Πώς μπορείτε να ρυθμίσετε την τάση εξόδου σε SMP;

Μια ρυθμιζόμενη τάση εξόδου σε ένα SMPS (τροφοδοσία λειτουργίας διακόπτη) επιτυγχάνεται μέσω ενός βρόχου ελέγχου ανάδρασης. Αυτός ο βρόχος παρακολουθεί συνεχώς την τάση εξόδου και ρυθμίζει τη συμπεριφορά μεταγωγής των τρανζίστορ ισχύος για να διατηρήσει το επιθυμητό επίπεδο τάσης. Ακολουθεί μια ανάλυση των βασικών στοιχείων και των ρόλων τους:

1. Στοιχεία βρόχου ελέγχου ανατροφοδότησης:

* Αισθητήρας τάσης εξόδου: Αυτό συνήθως χρησιμοποιεί ένα διαιρέτη τάσης για να δημιουργήσει μια μικρότερη, αναλογική αναπαράσταση της τάσης εξόδου. Αυτή η μικρότερη τάση αντιμετωπίζεται εύκολα από το κύκλωμα ελέγχου.

* Ενισχυτής σφάλματος (συγκριτικός): Αυτό συγκρίνει την τάση εξόδου που αισθάνεται (τάση ανάδρασης) με τάση αναφοράς (μια ακριβής, σταθερή τάση που παράγεται εσωτερικά). Η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο τάσεων είναι το σήμα σφάλματος.

* ελεγκτής διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM): Αυτός είναι ο "εγκέφαλος" της επιχείρησης. Λαμβάνει το σήμα σφάλματος από τον ενισχυτή σφάλματος. Με βάση το μέγεθος και την πολικότητα του σφάλματος, ρυθμίζει τον κύκλο λειτουργίας (το ποσοστό του κύκλου μεταγωγής που είναι ενεργοποιημένο το τρανζίστορ ισχύος) των τρανζίστορ μεταγωγής.

* τρανζίστορ μεταγωγής (MOSFETS ή IGBTS): Αυτά ενεργοποιούν και απενεργοποιούν ταχέως, δημιουργώντας τους παλμούς υψηλής συχνότητας που δημιουργούν την τάση DC. Ο ελεγκτής PWM υπαγορεύει πόσο καιρό είναι "σε" σε κάθε κύκλο.

* Φίλτρο εξόδου (επαγωγέας και πυκνωτής): Αυτό εξομαλύνει την παλμική έξοδο υψηλής συχνότητας από τα τρανζίστορ μεταγωγής, μετατρέποντάς την σε μια σχετικά σταθερή τάση DC.

2. Πώς λειτουργεί:

1. Αρχική ενέργεια: Το SMPS ξεκινά και η τάση εξόδου αρχίζει να αυξάνεται.

2. Ανίχνευση τάσης και σύγκριση: Ο αισθητήρας τάσης εξόδου στέλνει μια τάση ανάλογη προς την τάση εξόδου στον ενισχυτή σφάλματος. Ο ενισχυτής σφάλματος το συγκρίνει με την τάση αναφοράς.

3. Ενίσχυση σφαλμάτων και ρύθμιση PWM: Εάν η τάση εξόδου είναι χαμηλότερη από την τάση αναφοράς (το σφάλμα είναι αρνητικό), ο ενισχυτής σφάλματος παράγει ένα σήμα που αυξάνει τον κύκλο λειτουργίας του ελεγκτή PWM. Αυτό σημαίνει ότι τα τρανζίστορ μεταγωγής είναι "σε" για μεγαλύτερο μέρος κάθε κύκλου, αυξάνοντας τη μέση τάση εξόδου. Αντίθετα, εάν η τάση εξόδου είναι υψηλότερη από την τάση αναφοράς (το σφάλμα είναι θετικό), ο κύκλος λειτουργίας μειώνεται, μειώνοντας τη μέση τάση εξόδου.

4. Ρύθμιση τάσης εξόδου: Αυτός ο βρόχος ανατροφοδότησης ρυθμίζει συνεχώς τον κύκλο λειτουργίας, δημιουργώντας ένα αυτορυθμιζόμενο σύστημα. Οι μεταβολές στο ρεύμα φορτίου (περισσότερες συσκευές σχεδίασης ισχύος) ή οι μεταβολές τάσης εισόδου αντισταθμίζονται από τον βρόχο ελέγχου, διατηρώντας μια σχετικά σταθερή τάση εξόδου.

3. Τύποι ελέγχου ανάδρασης:

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι τύποι βρόχων ελέγχου, συμπεριλαμβανομένου:

* Έλεγχος τάσης: Ο ενισχυτής σφάλματος ελέγχει άμεσα τον κύκλο λειτουργίας με βάση το σφάλμα τάσης. Αυτό είναι απλούστερο, αλλά μπορεί να είναι ευαίσθητο στην αστάθεια υπό ορισμένες συνθήκες.

* Έλεγχος τρέχουσας λειτουργίας: Ο βρόχος ελέγχου παρακολουθεί επίσης το ρεύμα του επαγωγέα. Αυτό παρέχει ταχύτερη μεταβατική απόκριση και καλύτερη ρύθμιση γραμμής, αλλά είναι πιο περίπλοκο για την εφαρμογή.

4. Μηχανισμοί προστασίας:

Ένα καλά σχεδιασμένο SMPS περιλαμβάνει διάφορα χαρακτηριστικά προστασίας, όπως:

* Προστασία υπερβολικής τάσης: Τερματίζει το SMP εάν η τάση εξόδου υπερβαίνει ένα ασφαλές όριο.

* Προστασία υπερβολικού ρεύματος: Όρια ή κλείνει το ρεύμα εξόδου εάν γίνει υπερβολικό.

* Προστασία βραχυκυκλώματος: Ανιχνεύει και αντιδρά σε βραχυκύκλωμα στην έξοδο.

Συνοπτικά, η ρυθμιζόμενη τάση εξόδου σε ένα SMPS επιτυγχάνεται μέσω ενός ακριβούς συστήματος ανάδρασης κλειστού βρόχου που συνεχώς παρακολουθεί και προσαρμόζει τη συμπεριφορά μεταγωγής των τρανζίστορ ισχύος για να διατηρήσει την επιθυμητή στάθμη τάσης παρά τις μεταβολές της τάσης φορτίου ή εισόδου.