Kako deluje stikalno reguliran napajalnik?
Preklopno reguliran napajalnik je vrsta napajalnika, ki deluje s pomočjo preklopnih cevi za nadzor velikosti izhodne napetosti napajalnika, da se stabilizira izhod. Njegovo načelo delovanja lahko razdelimo na naslednje vidike:
Prvič, razvrstitev stikalno reguliranega napajanja
Preden razumemo načelo delovanja stikalno reguliranega napajanja, moramo razumeti klasifikacijo stikalno reguliranega napajanja. Glede na različne delovne metode lahko stikalno regulirano napajanje razdelimo na stikalno napajanje AC-DC in stikalno napajanje DC-DC.
Preklopni napajalnik AC-DC: vhodna napetost je izmenični tok (AC), ki se po popravljanju, filtriranju, krmiljenju preklapljanja in drugih procesih v vhodnem vezju pretvori v stabilen izhod enosmernega toka.
DC-DC stikalni napajalnik: vhodna napetost je enosmerni tok, po preklopni pretvorbi, filtriranju in drugih procesih v vhodnem vezju, nato pa izhod stabilen enosmerni tok za napajanje obremenitve.
Drugič, načelo delovanja preklopne cevi
Pri stikalno reguliranem napajalniku je uporaba stikalnih cevi nepogrešljiva. Preklopna cev se običajno nanaša na tranzistorje, elektronke z učinkom močnostnega polja, bipolarne tranzistorje z izoliranimi vrati in druge polprevodniške komponente. Odlikujejo ga nizka statična poraba energije, visoka hitrost preklapljanja in visoka vodljivost.
Ko želimo krmiliti napetost, moramo najprej narediti izhodno napetost napajalnika večjo ali enako želeni napetosti, s čimer se preklopna cev vklopi, tok pa gre skozi preklopno cev v induktor. Ko tok teče skozi induktor, nastane magnetno polje in na žicah okoli induktorja se ustvari električni potencial. Ta elektromotorna sila ustvari tako imenovano zančno nihanje v kondenzatorju, ki proizvaja periodično resonančno napetost. Ko se preklopna cev prekine, se tok v induktorju nenadoma prekine in magnetna energija, shranjena v tuljavi, poganja tok, da še naprej teče in prehaja skozi izhod, ki ga porabi breme, ki oddaja fiksno napetost. To se ponavlja, da se ustvari stabilna in nadzorovana izhodna napetost.
Tretjič, realizacija vezja preklopnega regulatorja
Kot vemo, je hitrost preklopa preklopne cevi zelo hitra, lahko realizira visokofrekvenčno preklapljanje, ima prednosti varčevanja z energijo, stabilnosti, visoke učinkovitosti in tako naprej. V stikalno reguliranem napajalniku moramo najprej oblikovati stikalno regulatorsko vezje za uresničitev nadzora stikalne cevi. Nato se izhodna napetost stabilizira s filtriranjem, povratno zanko in tako naprej.
V stikalno reguliranem napajalniku so pogosto uporabljena vezja preklopnega regulatorja diodna regulatorna vezja, induktorska regulatorna vezja, magnetna regulacijska vezja in tako naprej, od katerih je najpogostejše vezje induktorskega regulatorja.
Vezje induktivnega regulatorja napetosti je v glavnem sestavljeno iz stikalnih cevi, induktorjev, kondenzatorjev, diod in izhodnih vezij. Njeno načelo delovanja je enako kot zgoraj, ko je preklopna cev vklopljena, lahko izhodno napetost uravnava induktor in nato dovaja bremenu skozi izhodno vezje. In pri izklopu preklopne cevi se lahko energija v induktorju pretvori v izhodno napetost prek diode in regulira.
Majhno in srednje močnostno preklopno regulirano napajanje je mogoče realizirati neposredno s tranzistorskim pogonskim vezjem, medtem ko večje preklopno regulirano napajanje zahteva uporabo krmilnih čipov ali analognih krmilnih vezij za doseganje natančnega krmiljenja.
Četrtič, nadzor povratne zanke
Ker se izhodna napetost napajalnika spreminja s temperaturo, obremenitvijo in spremembami vhodne napetosti, je treba izhodno napetost regulirati. V stikalno reguliranem napajalniku se krmiljenje povratne zanke pogosto uporablja za stabilizacijo izhodne napetosti s spremljanjem izhodne napetosti ter zagotavljanjem povratne informacije in regulacije za stabilizacijo izhodne napetosti.
Natančneje, krmiljenje povratne zanke realizira regulacijo izhodne napetosti s primerjavo razlike med izhodno napetostjo in nastavljeno napetostjo ter izvajanjem aritmetike, ojačanja, filtriranja in nato nadzora prevodnosti in izklopa preklopne cevi. Pri tem procesu je treba zagotoviti stabilnost sistema, to pomeni, da je hitrost regulacije dovolj visoka, vendar ne prehitra, sicer bo prišlo do nestabilnosti sistema.
Skratka, preklopno regulirano napajanje je široko uporabljena vrsta napajanja, njegovo načelo delovanja pa je uporaba preklopne cevi za nadzor napetosti in hkrati s filtriranjem, povratno zanko in drugimi načini regulacije in nadzora napetosti, da bi dosegli stabilno in nadzorovano izhodno napetost. Z nenehnim napredkom tehnologije je stikalno regulirano napajanje postalo nepogrešljiv del številnih elektronskih naprav, kar močno spodbuja razvoj in inovacije elektronske industrije.
