スイッチング安定化電源は、スイッチングトランジスタを用いて電源の出力電圧を制御し、安定した出力を実現する電源の一種です。その動作原理は、以下の3つに分けられます。
1、スイッチング電圧安定化電源の分類
スイッチング電源の動作原理を理解する前に、まずスイッチング電源の分類を理解する必要があります。スイッチング電源は、動作モードの違いにより、AC-DCスイッチング電源とDC-DCスイッチング電源に分けられます。
AC-DC スイッチング電源: 入力電圧は AC 電源であり、入力回路内のスイッチによって整流、フィルタリング、制御され、AC 電源が安定した DC 電源出力に変換されます。
DC-DCスイッチング電源：入力電圧は直流であり、入力回路でスイッチング、フィルタリングなどによって処理され、安定した直流を出力して負荷に供給します。
2、スイッチチューブの動作原理
スイッチング電源には、スイッチングトランジスタの応用が不可欠です。スイッチングトランジスタとは、通常、トランジスタ、パワー電界効果トランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどの半導体部品を指します。スイッチングトランジスタは、静的消費電力が低く、スイッチング速度が速く、制御性に優れているという特徴があります。
電圧を制御したい場合、まず電源の出力電圧を必要な電圧以上にする必要があります。このとき、スイッチ管がオンになり、電流がスイッチ管を通ってインダクタに入ります。電流がインダクタを通過すると磁場が形成され、インダクタの周囲の配線に起電力が発生します。この起電力はコンデンサにいわゆるループ振動を形成し、周期的な共振電圧を生成します。スイッチ管がオフになると、インダクタの電流が突然遮断され、インダクタに蓄えられた磁気エネルギーによって電流が流れ続け、出力端子を介して負荷によって消費され、一定の電圧が出力されます。このプロセスを繰り返すことで、安定した制御可能な出力電圧を形成できます。
3、スイッチング電圧調整回路の実装
スイッチング管のスイッチング速度は非常に速く、高周波スイッチングを実現し、省エネ、安定性、高効率といった利点があることは周知の事実です。スイッチングレギュレータ電源では、まずスイッチングトランジスタを制御するスイッチングレギュレータ回路を設計します。その後、フィルタリング、ループフィードバックなどの手法によって安定した出力電圧を実現します。
スイッチングモード安定化電源において、一般的に使用されるスイッチングモード安定化回路には、ダイオード安定化回路、インダクタ安定化回路、磁気部品安定化回路などがあります。その中で最も一般的なのはインダクタ安定化回路です。
誘導性電圧調整回路は、主にスイッチ管、インダクタ、コンデンサ、ダイオード、および出力回路で構成されています。動作原理は上記と同じです。スイッチ管が導通しているときは、インダクタを介して出力電圧を安定化し、出力回路を介して負荷に供給します。スイッチングトランジスタがオフになっているときは、インダクタ内のエネルギーがダイオードを介して出力電圧に変換され、安定化されます。
小・中電力スイッチング安定化電源はトランジスタ回路で直接駆動できますが、大電力スイッチング安定化電源では、精密な制御を実現するために制御チップやアナログ制御回路を使用する必要があります。