Ein getaktetes, stabilisiertes Netzteil ist eine Art Stromversorgung, die mit Schalttransistoren die Ausgangsspannung des Netzteils steuert, um eine stabile Ausgangsleistung zu erzielen. Das Funktionsprinzip lässt sich in folgende Aspekte unterteilen:
1. Klassifizierung der schaltspannungsstabilisierten Stromversorgung
Bevor wir das Funktionsprinzip von Schaltnetzteilen verstehen, müssen wir zunächst deren Klassifizierung verstehen. Je nach Betriebsart werden Schaltnetzteile in AC-DC-Schaltnetzteile und DC-DC-Schaltnetzteile unterteilt.
AC-DC-Schaltnetzteil: Die Eingangsspannung ist Wechselstrom, der durch Schalter im Eingangskreis gleichgerichtet, gefiltert und gesteuert wird, um Wechselstrom in stabilen Gleichstromausgang umzuwandeln.
DC-DC-Schaltnetzteil: Die Eingangsspannung ist Gleichstrom, der durch Schalten, Filtern usw. im Eingangskreis verarbeitet wird und dann einen stabilen Gleichstrom zur Versorgung der Last ausgibt.
2. Funktionsprinzip der Schaltröhre
In Schaltnetzteilen ist der Einsatz von Schalttransistoren unverzichtbar. Schalttransistoren sind üblicherweise Halbleiterbauelemente wie Transistoren, Leistungs-Feldeffekttransistoren, Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode usw. Sie zeichnen sich durch geringen statischen Stromverbrauch, hohe Schaltgeschwindigkeit und gute Steuerbarkeit aus.
Zur Spannungsregelung muss zunächst die Ausgangsspannung des Netzteils auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Anschließend wird die Schaltröhre eingeschaltet, und der Strom fließt durch sie in die Induktivität. Fließt Strom durch eine Induktivität, bildet sich ein Magnetfeld und eine elektromotorische Kraft auf die die Induktivität umgebenden Drähte. Diese elektromotorische Kraft erzeugt eine sogenannte Schleifenschwingung am Kondensator, die periodische Resonanzspannungen erzeugt. Wird die Schaltröhre ausgeschaltet, wird der Strom in der Induktivität plötzlich unterbrochen. Die in der Induktivität gespeicherte magnetische Energie sorgt dafür, dass der Strom weiterfließt. Dieser wird dann über den Ausgangsanschluss von der Last verbraucht und gibt eine feste Spannung aus. Durch Wiederholung dieses Vorgangs lässt sich eine stabile und steuerbare Ausgangsspannung erzeugen.
3. Implementierung einer Schaltspannungsregelschaltung
Wir wissen, dass die Schaltgeschwindigkeit der Schaltröhre sehr hoch ist, was Hochfrequenzschalten ermöglicht und die Vorteile von Energieeinsparung, Stabilität und hoher Effizienz bietet. Bei einem Schaltregler-Netzteil besteht der erste Schritt darin, eine Schaltreglerschaltung zur Steuerung des Schalttransistors zu entwerfen. Anschließend wird durch Filterung, Schleifenrückkopplung und andere Methoden eine stabile Ausgangsspannung erreicht.
Zu den häufig verwendeten Schaltkreisen für stabilisierte Schaltnetzteile gehören Dioden-stabilisierte Schaltkreise, Induktor-stabilisierte Schaltkreise, Magnetkomponenten-stabilisierte Schaltkreise usw. Am gebräuchlichsten ist dabei der Induktor-stabilisierte Schaltkreis.
Die induktive Spannungsreglerschaltung besteht hauptsächlich aus Schaltröhren, Induktivitäten, Kondensatoren, Dioden und Ausgangsschaltungen. Das Funktionsprinzip ist dasselbe wie oben beschrieben. Bei leitender Schaltröhre kann die Ausgangsspannung durch eine Induktivität stabilisiert und dann über die Ausgangsschaltung der Last zugeführt werden. Beim Ausschalten des Schalttransistors kann die Energie in der Induktivität über die Diode in Ausgangsspannung umgewandelt und stabilisiert werden.
Geschaltete stabilisierte Netzteile mit kleiner und mittlerer Leistung können direkt durch Transistorschaltungen angesteuert werden, während bei hochleistungsfähigen, geschalteten stabilisierten Netzteilen zur präzisen Steuerung der Einsatz von Steuerchips oder analogen Steuerschaltungen erforderlich ist.