高性能スイッチング直流安定化電源に関する議論
パワー エレクトロニクス技術の継続的な開発により、高性能スイッチング DC 安定化電源が電力システムで広く使用されるようになるでしょう。 スイッチング DC 電流の主な利点は、動作の安定性、優れた信頼性、軽量、高効率、低消費電力などであり、その開発傾向は他のスイッチング電流よりも競争力があります。 スイッチング直流電流は粒子加速器の電源などの分野で使用されています。 総合的な分析と総合的な検討を経て。 関連技術の研究者は、位相シフト制御ブリッジ DC/DC 変換小信号モデルを使用して、高性能スイッチング DC 安定化電源を設計しました。
1 動的小信号モデルの解析
動的小信号モデルの選択は多様であり、異なるモデルを使用することで得られる設計結果も異なります。 スイッチング電源は本質的に非線形の制御対象です。 モデリングのガイドとして解析手法を使用しても、定常状態の小信号外乱モデルを近似することしかできず、このモデルを使用して大規模な外乱を説明したときに得られる結論は完全に正確ではありません。 基本的に、スイッチング電源は通常、定常状態で動作するという事実から恩恵を受けます。 小信号外乱モデルに従って設計された高性能スイッチング DC 電源は、補助回路の使用と組み合わせることで、スイッチング電源の性能を要件に完全に適合させることができます。
2 直流安定化電源の性能指標の求め方
2.1 安定性指数の要件
関連データと実際の結果によると、システムが異なれば堅牢性の程度も異なるはずであり、過渡特性は比較的良好です。 ただし、DC 安定化電源の場合、システムのゲイン余裕が 40dB 以上、位相余裕が 30dB 以上である必要があります。
2.2 過渡応答指数
スイッチング電源が妨害されると、その出力が影響を受け、対応するジッターが発生し、最終的には徐々に安定した値に戻ります。 通常、動的特性を評価するには、オーバーシュート範囲と動的回復時間の長さを使用します。 クロスオーバー周波数が高いほど、動的回復に必要な時間は短くなります。 オーバーシュート振幅と位相余裕も存在します
密接な相関関係にあります。
2.3 電源精度の解析
電圧精度には厳しい要件があり、その設計範囲は 1 パーセント以下、リップルは 1 パーセント以下です。 ただし、リップルは高周波と低周波の 2 つの部分に分かれます。 スイッチング周波数により、高周波部分が出力フィルタによって抑制されます。 グリッドの変動により低周波部分が生じ、低周波部分は主にシステムの負のフィードバックに依存してそれを克服します。
3 高性能スイッチング直流安定化電源の解析・設計
3.1 補償ネットワークの設計と適用
安定した電源の設計において、最も一般的に使用される方法は、PI または PID アルゴリズムを使用して補償ネットワークを設計することです。 PI レギュレータが補償されると、高周波干渉に対するシステムの能力が大幅に向上しますが、唯一の欠点はダイナミック パフォーマンスの低下です。 差分アルゴリズムを導入すると、システムの応答速度が大幅に向上しますが、次のような欠点もあります。 (1) 追加でゼロ点を追加しすぎると、高周波信号に対する感度が高まり、アンプの詰まりが発生しやすくなります。 。 (2) スイッチングリップルに相当する倍率が大きくなり、アンプが非線形領域に入りやすくなります。 したがって、補償ネットワークに関連する補償を行うために先行ラグを選択するようにしてください。
3.2 高性能スイッチング直流安定化電源の設計原理
高性能スイッチング型安定化電源の設計における理想的な技術指標は：（1）入力AC電圧220V（50Hz～60Hz）。 (2) 出力 DC 電圧 5V、出力電流 3A。 (3) 入力 AC 電圧が 180 V と 250 V の間で変化する場合、出力電圧の相対変動は 2 パーセント未満です。 (4) 出力抵抗 R0 は 0.1V 未満です。 (5) 最大出力リップル電圧は 10mV 未満です。
基本動作原理：リニア自己流量調整電源の動作周波数は低く、調整管の状態は大きく、効率は低くなります。 調整管がスイッチ状態で動作すると、体積が小さく効率が高くなります。 スイッチング式直流安定化電源には、スイッチング信号の発生方式により自励式と他励式があり、エネルギー伝達方式としては誘導蓄電方式とトランス結合方式の2つに分類できます。 自励スイッチ式直流安定化電源、回路が簡単、電圧調整範囲が狭く、出力電圧の安定性が低い。 これは励磁スイッチング型直流安定化電源であり、主に動作波形のデューティサイクルを自動的に調整して出力電圧を安定させることに依存しており、出力電圧は非常に安定しています。 誘導エネルギー蓄積タイプは 50W 未満の DC 安定化電源での使用に適しており、トランス結合タイプは高出力 DC 安定化電源でよく使用されます。 この回路にはフィードバック誤差増幅リンクが装備されており、出力電圧の変化に応じてトランスの一次側の矩形波のデューティ比を自動的に調整し、出力電圧を安定させるという目的を達成します。
