Anahtarlamalı Güç Kaynaklarında Switch Tüplerinin Çalışma Prensibi
Kesin olarak söylemek gerekirse, iletimden kesmeye geçiş süreci çok karmaşıktır, ancak çalışma prensibini analiz ederken genellikle önce temel olmayan bazı sorunları basitleştiririz. Örneğin, güç anahtarı açık veya kapalı olduğunda, bunun yalnızca iki durumda çalışan ideal bir anahtar olduğunu düşünüyoruz: açık veya kapalı. Ancak aslında bir anahtar tüpünün iletilmesi ve kapatılması çok karmaşık süreçlerdir. Yapma veya bozmanın yanı sıra yüksek frekanslarda göz ardı edilemeyecek bir sorun da var. Anahtar tüpü açıldığında kesim bölgesinden amplifikasyon bölgesine ve ardından amplifikasyon bölgesinden saturasyon bölgesine doğru çalışır. Bu iş süreci, çözmek için diferansiyel denklemlerin kullanılmasını gerektirir ve burada sizi çok karmaşık bir şekilde tanıtmak istemiyorum.
Basitçe söylemek gerekirse, güç anahtarının açılıp kapanması zaman alır. Genel olarak, anahtar tüpünün açık kalma süresi tonu basitçe çekmede gecikme süresi td ve açılmada yükselme süresi tr'ye bölünürken anahtar tüpünün kapalı kalma süresi toff, düşmede gecikme süresi tstg'ye (kapalı depolama olarak da bilinir) bölünür. zamanı) ve sonbahar dışı zamanı tf.
Anahtarlamalı bir güç kaynağının ilk çalışma döngüsünde, çıkış voltajının filtre enerji depolama kapasitörünü şarj etmesi gerekir. Büyük şarj akımı nedeniyle yük ağır olacaktır (veya yük kısa devresine eşdeğer). Bu nedenle, genel anahtarlamalı güç kaynaklarının yumuşak başlangıç tedbirlerini benimsemesi gerekmektedir. Başlangıçta görev döngüsü çok küçüktür ve daha sonra yavaş yavaş normal hale gelir, yani çıkış gücü başlangıçta çok 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 kararsız bir durumda çalışır ve kararlılık yalnızca görecelidir. Örneğin, anahtarlamalı bir güç kaynağının voltaj stabilizasyon süreci şu şekildedir: örnekleme ve karşılaştırma sonrasında çıkış voltajı yükseldiğinde, örnekleme devresi darbe genişliği modülasyon devresine bir hata sinyali göndererek görev döngüsünü azaltır ve böylece çıkış voltajı; Çıkış voltajı düştükten sonra, örnekleme ve karşılaştırma sonrasında, örnekleme devresi darbe genişliği modülasyon devresine bir hata sinyali göndererek görev döngüsünü artıracak ve çıkış voltajını artıracaktır. Tekrarlanan bu döngüde, anahtarlamalı güç kaynağının çıkış voltajı, ortalama voltaj değerinde her zaman belirli bir frekansta yukarı ve aşağı salınacaktır ve voltaj stabilizasyonu olarak adlandırılan şey, ortalama çıkış voltajı değerinin nispeten kararlı olmasıdır.
Bir anahtarlama transformatörünün birincil bobininden akan akım, genellikle testere dişi dalgası olan sabit bir değer değildir ve doğrultucunun çıkış akımı da aynıdır. LED'in sabit akım sürüşü genellikle filtrenin filtrelemeden sonra kararlı çıkış akımını ifade eder, bu aynı zamanda ortalama değeri de ifade eder, filtrenin giriş akımı ise genellikle testere dişi dalgasıdır.
Anahtarlamalı bir güç kaynağının ilk döngüsünün genellikle anahtar transistörünün iletiminden başladığı kabul edilir; bu, esas olarak analiz etmek istediğiniz devrenin nerede başladığına bağlıdır. Anahtarlamalı güç kaynağının tüm devrelerinin çalışmaya başladığı zamanı ifade ediyorsa, güç anahtarının açıldığı andan itibaren çalışmaya başladığı düşünülebilir. Her noktanın dalga formunu analiz etmeniz gerekiyorsa devredeki belirli bir cihazın dalga formunu referans noktası (veya senkronizasyon) olarak almanız gerekir.
Anahtarlamalı güç kaynağının ilk döngüsünde, örnekleme devresi genellikle çalışmaz çünkü çıkış voltajı filtre kapasitörünü şarj eder, bu da normal değere şarj edilmesi birkaç döngü alır. Ancak çıkış voltajı normal değere ulaştıktan sonra örnekleme devresi normal şekilde çalışabilir. Bununla birlikte, örnekleme devresi düzgün bir şekilde çalışmadan önce, çıkış voltajı 0'ya eşittir ve bu da özel bir hata sinyali çıkışı durumu (negatif maksimum değer) olarak kabul edilir. Bu durumda, anahtarlamalı güç kaynağının yumuşak başlatma devresi yoksa, çalışma sırasında anahtar tüpünün görev döngüsü büyük olacaktır, bu da transformatörü kolayca doyurabilir ve anahtar tüpüne zarar verebilir.
