منبع تغذیه تثبیت شده سوئیچینگ نوعی منبع تغذیه است که با استفاده از ترانزیستورهای سوئیچینگ برای کنترل ولتاژ خروجی منبع تغذیه به منظور دستیابی به خروجی پایدار کار می کند. اصل کار آن را می توان به جنبه های زیر تقسیم کرد:
1، طبقه بندی منبع تغذیه تثبیت شده ولتاژ سوئیچینگ
قبل از درک اصل کار منابع تغذیه حالت سوئیچ، ابتدا باید طبقه بندی منابع تغذیه حالت سوئیچ را درک کنیم. با توجه به حالت های مختلف کار، منابع تغذیه حالت سوئیچ را می توان به منابع تغذیه حالت سوئیچ AC-DC و منابع تغذیه حالت سوئیچ DC-DC تقسیم کرد.
منبع تغذیه سوئیچینگ AC-DC: ولتاژ ورودی برق متناوب است که توسط سوئیچ های موجود در مدار ورودی برای تبدیل برق متناوب به خروجی برق DC پایدار اصلاح، فیلتر و کنترل می شود.
منبع تغذیه سوئیچینگ DC-DC: ولتاژ ورودی جریان مستقیم است که با کلیدزنی، فیلتر کردن و غیره در مدار ورودی پردازش می شود و سپس جریان مستقیم ثابتی را برای تامین بار خروجی می دهد.
2، اصل کار لوله سوئیچ
در منابع تغذیه حالت سوئیچ، استفاده از ترانزیستورهای سوئیچینگ ضروری است. ترانزیستور سوئیچینگ معمولاً به اجزای نیمه هادی مانند ترانزیستورها، ترانزیستورهای اثر میدان قدرت، ترانزیستورهای دوقطبی گیت عایق و غیره اشاره دارد. این ترانزیستور دارای ویژگی های مصرف برق ساکن پایین، سرعت سوئیچینگ بالا و قابلیت کنترل قوی است.
وقتی می خواهیم ولتاژ را کنترل کنیم، اولین قدم این است که ولتاژ خروجی منبع تغذیه را بالاتر یا مساوی ولتاژ مورد نیاز کنیم. در این زمان، لوله سوئیچ روشن می شود و جریان از طریق لوله سوئیچ وارد سلف می شود. هنگامی که جریان از یک سلف عبور می کند، یک میدان مغناطیسی تشکیل می شود و نیروی حرکتی الکتریکی روی سیم های اطراف سلف ایجاد می شود. این نیروی الکتروموتور یک نوسان به اصطلاح حلقه بر روی خازن ایجاد می کند و ولتاژهای تشدید دوره ای ایجاد می کند. هنگامی که لوله سوئیچ خاموش می شود، جریان در سلف ناگهان قطع می شود و انرژی مغناطیسی ذخیره شده در سلف جریان را به جریان ادامه می دهد، که سپس توسط بار از طریق ترمینال خروجی مصرف می شود و ولتاژ ثابتی تولید می کند. با تکرار این فرآیند می توان یک ولتاژ خروجی پایدار و قابل کنترل تشکیل داد.
3، اجرای مدار تنظیم ولتاژ سوئیچینگ
ما می دانیم که سرعت سوئیچینگ لوله سوئیچینگ بسیار سریع است که می تواند به سوئیچینگ با فرکانس بالا دست یابد و مزایای صرفه جویی در انرژی، پایداری و راندمان بالا را دارد. در منبع تغذیه رگولاتور سوئیچینگ، اولین قدم طراحی یک مدار رگولاتور سوئیچینگ برای کنترل ترانزیستور سوئیچینگ است. سپس، ولتاژ خروجی پایدار از طریق فیلتر کردن، بازخورد حلقه و روش‌های دیگر به دست می‌آید.
در منابع تغذیه تثبیت شده حالت سوئیچ، مدارهای تثبیت شده با حالت سوئیچ معمولاً شامل مدارهای تثبیت شده با دیود، مدارهای تثبیت شده با سلف، مدارهای تثبیت شده با اجزای مغناطیسی و غیره است که در این میان، رایج ترین مدار تثبیت شده با سلف است.
مدار تنظیم کننده ولتاژ القایی عمدتاً از لوله های کلید، سلف ها، خازن ها، دیودها و مدارهای خروجی تشکیل شده است. اصل کار آن مانند بالا است. هنگامی که لوله سوئیچ هدایت می شود، ولتاژ خروجی را می توان از طریق یک سلف تثبیت کرد و سپس از طریق مدار خروجی به بار عرضه شد. هنگامی که ترانزیستور سوئیچینگ خاموش است، انرژی داخل سلف می تواند از طریق دیود به ولتاژ خروجی تبدیل شده و تثبیت شود.
منابع تغذیه تثبیت شده با سوئیچینگ برق کوچک و متوسط می توانند مستقیماً توسط مدارهای ترانزیستوری هدایت شوند، در حالی که منابع تغذیه تثبیت شده با سوئیچینگ توان بالا برای دستیابی به کنترل دقیق نیاز به استفاده از تراشه های کنترل یا مدارهای کنترل آنالوگ دارند.