スイッチング電源におけるスイッチングチューブの動作原理
加熱リングによるスイッチング電源のスイッチング管の動作解析
厳密に言えば、スイッチ管のオンとオフの切り替えは非常に複雑なプロセスですが、動作原理を分析する場合、通常は最初にいくつかの非主要な問題を単純化します。たとえば、電源スイッチ管のオンまたはオフを切り替える場合、理想的なスイッチと見なします。動作時には、オンまたはオフの2つの状態しかありません。しかし、実際には、スイッチ管のオンとオフの切り替えは非常に複雑なプロセスです。オンまたはオフを切り替えることに加えて、高周波では無視できない問題もあります。つまり、スイッチ管をオンにすると、カットオフ領域から増幅領域への動作プロセス、次に増幅領域から飽和領域への動作プロセスになります。この動作プロセスは微分方程式で解く必要があり、ここではあまり複雑に紹介したくありません。
簡単に言えば、電源スイッチ管のオンとオフには時間がかかります。一般的に、スイッチ管のオン時間 ton は、オン時間遅延 td とオン時間上昇 tr に単純に分割され、スイッチ管のオフ時間 toff は、オフ時間遅延 tstg (またはオフ時間蓄積時間) とオフ時間下降 tf に分割されます。
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エネルギー貯蔵コンデンサを充電し、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）。そのため、一般的なスイッチング電源では、ソフトスタート対策を講じ、最初はデューティ比を小さくして、徐々に正常になります。つまり、出力電力は最初は小さく、その後徐々に増加します。または、最初は動作電圧が比較的低く、その後ゆっくりと正常値まで上昇します。
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、いわゆる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ようになります。出力電圧が上昇すると、サンプリングと比較した後、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が減少して出力電圧が低下します。出力電圧が低下すると、サンプリングと比較した後、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、デューティ比が増加して出力電圧が増加します。このように、スイッチング電源の出力電圧は常に一定の周波数で上下に振れ、いわゆる電圧安定化は、出力電圧の平均値が比較的安定しているだけです。
スイッチングトランスの一次巻線に流れる電流は安定した値ではなく、整流された出力電流と同様に鋸歯状波です。LED を定電流で駆動することは、通常、フィルタの出力電流がフィルタリング後に比較的安定していることを意味し、この安定性は平均値も指しますが、フィルタの入力電流は通常鋸歯状波です。
一般的に、スイッチング電源の最初のサイクルはスイッチ管の導通から始まりますが、これは主に解析したい回路がどこでカットインされているかによって異なります。スイッチング電源のすべての回路が動作し始めるときを指す場合は、電源スイッチをオンにするとすぐに動作し始めると考えることができます。さまざまなポイントの波形を解析する必要がある場合は、回路内のデバイスの波形を基準点（または同期）としてとる必要があります。
スイッチング電源の最初のサイクルでは、一般的なサンプリング回路は基本的に動作しません。出力電圧がフィルタコンデンサを充電し、それを正常値に充電するのに数サイクルかかり、出力電圧が正常値に達した後にのみサンプリング回路が正常に動作します。ただし、サンプリング回路が正常に動作する前は、その出力電圧は0に等しく、これもエラー信号出力（負の最大値）の特殊なケースです。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、スイッチング管の動作時のデューティサイクルは非常に大きくなり、トランスが飽和しやすくなり、スイッチング管が損傷します。
