L'alimentatore stabilizzato switching è un tipo di alimentatore che funziona utilizzando transistor di commutazione per controllare la tensione di uscita dell'alimentatore, al fine di ottenere un'uscita stabile. Il suo principio di funzionamento può essere suddiviso nei seguenti aspetti:
1. Classificazione dell'alimentatore stabilizzato a tensione di commutazione
Prima di comprendere il principio di funzionamento degli alimentatori switching, è necessario comprenderne la classificazione. In base alle diverse modalità di funzionamento, gli alimentatori switching possono essere suddivisi in alimentatori switching CA-CC e alimentatori switching CC-CC.
Alimentatore switching AC-DC: la tensione di ingresso è corrente alternata (CA), che viene raddrizzata, filtrata e controllata da interruttori nel circuito di ingresso per convertire la corrente alternata in una corrente continua stabile in uscita.
Alimentatore switching CC-CC: la tensione di ingresso è una corrente continua, che viene elaborata tramite commutazione, filtraggio, ecc. nel circuito di ingresso, e quindi fornisce in uscita una corrente continua stabile da fornire al carico.
2. Principio di funzionamento del tubo di commutazione
Negli alimentatori switching, l'applicazione di transistor a commutazione è indispensabile. Il termine transistor a commutazione si riferisce solitamente a componenti a semiconduttore come transistor, transistor a effetto di campo di potenza, transistor bipolari a gate isolato, ecc. Presenta le seguenti caratteristiche: basso consumo di energia statica, elevata velocità di commutazione e forte controllabilità.
Quando si desidera controllare la tensione, il primo passo è quello di rendere la tensione di uscita dell'alimentatore superiore o uguale alla tensione richiesta. A questo punto, il tubo di commutazione viene acceso e la corrente entra nell'induttore attraverso il tubo di commutazione. Quando la corrente attraversa un induttore, si forma un campo magnetico e si genera una forza elettromotrice sui fili che circondano l'induttore. Questa forza elettromotrice genera una cosiddetta oscillazione ad anello sul condensatore, generando tensioni risonanti periodiche. Quando il tubo di commutazione viene spento, la corrente nell'induttore si interrompe improvvisamente e l'energia magnetica immagazzinata nell'induttore fa sì che la corrente continui a fluire, che viene poi assorbita dal carico attraverso il terminale di uscita e genera una tensione fissa. Ripetendo questo processo, è possibile formare una tensione di uscita stabile e controllabile.
3. Implementazione del circuito di regolazione della tensione di commutazione
Sappiamo che la velocità di commutazione del tubo di commutazione è molto elevata, il che consente di ottenere commutazioni ad alta frequenza e offre i vantaggi di risparmio energetico, stabilità ed elevata efficienza. In un alimentatore con regolatore di commutazione, il primo passo è progettare un circuito regolatore di commutazione per controllare il transistor di commutazione. Successivamente, si ottiene una tensione di uscita stabile tramite filtraggio, retroazione di loop e altri metodi.
Negli alimentatori stabilizzati a commutazione, i circuiti stabilizzati a commutazione comunemente utilizzati includono circuiti stabilizzati a diodo, circuiti stabilizzati a induttore, circuiti stabilizzati a componenti magnetici, ecc. Tra questi, il più comune è il circuito stabilizzato a induttore.
Il circuito 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 in conduzione, la tensione di uscita può essere stabilizzata tramite un induttore e quindi fornita al carico attraverso il circuito di uscita. Quando il transistor di commutazione è spento, l'energia all'interno dell'induttore può essere convertita in tensione di uscita tramite il diodo e stabilizzata.
Gli alimentatori stabilizzati a commutazione di piccola e media potenza possono essere pilotati direttamente da circuiti a transistor, mentre gli alimentatori stabilizzati a commutazione ad alta potenza richiedono l'uso di chip di controllo o circuiti di controllo analogici per ottenere un controllo preciso.