Anahtarlamalı Güç Kaynaklarında Anahtarlama Transistörlerinin Çalışma Prensibi: Sistematik Bir Analiz
Açıkça söylemek gerekirse, bir transistörü iletimden kesmeye geçirme süreci çok karmaşık bir süreçtir, ancak çalışma prensibini analiz ederken genellikle önce bazı önemli olmayan konuları basitleştiririz. Örneğin, bir güç anahtarı tüpü açıldığında veya kapatıldığında, bunun yalnızca iki durumda çalışan, açık veya kapalı olan ideal bir anahtar olduğunu düşünüyoruz. Ancak gerçekte anahtarlama transistörünün iletimi ve kapatılması çok karmaşık süreçlerdir. İletim veya kapanmanın yanı sıra, yüksek frekanslarda göz ardı edilemeyecek bir konu daha vardır ki, o da anahtarlama transistörünün iletim yaptığında kesme bölgesinden amplifikasyon bölgesine ve daha sonra amplifikasyon bölgesinden saturasyon bölgesine çalışma sürecidir. Bu iş süreci, çözmek için diferansiyel denklemlerin kullanılmasını gerektirir ve burada bunu size çok karmaşık bir şekilde tanıtmak istemiyorum.
Basitçe söylemek gerekirse, güç anahtarı tüpünün açılıp kapanması zaman alır. Genel olarak, anahtar tüpünün iletim süresi ton basitçe bir iletim gecikme süresi td ve bir iletim artış süresi tr'ye bölünürken, anahtar tüpünün kapanma süresi tooff bir kapatma gecikme süresi tstg'ye (veya kapatma depolama süresi) ve bir kapatma düşüş süresi tf'ye bölünür.
Anahtarlamalı güç kaynaklarının çalışma döngüleri vardır ve çıkış voltajı nedeniyle filtreleme enerji depolama kapasitörünün şarj edilmesi gerekir. Şarj akımı büyük olduğundan yük ağır olacaktır (veya yük kısa devresine eşdeğerdir), bu nedenle genel anahtarlamalı güç kaynaklarının yumuşak başlatma önlemlerini benimsemesi gerekir. Başlangıçta görev döngüsü küçüktür ve daha sonra yavaş yavaş normale dönme eğilimi gösterir, yani çıkış gücü başlangıçta küçüktür ve daha sonra yavaş yavaş artar. Başlangıçta çalışma voltajı nispeten düşüktür ve daha sonra yavaş yavaş normal değere yükselir.
Açıkça söylemek gerekirse, anahtarlamalı güç kaynakları her zaman dengesiz bir durumda çalışır ve kararlılık yalnızca görecelidir. Örneğin, anahtarlamalı bir güç kaynağının voltaj stabilizasyon süreci şu şekildedir: örnekleme ve karşılaştırma sonrasında çıkış voltajı arttığında, örnekleme devresi darbe genişliği modülasyon devresine bir hata sinyali göndererek görev döngüsünü azaltır ve dolayısıyla çıkış voltajını azaltır; Çıkış voltajı düştükten sonra, örnekleme ve karşılaştırmanın ardından, örnekleme devresi, görev döngüsünü artırmak için darbe genişliği modülasyon devresine bir hata sinyali gönderecek ve böylece çıkış voltajını artıracaktır. Bu döngü tekrarlanır ve anahtarlamalı güç kaynağının çıkış voltajı her zaman belirli bir frekansta ortalama voltaj etrafında salınır. Sözde-voltaj stabilizasyonu, ortalama çıkış voltajının nispeten stabil olmasıdır.
