Το πρίντσιπιο λειτουργίας του ρυθμιστή σε μεταβλητό ρυθμό

Οι ρυθμιστές σε μεταβλητό ρυθμό είναι αποδοτικοί ρυθμιστές τάσης που ελέγχουν την ρεύμα μέσω ταχείας καταστροφής και επανενεργοποίησης στοιχείων καταστροφής (όπως ΜΟΣΦΕΤ) και επιτυγχάνουν την ρύθμιση τάσης μέσω συσταδών αποθήκευσης ενέργειας (όπως διατριβές ή καταναλωτές). Εδώ έχει μια εξήγηση για το πώς λειτουργούν και τα βασικά συσταδικά τους:

1. Έλεγχος Στοιχείου Καταστροφής

Το κύριο μέρος ενός ρυθμιστή σε μεταβλητό ρυθμό είναι ένα στοιχείο καταστροφής που καταστρέφεται και ενεργοποιείται περιοδικά. Όταν το στοιχείο καταστροφής είναι ενεργό, η εισαγόμενη τάση μεταφέρεται μέσω του στοιχείου καταστροφής στη διατριβή· όταν το στοιχείο καταστροφής είναι ανενεργό, η ρεύμα στη διατριβή αναγκάζεται να συνεχίσει να ρέει μέσω του διόδου (ή του συγχρονιστικού ορθογωνικού) στο έξοδο.

2. Η ρολή των διατριβών και των καταναλωτών

• Διατριβή: Ως συσταδικό αποθήκευσης, αποθηκεύει ενέργεια όταν το στοιχείο καταστροφής είναι ενεργό και αποδίδει ενέργεια όταν το στοιχείο καταστροφής είναι ανενεργό.

• Καταναλωτής: Συνδέεται παράλληλα στο έξοδο για την εξομάλυνση της εξόδου τάσης και τη μείωση της κούνησης που προκαλείται από την διακοπή της ρεύμας της διατριβής.

3. Έλεγχος Πλάτους Παλμού (PWM)

Η PWM είναι μια μέθοδος για τον έλεγχο της αναλογίας του χρόνου σύνδεσης και αποσύνδεσης των στοιχείων καταστροφής. Προσαρμόζοντας τον χρόνο σύνδεσης (δηλαδή, την αναλογία του χρόνου σύνδεσης προς τον συνολικό χρόνο) του σήματος PWM, είναι δυνατό να ελεγχθεί η ταχύτητα με την οποία οι διατριβές αποθηκεύουν και αποδίδουν ενέργεια, επομένως ρυθμίζοντας τη μέγεθος της εξόδου τάσης.

4. Κύκλος Ανατροφοδότησης

Για να διατηρηθεί η σταθερότητα της εξόδου τάσης, συνήθως περιλαμβάνεται ένας κύκλος ανατροφοδότησης στους ρυθμιστές σε μεταβλητό ρυθμό. Αυτός ο κύκλος παρακολουθεί την εξόδου τάση και τη συγκρίνει με μια αναφορική τάση. Αν η εξόδου τάση αποκλίνει από την ορισμένη τιμή, ο κύκλος ανατροφοδότησης προσαρμόζει τον χρόνο σύνδεσης του σήματος PWM για να αυξήσει ή να μειώσει τη μεταφορά ενέργειας της διατριβής, διατηρώντας έτσι τη σταθερότητα της εξόδου τάσης.

5. Λειτουργικός Τύπος

• Συνεχής Διακίνηση (CCM): Κατά τη διάρκεια μεγάλων φορτίων, η ρεύμα στη διατριβή δεν πέφτει ποτέ σε μηδέν κατά τη διάρκεια του συνόλου του κύκλου καταστροφής.

• Ασυνεχής Διακίνηση (DCM): ή Τρόπος Συνεχών Παλμών: Κατά τη διάρκεια ελαφρών φορτίων ή χωρίς φορτίο, ο ρυθμιστής μπορεί να εισέλθει σε αυτούς τους τύπους για να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα και να μειώσει την κατανάλωση άοχρης ενέργειας.

6. Αποτελεσματικότητα και Διαχείριση Θερμότητας

Επειδή η καταστροφή των στοιχείων καταστροφής παράγει ορισμένες απώλειες, η αποτελεσματικότητα του ρυθμιστή σε μεταβλητό ρυθμό δεν είναι 100%. Ωστόσο, μπορούν να επιτευχθούν υψηλοί βαθμοί αποτελεσματικότητας με την βελτιστοποίηση της επιλογής των στοιχείων καταστροφής, τη μείωση των απωλειών καταστροφής και των απωλειών σύνδεσης. Ταυτόχρονα, αναγκαίες είναι και κατάλληλες μέτρα διαχείρισης θερμότητας (όπως αποθερμαντικά) για να προληφθεί η υπερθέρμανση και να διατηρηθεί η αξιοπιστία του ρυθμιστή.

Σύνοψη

Οι ρυθμιστές σε μεταβλητό ρυθμό επιτυγχάνουν αποτελεσματική και σταθερή ρύθμιση τάσης μέσω του παραπάνω μηχανισμού και χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορα ηλεκτρονικά συστήματα όπως υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, τηλεοράσεις κλπ., διασφαλίζοντας ότι αυτά τα συστήματα μπορούν να λειτουργήσουν κανονικά υπό διάφορες συνθήκες εισαγόμενης τάσης.