L'alimentation stabilisée à découpage est un type d'alimentation qui utilise des transistors de commutation pour contrôler la tension de sortie afin d'obtenir une sortie stable. Son principe de fonctionnement se décompose comme suit :
1. Classification des alimentations stabilisées à tension de commutation
Avant de comprendre le principe de fonctionnement des alimentations à découpage, il est essentiel de comprendre leur classification. Selon leur mode de fonctionnement, les alimentations à découpage peuvent être classées en alimentations à découpage CA-CC et CC-CC.
Alimentation à découpage CA-CC : la tension d'entrée est une alimentation CA, qui est redressée, filtrée et contrôlée par des commutateurs dans le circuit d'entrée pour convertir l'alimentation CA en une sortie d'alimentation CC stable.
Alimentation à découpage CC-CC : la tension d'entrée est un courant continu, qui est traité par commutation, filtrage, etc. dans le circuit d'entrée, puis génère un courant continu stable pour alimenter la charge.
2、 Principe de fonctionnement du tube de commutation
Dans les alimentations à découpage, l'utilisation de transistors de commutation est indispensable. On parle généralement de transistors de commutation pour les composants semi-conducteurs tels que les transistors, les transistors à effet de champ de puissance, les transistors bipolaires à grille isolée, etc. Ils se caractérisent par une faible consommation d'énergie statique, une vitesse de commutation élevée et une excellente contrôlabilité.
Pour contrôler la tension, la première étape consiste à rendre la tension de sortie de l'alimentation supérieure ou égale à la tension requise. Le tube de commutation est alors activé et le courant pénètre dans l'inductance. Lorsque le courant traverse l'inductance, un champ magnétique se forme et une force électromotrice est générée sur les fils qui l'entourent. Cette force électromotrice crée une oscillation en boucle sur le condensateur, générant des tensions de résonance périodiques. Lorsque le tube de commutation est désactivé, le courant dans l'inductance est soudainement interrompu et l'énergie magnétique stockée dans l'inductance maintient le courant. Ce courant est alors consommé par la charge via la borne de sortie et produit une tension fixe. En répétant ce processus, une tension de sortie stable et contrôlable peut être obtenue.
3. Mise en œuvre du circuit de régulation de tension de commutation
Nous savons que la vitesse de commutation du tube de commutation est très élevée, ce qui permet une commutation haute fréquence et présente les avantages d'économie d'énergie, de stabilité et de rendement élevé. Dans une alimentation à régulateur à découpage, la première étape consiste à concevoir un circuit régulateur à découpage pour contrôler le transistor de commutation. Une tension de sortie stable est ensuite obtenue grâce au filtrage, à la rétroaction de boucle et à d'autres méthodes.
Dans les alimentations stabilisées en mode commutation, les circuits stabilisés en mode commutation couramment utilisés comprennent les circuits stabilisés par diode, les circuits stabilisés par inductance, les circuits stabilisés par composant magnétique, etc. Parmi eux, le plus courant est le circuit stabilisé par inductance.
Le circuit régulateur de tension inductif est principalement composé de tubes de commutation, d'inductances, de condensateurs, de diodes et de circuits de sortie. Son principe de fonctionnement est identique à celui décrit précédemment. Lorsque le tube de commutation est conducteur, la tension de sortie est stabilisée par une inductance, puis fournie à la charge via le circuit de sortie. Lorsque le transistor de commutation est bloqué, l'énergie contenue dans l'inductance est convertie en tension de sortie via la diode et stabilisée.
Les alimentations stabilisées à découpage de petite et moyenne puissance peuvent être directement pilotées par des circuits à transistors, tandis que les alimentations stabilisées à découpage de haute puissance nécessitent l'utilisation de puces de contrôle ou de circuits de contrôle analogiques pour obtenir un contrôle précis.