Delovni način preklapljanja regulirnika

Preklopniki so učinkovi regulirniki napetosti, ki kontrolirojo tok z hitrim preklopljanjem preklopnih elementov (na primer MOSFET-ov) in dosežejo regulacijo napetosti skozi komponente za shranjevanje energije (kot so indukterji ali kondenzatorji). Tukaj je razlaga, kako delujejo in kateri so njihovi ključni sestavni deli:

1. Kontrola preklopnih elementov

Jedro preklopnega regulirnika je preklopnik, ki redno preklopi med stanjema VKLJUČENO in IZKLJUČENO. Ko je preklopnik v stanju VKLJUČENO, se vhodna napetost prenese skozi preklopnik do indukterja; ko je preklopnik v stanju IZKLJUČENO, je tok v indukterju prisiljen, da nadaljuje pretok skozi diodo (ali sinhronni pravokotnik) na izstopu.

2. Vloga indukterjev in kondenzatorjev

• Indukter: Kot komponenta za shranjevanje energije jo shranjuje, ko preklopnik prepušča, in jo oddaja, ko je preklopnik izklopljen.

• Kondenzator: Povezan vzporedno pri izstopu, da izenači izstopno napetost in zmanjša vrhnje, ki jih povzroča prekinitev toka v indukterju.

3. Kontrola s širino impulza (PWM)

PWM je metoda za kontroliranje deleža časa prepuščanja in prekinitve preklopnika. S prilagajanjem dolžine impulza (tj. razmerja časa prepuščanja do periodičnega časa) signala PWM je mogoče kontrolirati hitrost, s katero indukter shranjuje in oddaja energijo, s tem pa tudi velikost izstopne napetosti.

4. Zanka povratne povezave

Za ohranjanje stabilnosti izstopne napetosti je običajno vključena zanka povratne povezave v padajoče tipove preklopnih regulirnikov. Ta zanka spremlja izstopno napetost in jo primerja z referenčno napetostjo. Če se izstopna napetost odstopi od določene vrednosti, zanka povratne povezave prilagodi dolžino impulza signala PWM, da poveča ali zmanjša prenos energije indukterja, s tem pa ohranja stabilnost izstopne napetosti.

5. Način delovanja

• Neprekinjen način prenosa (CCM): Pri težkih obremenitvah tok v indukterju nikoli ne pada na nič v celotnem ciklu preklopanja.

• Prekinjen način prenosa (DCM): ali Burst način: Pri lahkemu obremenjevanju ali brez obremenitve regulirnik lahko vstopi v te načine za izboljšanje učinkovitosti in zmanjšanje porabe pri brezdejavnosti.

6. Učinkovitost in upravljanje toplote

Ker bo preklopljiv preklopnik generiral določene izgube, učinkovitost preklopnega regulirnika ni 100 %. Vendar je mogoče doseči visoko učinkovite dizajne z optimizacijo izbire preklopnih elementov, zmanjšanjem izgub pri preklopanju in prevodnimi izgubami. Hkrati so potrebne ustrezne mere za upravljanje temperature (na primer hladilci), da se prepreči preseganje temperature in ohranja zanesljivost regulirnika.

Povzetek

Preklopniki dosežejo učinkovito in stabilno regulacijo napetosti skozi zgornji mehanizem in so široko uporabljani v različnih elektronskih napravah, kot so računalniki, pametni telefoni, televizorji itd., s tem zagotavljajo, da te naprave lahko delujejo normalno pod različnimi pogoji vhodne napetosti.