スイッチング電源のスイッチ管の動作原理
厳密に言えば、導通から遮断に切り替えるプロセスは非常に複雑ですが、動作原理を分析するときは、通常、最初に主要でない問題をいくつか単純化します。 たとえば、電源スイッチがオンまたはオフの場合、オンまたはオフの 2 つの状態のみで動作する理想的なスイッチと考えられます。 しかし実際には、スイッチ管の導通とオフはどちらも非常に複雑なプロセスです。 作るか壊れるかに加えて、高周波では無視できない問題もあります。 スイッチ管をオンにすると、遮断領域から増幅領域へ、さらに増幅領域から飽和領域へ動作します。 この作業プロセスでは、微分方程式を使用して解く必要がありますが、ここではあまり複雑なことは説明したくありません。
簡単に言えば、電源スイッチのオンとオフに時間がかかるということです。 一般に、スイッチ管のオン時間tonは単純にオン遅延時間tdとオン立ち上がり時間trに分割され、スイッチ管のオフ時間toffはオフ遅延時間tstg（オフストレージとも呼ばれます）に分割されます。時間）とオフ立ち下がり時間 tf.
スイッチング電源の最初の動作サイクルでは、出力電圧がフィルタのエネルギー蓄積コンデンサを充電する必要があります。 充電電流が大きいため、負荷が重くなります（または負荷短絡に相当します）。 このため、一般的なスイッチング電源ではソフトスタート対策が必要となります。 最初はデューティ サイクルが非常に小さく、その後徐々に正常になります。つまり、出力電力は最初は非常に小さく、その後徐々に増加します。 最初は動作電圧が比較的低く、その後ゆっくりと通常の値まで上昇します。
厳密に言えば、スイッチング電源は常に不安定な状態で動作しており、安定性は相対的なものにすぎません。 たとえば、スイッチング電源の電圧安定化プロセスは次のとおりです。出力電圧が上昇すると、サンプリングと比較の後、サンプリング回路はパルス幅変調回路に誤差信号を出力し、デューティ サイクルを低下させて、電圧の安定化を行います。出力電圧; 出力電圧が低下した後、サンプリングと比較の後、サンプリング回路はパルス幅変調回路にエラー信号を出力し、デューティサイクルを増加させて出力電圧を増加させます。 この繰り返しサイクルにおいて、スイッチング電源の出力電圧は常に平均電圧値を中心に一定の周波数で上下に振動しており、いわゆる電圧安定化とは平均出力電圧値が比較的安定していることを指します。
スイッチングトランスの一次コイルに流れる電流は安定した値ではなく、通常ノコギリ波であり、整流器の出力電流も同様です。 LED の定電流駆動は、一般的にフィルタリング後のフィルタの安定した出力電流を指し、平均値も指しますが、フィルタの入力電流は一般にノコギリ波です。
スイッチング電源の最初のサイクルは一般にスイッチ トランジスタの導通から始まると考えられていますが、これは主に解析対象の回路がどこから始まるかによって決まります。 スイッチング電源の全回路が動作し始めることを指す場合、電源スイッチを入れた瞬間からスタートすると考えることができます。 各ポイントの波形を解析する必要がある場合は、回路内の特定のデバイスの波形を基準点 (または同期) として取得する必要があります。
スイッチング電源の最初のサイクルでは、出力電圧がフィルタ コンデンサを充電するため、サンプリング回路は通常動作しません。通常の値まで充電するには数サイクルかかります。 出力電圧が正常値に達して初めて、サンプリング回路は正常に動作します。 ただし、サンプリング回路が適切に動作する前は、その出力電圧は 0 に等しくなります。これは、エラー信号出力 (負の最大値) の特殊なケースともみなされます。 この場合、スイッチング電源にソフトスタート回路がない場合、動作中のスイッチ管のデューティサイクルが大きくなり、トランスが飽和しやすくなり、スイッチ管が損傷する可能性があります。
