studiare i condizionatori d'aria a frequenza variabile all'inizio degli anni '90 e ha introdotto linee di produzione per produrre condizionatori d'aria a frequenza variabile in 1996 Il condizionatore d'aria a conversione di frequenza è gradualmente diventato un punto caldo nello sviluppo e nella produzione di condizionatori d'aria a conversione di frequenza. Si prevede che raggiungerà il culmine entro circa 2000. Oltre all'alimentatore a conversione di frequenza, Il condizionatore d'aria a conversione di frequenza richiede anche un motore del compressore adatto alla regolazione della velocità di conversione di frequenza. L'ottimizzazione della strategia di controllo e la selezione dei componenti funzionali rappresentano l'ulteriore direzione di sviluppo dell'alimentazione a conversione di frequenza del condizionatore d'aria.
Modulo di potenza della saldatrice
L'alimentatore per saldatura con raddrizzatore inverter ad alta frequenza è un nuovo alimentatore per saldatura ad alte prestazioni, alta efficienza e risparmio di materiale, che rappresenta la direzione di sviluppo dell'alimentazione elettrica per saldatura. A causa della commercializzazione del modulo IGBT di grande capacità, questo alimentatore ha un'ampia prospettiva di applicazione.
La maggior parte degli alimentatori per saldatrici inverter adottano AC-DC-AC-DC (ac-dc-ac-dc) metodo di conversione. 50La corrente alternata Hz viene convertita in corrente continua attraverso la rettifica a ponte intero, e la parte di conversione ad alta frequenza PWM composta da IGBT inverte la corrente continua in un'onda rettangolare ad alta frequenza da 20 kHz, che è accoppiato dal trasformatore ad alta frequenza, rettificato e filtrato per diventare DC stabile, e viene utilizzato l'arco di alimentazione.
A causa delle cattive condizioni di funzionamento dell'alimentatore della saldatrice, che è spesso nel cambio alternato di cortocircuito, combustione dell'arco e circuito aperto, l'affidabilità di funzionamento dell'alimentazione della saldatrice con raddrizzatore inverter ad alta frequenza è diventata il problema più critico e il problema più preoccupato degli utenti. Il microprocessore viene utilizzato come modulazione dell'ampiezza dell'impulso (PWM) Attraverso l'estrazione e l'analisi di multi parametri e multi informazioni, il relativo controller può prevedere vari stati di funzionamento del sistema, e quindi regolare ed elaborare il sistema in anticipo, in modo da risolvere l'affidabilità dell'attuale alimentatore dell'inverter IGBT ad alta potenza.
Le saldatrici inverter straniere possono raggiungere una corrente di saldatura nominale di 300 A, tasso di durata del carico di 60%, tensione a pieno carico di 60 ~75 V, campo di regolazione attuale di 5 ~ 300A e peso di 29kg.
Modulo di alimentazione CC
L'alimentatore CC ad alta tensione con interruttore ad alta potenza è ampiamente utilizzato nella rimozione della polvere elettrostatica, miglioramento della qualità dell’acqua, macchina medica a raggi X, Macchina CT e altre apparecchiature di grandi dimensioni. La tensione è fino a 50 ~l59kv, la corrente è superiore a 0,5 A, e la potenza arriva fino a 100kW.
Dagli anni '70, alcune aziende giapponesi iniziarono a utilizzare la tecnologia inverter per invertire la potenza di rete in una frequenza intermedia di circa 3kHz dopo il raddrizzamento, e poi aumentare la tensione. Negli anni '80, la tecnologia di alimentazione a commutazione ad alta frequenza si è sviluppata rapidamente. La Siemens tedesca ha utilizzato i transistor di potenza come principali elementi di commutazione per aumentare la frequenza di commutazione dell'alimentatore a oltre 20kHz. E la tecnologia del trasformatore a secco è stata applicata con successo all'alta frequenza e all'alta tensione. Il serbatoio dell'olio del trasformatore ad alta tensione è stato annullato per ridurre ulteriormente il volume del sistema del trasformatore.
L'alimentatore CC ad alta tensione per il precipitatore elettrostatico è stato sviluppato in Cina. L'energia di rete viene trasformata in corrente continua mediante raddrizzamento. La tensione CC viene invertita in tensione ad alta frequenza utilizzando il circuito inverter risonante della serie di interruttori a corrente zero a ponte intero, e poi potenziato dal trasformatore ad alta frequenza. Finalmente, viene rettificato in alta tensione CC. Nella condizione di carico di resistenza, la tensione CC in uscita raggiunge 55kV, la corrente raggiunge i 15mA e la frequenza di lavoro è di 25,6khz.
filtro d'onda
Quando viene messo in funzione il tradizionale convertitore AC-DC, inietterà una grande quantità di corrente armonica nella rete elettrica, causando perdite armoniche e interferenze. Allo stesso tempo, si verifica inoltre il fenomeno del peggioramento del fattore di potenza lato rete dell'apparecchio, questo è, il cosiddetto “inquinamento energetico”. Per esempio, quando vengono aggiunti rettificazione incontrollabile e filtraggio capacitivo, può raggiungere il contenuto di terza armonica lato rete (70 ~ 80)%, e il fattore di potenza lato rete è solo 0.5 ~ 0.6.
Il filtro di potenza attivo è un nuovo dispositivo elettronico di potenza in grado di sopprimere dinamicamente le armoniche. Può superare le carenze del tradizionale filtro LC ed è un mezzo promettente di soppressione delle armoniche. Il filtro è composto da un convertitore di potenza switching a ponte e da un circuito di controllo specifico. La differenza rispetto al tradizionale alimentatore switching è: (1) non solo la tensione di uscita del feedback, ma anche la corrente media dell'ingresso di feedback; (2) Il segnale di riferimento del circuito di corrente è il prodotto del segnale di errore del circuito di tensione e del segnale di campionamento della tensione raddrizzato a onda intera.
sistema di alimentazione
Il sistema di alimentazione distribuita utilizza moduli a basso consumo e circuiti integrati di controllo su larga scala come componenti di base, e utilizza le teorie e i risultati tecnici più recenti per formare un elemento fondamentale e un alimentatore intelligente ad alta potenza, in modo da combinare strettamente la corrente forte con la corrente debole, ridurre la pressione sullo sviluppo di componenti e dispositivi ad alta potenza (centralizzato) e migliorare l’efficienza produttiva.
All'inizio degli anni '80, la ricerca sui sistemi di alimentazione switching distribuiti ad alta frequenza si è concentrata essenzialmente sulla ricerca della tecnologia parallela dei convertitori. A metà e alla fine degli anni '80, con il rapido sviluppo della tecnologia di conversione della potenza ad alta frequenza, sono apparse una dopo l'altra diverse topologie di convertitori. Combinato con la tecnologia dei circuiti integrati e dei componenti di potenza su larga scala, è diventata possibile l'integrazione di dispositivi di potenza di piccole e medie dimensioni, che ha promosso rapidamente lo sviluppo della distribuzione elettrica a partire dalla fine degli anni ’80, questa direzione è diventata un punto caldo della ricerca nel campo internazionale dell'elettronica di potenza. Il numero di articoli aumenta di anno in anno e il campo di applicazione si espande.
L'alimentazione distribuita presenta i vantaggi del risparmio energetico, affidabilità, Alta efficienza, economia e manutenzione conveniente. È stato gradualmente adottato dai computer mainframe, Attrezzatura di comunicazione, aerospaziale, controllo industriale e altri sistemi. È anche un alimentatore a bassa tensione (3.3V) per circuiti integrati ad altissima velocità Ha anche ampie prospettive di applicazione in occasioni ad alta potenza, come la galvanica, alimentazione elettrolitica, Alimentazione trazione locomotiva elettrica, alimentatore per riscaldamento a induzione a media frequenza, alimentazione del motore e così via.
PCB contro PWB, PWB contro FPC
PCB: è l'abbreviazione di circuito stampato, la traduzione ufficiale è circuito stampato o circuito stampato, o circuito stampato; compresa la grafica del circuito stampato e i componenti stampati;
PWB: è l'abbreviazione di cartone stampato, la traduzione ufficiale è circuito stampato, che è il nome antico degli inglesi, perché a quel tempo sul circuito stampato c'erano solo schemi elettrici e nessun componente stampato, quindi era una tavola relativamente primitiva;
Fpc: è l'abbreviazione di Scheda stampata flessibile. Noto anche come tavola morbida.
Infatti, PWB e PCB sono entrambi PCB. Oggi tutti lo chiamano PCB, ma raramente viene chiamato PWB. I PCB si dividono in PCB rigidi e PCB flessibili. Attualmente, l'industria dei PCB è solita chiamare PCB rigido e PCB flessibile come FPC.
