高周波スイッチング電源の動作原理の概要

高周波スイッチング電源の動作原理の概要

高周波スイッチング電源の動作原理は電力変換です。 の

スイッチ S が閉じると、インダクタ L に電流が流れ、負荷 RL の両端に出力電圧が生成されます。 入力電圧の極性関係により、ダイオード VD1 が逆構成となり、このとき L にエネルギーが蓄積されます。 スイッチSがオンになると、インダクタLの磁界の極性が変化し、Lに蓄えられたエネルギーが負荷RLを介して放出され、ダイオードVD1が順方向に導通しますが、負荷の両端の電圧の極性は変化しません。 ダイオード VD1 は、回路内での機能のためフリーホイール ダイオードと呼ばれます。

スイッチSが閉じると入力回路に電流が入力され、スイッチが開くと電流が急激に止まります。 ただし、インダクタンス L とフリーホイーリング ダイオード VD1 の影響により、出力電流は連続します。 インダクタンス L とキャパシタンス C は同時にフィルタリングの役割も果たし、RL の電圧がより滑らかになります。

実際のアプリケーションでは、スイッチングトランジスタがスイッチとして使用されます。 一方、図1に示す回路では、入力回路と出力回路間の安全な絶縁対策が不足しているため、絶縁デバイスとして高周波トランスが一般的に使用されます。

VT1 はスイッチング トランジスタであり、そのベースは方形波 S1 によって制御されます。 S1がハイレベルのとき、VT1がオンし、トランスTの一次段で電力が発生し、エネルギーが蓄えられます。 変圧器の二次側は一次側と同相であるため、すべての量も変圧器の二次側に渡されます。 電流は順方向バイアスのダイオード VD2 とインダクタ L を流れ、エネルギーは負荷 RL に伝達され、容量がインダクタ L に蓄えられます。このとき、ダイオード VD1 は逆バイアスになります。
S1 がローレベルのとき、VT1 は遮断され、トランス T の巻線の電圧は反転し、ダイオード VD2 は遮断され、還流ダイオード VD1 がオンになり、インダクタ L に蓄えられたエネルギーは継続します。負荷RLに伝達されます。

明らかに、出力電圧 VRL=V2×Ton/T=V2×X ここで、X=Ton/T はデューティ比です。 Ton は VT1 の導通時間であり、パルスのデューティ比 δ を変更すると、出力電圧 (または電流) を変更できます。

スイッチング電源は電力変換装置であることがわかります。
以上、高周波スイッチング電源の動作原理を簡単に紹介しました。 読者には、これが電力伝送技術とパルス幅変調技術を統合したハイテク製品であることがわかります。 これは、現代のパワーエレクトロニクス理論の発展の最新の具体化です。 それが世に出ると、一気に注目を集め、かつてないほどの急速な発展を遂げました。 国際的には、高周波スイッチング電源が DC 電源の分野で主導的な地位を占めていることは疑いの余地がありません。 中国では、北京浩源電力設備有限公司に代表される高周波スイッチング電源のHYシリーズが急浮上し、優れた性能と信頼できる品質で市場経済の舞台で様々な国際有名ブランドと肩を並べている。そして完璧なサービス。
グリッド電源はEMIによってフィルタリングされます。 その後、シリコンブリッジで整流され、フィルター回路で濾過されて直流になります。 ここでは、フィルタ回路を１つの回路Ｃ１のみで表す。 補助電源は、交流を整流とフィルタにより低電圧の直流に変換し、制御回路に電力を供給します。 スイッチング素子としてパワーMOS管V1、V2を使用しています。 制御回路は、固定周波数と調整可能なパルス幅を持つ方形波 (PWM) を生成します。 方形波は V1 と V2 のオンとオフを制御します。