Come funziona un alimentatore stabilizzato a commutazione?
Un alimentatore stabilizzato a commutazione è un tipo di alimentatore che funziona utilizzando tubi di commutazione per controllare l'entità della tensione di uscita dell'alimentatore al fine di stabilizzare l'uscita. Il suo principio di funzionamento può essere suddiviso nei seguenti aspetti:
Innanzitutto, la classificazione degli alimentatori regolati a commutazione
Prima di comprendere il principio di funzionamento dell'alimentatore regolato a commutazione, dobbiamo comprendere la classificazione dell'alimentatore regolato a commutazione. In base ai diversi metodi di lavoro, l'alimentatore regolato a commutazione può essere suddiviso in alimentatore switching AC-DC e alimentatore switching DC-DC.
Alimentatore switching AC-DC: la tensione di ingresso è corrente alternata (AC), che viene convertita in uscita DC stabile dopo rettifica, filtraggio, controllo di commutazione e altri processi nel circuito di ingresso.
Alimentatore switching DC-DC: la tensione di ingresso è corrente continua, dopo la commutazione di conversione, filtraggio e altri processi nel circuito di ingresso, quindi emette una corrente continua stabile per alimentare il carico.
In secondo luogo, il principio di funzionamento del tubo di commutazione
Negli alimentatori regolati a commutazione è indispensabile l'impiego di tubi commutatori. Il tubo di commutazione si riferisce solitamente a transistor, tubi ad effetto di campo di potenza, transistor bipolari a gate isolato e altri componenti a semiconduttore. È caratterizzato da un basso consumo di energia statica, un'elevata velocità di commutazione e un'elevata controllabilità.
Quando vogliamo controllare la tensione, dobbiamo prima rendere la tensione di uscita dell'alimentatore superiore o uguale alla tensione desiderata, che accenderà il tubo di commutazione e la corrente passerà attraverso il tubo di commutazione nell'induttore. Quando la corrente passa attraverso l'induttore, si forma un campo magnetico e viene generato un potenziale elettrico sui fili attorno all'induttore. Questa forza elettromotrice crea una cosiddetta oscillazione ad anello nel condensatore, producendo una tensione periodica di risonanza. Quando il tubo di commutazione si interrompe, la corrente nell'induttore viene improvvisamente interrotta e l'energia magnetica immagazzinata nell'induttore fa sì che la corrente continui a fluire e passi attraverso l'uscita per essere consumata dal carico, che emette una tensione fissa. Questo viene ripetuto per creare una tensione di uscita stabile e controllabile.
In terzo luogo, la realizzazione del circuito regolatore di commutazione
Come sappiamo, la velocità di commutazione del tubo di commutazione è molto elevata, può realizzare commutazioni ad alta frequenza, presenta i vantaggi di risparmio energetico, stabilità, alta efficienza e così via. Nell'alimentatore regolato a commutazione, prima di tutto, dobbiamo progettare un circuito regolatore a commutazione per realizzare il controllo del tubo di commutazione. Quindi la tensione di uscita viene stabilizzata mediante filtraggio, feedback del loop e così via.
Nell'alimentatore regolato a commutazione, i circuiti regolatori a commutazione comunemente utilizzati sono il circuito regolatore a diodi, il circuito regolatore a induttore, il circuito regolatore a elemento magnetico e così via, di cui il più comune è il circuito regolatore a induttore.
Il circuito del regolatore di tensione induttivo è composto principalmente da tubi di commutazione, induttori, condensatori, diodi e circuiti di uscita. Il suo principio di funzionamento è lo stesso di cui sopra, quando il tubo di commutazione è acceso, la tensione di uscita può essere regolata dall'induttore e quindi fornita al carico attraverso il circuito di uscita. E nell'interruzione del tubo di commutazione, l'energia nell'induttore può essere convertita in tensione di uscita attraverso il diodo e regolata.
L'alimentatore regolato a commutazione di piccola e media potenza può essere realizzato direttamente con il circuito di pilotaggio del transistor, mentre l'alimentatore regolato a commutazione di potenza più grande richiede l'uso di chip di controllo o circuiti di controllo analogici per ottenere un controllo preciso.
In quarto luogo, il controllo del feedback del loop
Poiché la tensione di uscita dell'alimentatore cambia con la temperatura, il carico e la tensione di ingresso, la tensione di uscita deve essere regolata. Nell'alimentatore regolato a commutazione, il controllo del feedback del loop viene spesso utilizzato per stabilizzare la tensione di uscita monitorando la tensione di uscita e fornendo feedback e regolazione per stabilizzare la tensione di uscita.
Nello specifico, il controllo del feedback del loop realizza la regolazione della tensione di uscita confrontando la differenza tra la tensione di uscita e la tensione impostata, ed eseguendo operazioni aritmetiche, amplificazione, filtraggio e quindi controllando la conduzione e l'interruzione del tubo di commutazione. In questo processo, dovrebbe essere garantita la stabilità del sistema, ovvero la velocità di regolazione è sufficientemente elevata, ma non troppo elevata, altrimenti causerà instabilità del sistema.
In breve, l'alimentatore regolato a commutazione è un tipo di alimentatore ampiamente utilizzato e il suo principio di funzionamento è quello di utilizzare il tubo di commutazione per controllare la tensione e allo stesso tempo attraverso il filtraggio, il feedback del circuito e altri modi di regolazione e controllo la tensione, al fine di ottenere una tensione di uscita stabile e controllabile. Con il continuo progresso della tecnologia, l'alimentatore regolato a commutazione è diventato una parte indispensabile di molti dispositivi elettronici, promuovendo notevolmente lo sviluppo e l'innovazione dell'industria elettronica.
