シリーズ-型スイッチング電源の動作原理
DC入力電圧; Kは制御スイッチ、Rは負荷です。制御スイッチKがオンのとき、スイッチング電源はパルス幅Ton、振幅Uiのパルス電圧Upを負荷Rに出力します。制御スイッチKがオフのとき、スイッチング電源は負荷Rにパルス幅Toff、振幅0のパルス電圧を出力するのと等価です。このように、制御スイッチKを連続的に「オン」「オフ」することにより、スイッチング電源の両端にパルス変調された出力電圧uoが得られます。ロードします。
図1-1-bにシリーズスイッチング電源の出力電圧波形を示します。図から、制御スイッチ K の出力電圧 uo は、パルス振幅 Up が入力電圧 Ui に等しく、パルス幅が制御スイッチ K のオン時間 Ton に等しい、パルス変調された方形波であることがわかります。 したがって、シリーズ スイッチング電源の出力電圧 uo の平均値 Ua は次のように得られます。
式中、Tonは制御スイッチKがオンになる時間、Tは制御スイッチKの作動周期である。制御スイッチKのオン時間Tonとオフ時間Toffの比率を変えることにより、出力電圧uoの平均値Uaを変えることができる。一般に、人々はこれをデューティ サイクルと呼び、D で表されます。これは次のことを意味します。
シリーズスイッチング電源の出力電圧uoの振幅Upは入力電圧Uiに等しく、出力電圧uoの平均値Uaは常に入力電圧Uiより小さくなります。したがって、シリーズスイッチング電源は一般的に平均値Uaを変数として出力電圧を出力します。したがって、シリーズモジュール電源は降圧スイッチング電源に属します。-
チョッパーとしても知られるシリーズ スイッチング電源は、そのシンプルな動作原理と高効率により、出力電力制御に広く使用されています。例えば、電動バイクのスピードコントローラーや照明用のパワーコントローラーなどもシリーズスイッチング電源の応用例です。シリーズスイッチング電源が電力出力制御のみに使用される場合、整流回路やフィルタ回路を必要とせずに電圧出力を負荷に直接供給できます。ただし、出力を安定させるために使用する場合は、整流とフィルタリングが必要です。
