スイッチ制御電圧レギュレーションの原理

「スイッチ制御電圧レギュレーションの原理

スイッチＫは一定時間間隔でオンオフを繰り返す。 スイッチ K がオンになると、入力電源 E がスイッチ K とフィルタ回路を介して負荷 RL に供給され、電源 E はスイッチオン期間全体にわたって負荷にエネルギーを供給します。 スイッチ K がオフになると、入力電源 E がエネルギーの供給を中断します。 入力電源が断続的に負荷にエネルギーを供給していることがわかります。 負荷が継続的なエネルギー供給を得ることができるようにするために、スイッチング安定化電源には一連のエネルギー貯蔵デバイスが必要です。 スイッチがオンになると、エネルギーの一部が蓄えられます。 切断されたら、リリースしてロードします。

インダクタ L、コンデンサ C2、ダイオード D で構成される回路がこの機能を果たします。 インダクタ L は、エネルギーを蓄えるために使用されます。 スイッチがオフになると、インダクタ L に蓄えられたエネルギーがダイオード D を介して負荷に放出されるため、負荷は継続的で安定したエネルギーを得ることができます。 ダイオード D は負荷電流を連続的にするため、フリーホイーリングと呼ばれます。 ダイオード。 AB間の平均電圧EABは、次のように表すことができます。

EAB=トン/T*E

この式で、TON はスイッチが毎回オンになる時間、T はスイッチのオンとオフのデューティ サイクル (つまり、スイッチのオン時間 TON とオフ時間 TOFF の合計) です。

式からわかるように、スイッチのオン時間とデューティ サイクルの比率を変えると、AB 間の電圧の平均値も変化します。 したがって、負荷と入力電源電圧の変化に伴い、TON と T の比率を自動的に調整して、出力電圧 V0 を一定に保つことができます。 オン時間 TON とデューティ サイクル比を変更すると、パルスのデューティ サイクルが変更されます。 この方式を「タイムレシオコントロール」（Time Ratio Control、略してTRC）と呼んでいます。

TRC 制御原理によれば、次の 3 つの方法があります。

1. パルス幅変調（Pulse Width Modulation、略してPWM）

スイッチング周期は一定で、パルス幅を変えることでデューティ比を変化させます。

2. パルス周波数変調（Pulse Frequency Modulation、略してPFM）

ターンオン パルス幅は一定で、デューティ サイクルはスイッチング周波数を変更することによって変更されます。

3. 混合変調

オンパルス幅とスイッチング周波数は固定ではなく、互いに変化する可能性があります。 上記の 2 つの方法を組み合わせたものです。」