Die werkprinsipe van die skakelreguleerder

Skakelreguleerders is doeltreffende spantereguleerders wat stroom beheer deur vinnig skakeldele (soos MOSFETs) te switser en spantroegeling deur energieopslagkomponente (soos spoels of kondensators) te bereik. Hier is 'n verduideliking van hoe hulle werk en hul belangrikste komponente:

1. Skakeldeelbeheer

Die kern van 'n skakelreguleerder is 'n skakeldeel wat periodies tussen die AAN-toestand en die UIT-toestand switser. Wanneer die skakeldeel in die AAN-toestand is, word die insetspanning deur die skakeldeel na die spoel oorgedra; wanneer die skakeldeel in die UIT-toestand is, word die stroom in die spoel gedwong om deur die diode (of sinchrone rektifiseerder) by die uitset-einde voort te vloei.

2. Die rol van spoels en kondensators

• Spoel: As 'n opslagkomponent, stoor dit energie wanneer die skakeldeel geleitet en gee energie vry wanneer die skakeldeel afgeskakel word.

• Kondensator: Gekoppel parallel aan die uitset om die uitsetspanning glad te maak en ripple veroorsaak deur die onderbreking van die spoelstroom te verminder.

3. Pulsweerstandmodulasie (PWM) Beheer

PWM is 'n metode om die proporsie van geleidings- en afskakeltyd van skakeldele te beheer. Deur die duty-siklus (d.w.s. die verhouding van geleidings tyd tot die periode tyd) van die PWM-signal te verstel, kan die spoel se energiestoring- en -vrygaving tempo beheer word, en dus die grootte van die uitsetspanning gereguleer word.

4. Terugvoerlus

Om die stabiliteit van die uitsetspanning te handhaaf, word daar gewoonlik 'n terugvoerlus in buck-tipe skakelreguleerders ingesluit. Hierdie lus moniteer die uitsetspanning en vergelyk dit met 'n verwysingsspanning. Indien die uitsetspanning van die ingestelde waarde afwyk, pas die terugvoerlus die duty-siklus van die PWM-signal aan om die energietransfer van die spoel te verhoog of te verlaag, en dus die stabiliteit van die uitsetspanning te handhaaf.

5. Werktoestande

• Gestadige Geleiertoestand (CCM): Onder swaar belastingstoestande, val die stroom in die spoel nooit na nul oor die hele skakelsiklus nie.

• Ongestadige Geleiertoestand (DCM): of Burst Toestand: Onder lig belasting- of geen belastingstoestande, kan die reguleerder hierdie toestande binnegaan om doeltreffendheid te verbeter en rustverbruik te verminder.

6. Doeltreffendheid en Hittebestuur

Aangesien die skakelaktiwiteit van die skakeldeel sekere verliese veroorsaak, is die doeltreffendheid van die skakelreguleerder nie 100% nie. Dit kan egter deur die optimering van die keuse van skakeldele, die vermindering van skakel- en geleidingsverliese, hoë-doeltreffendheid ontwerpe bereik word. Tegelykertyd is gepaste hittebestuurstappe (soos hitteafstrelers) ook nodig om oormaatlike hitte te verhoed en die betroubaarheid van die reguleerder te handhaaf.

Opsomming

Skakelreguleerders bereik doeltreffende en stabiele spantroegeling deur middel van die bogenoemde meganisme, en word wyd gebruik in verskeie elektroniese toestelle soos rekenaars, mobiele fone, TV's, ens., om te verseker dat hierdie toestelle normaal kan funksioneer onder verskillende insetspanningsvoorwaardes.