Strömbrytarens arbetsprincip

Strömbrytare är effektiva spänningsregulatorer som styr ström genom snabb växling av växlingskomponenter (som MOSFET) och uppnår spänningsreglering genom energilagringskomponenter (som spolar eller kondensatorer). Här är en förklaring av hur de fungerar och deras viktigaste komponenter:

1. Kontroll av växlingskomponent

Kärnan i en växlingsregulator är en växlingskomponent som periodiskt växlar mellan ON- och OFF-tillstånd. När växlingskomponenten är i ON-tillstånd överförs ingångsspänningen genom växlingskomponenten till spolen; när växlingskomponenten är i OFF-tillstånd tvingas strömmen i spolen att fortsätta flöda genom dioden (eller synkron rektifierare) vid utgången.

2. Spolens och kondensatorernas roll

• Spole: Som en lagringskomponent lagrar den energi när växlingskomponenten ledar och släpper energi när växlingskomponenten är avstängd.

• Kondensator: Ansluten parallellt vid utgången för att jämna ut utgångsspänningen och minska rippel orsakat av spolens strömavbrott.

3. Pulsbreddsmoduleringskontroll (PWM)

PWM är en metod för att kontrollera andelen ledning och avstängningstid för växlingskomponenter. Genom att justera cykeltiden (det vill säga, förhållandet mellan ledningstid och periodtid) av PWM-signalen kan det vara möjligt att styra hastigheten med vilken spolar lagrar och släpper energi, vilket reglerar storleken på utgångsspänningen.

4. Feedbackloop

För att bibehålla stabiliteten i utgångsspänningen inkluderas vanligtvis en feedbackloop i bucktyps växlingsregulatorer. Denna loop övervakar utgångsspänningen och jämför den med en referensspänning. Om utgångsspänningen avviker från inställd värdet justerar feedbackloopen cykeltiden av PWM-signalen för att öka eller minska energioverföringen av spolen, vilket underhåller stabiliteten i utgångsspänningen.

5. Arbetsläge

• Kontinuerlig ledningsläge (CCM): Under tung lastfall aldrig faller strömmen i spolen till noll under hela växlingscykeln.

• Diskontinuerligt ledningsläge (DCM): eller Burst-läge: Under lätt last eller ingen last kan regulatorn gå in i dessa lägen för att förbättra effektiviteten och minska tomströmsförbrukningen.

6. Effektivitet och värmeledningshantering

Eftersom växlingshandlingen av växlingskomponenten genererar vissa förluster är effektiviteten hos växlingsregulatorn inte 100%. Men högeffektiva design kan uppnås genom att optimera val av växlingskomponenter, minskar växlingsförlust och ledningsförlust. Samtidigt är det också nödvändigt med lämpliga värmeledningsåtgärder (som kylfläktar) för att förhindra överhettning och underhålla regulatorns tillförlitlighet.

Sammanfattning

Växlingsregulatorer uppnår effektiv och stabil spänningsreglering genom ovanstående mekanism och används omfattande i olika elektroniska enheter som datorer, mobiltelefoner, TV-apparater m.m., vilket garanterar att dessa enheter kan fungera normalt under olika ingångsspänningsförhållanden.