理論：スイッチング電源。スキーム、説明

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理論: スイッチング電源。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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低周波変圧器、整流器、安定器を備えた従来の電源はシンプルで信頼性が高く、実質的に干渉しませんが、出力が大きいため、寸法、重量が大きく、効率が低くなります。これらの欠点は、高出力の場合に特に顕著になります。変圧器の寸法と重量、および平滑コンデンサの静電容量は、電源ネットワークの周波数が増加するにつれて減少します。この点で、一部の地域電力網、特に軍事網では周波数が高くなります (400 Hz)。

家庭用機器、特に現代のテレビやコンピュータでは、スイッチング電源が使用されています（図70）。その原理は次のとおりです。主電源電圧 220 V は、ダイオードブリッジ VD1 ～ VD4 によって整流されます。結果として生じる約 300 V の DC 電圧は、フェライト磁気回路上の小型パルストランス T1 に供給する一連のパルスを生成する発電機に印加されます。また、受電機器を主電源からガルバニック絶縁することもできます。

理論：スイッチング電源

電源ネットワークへのインパルスノイズの侵入を軽減するには、チョーク Lf とコンデンサ Cf を含むフィルタを必ず取り付けてください。抵抗 R1 は、酸化物コンデンサ C1 (最大 100 マイクロファラッド以上の容量) がまだ充電されていないときに、スイッチオンの瞬間に整流ダイオードに流れる電流を制限するために必要です。はるかに小さい容量のセラミックコンデンサ C2 は、発電機の動作中の整流された電圧の高周波リップルを低減します。

強力な高電圧トランジスタ VT1 は、キーモードで高効率で動作します。発電機のパルスによって開き、変圧器の一次巻線に電流を生成します。二次巻線 (III および IV) からのインパルス電圧は整流され、平滑化されます。別の巻線 (II) は安定化回路に電力を供給し、電圧 U1 と U2 が安定するようにパルスの持続時間および/または周波数を制御します。

スイッチング電源のより詳細な説明は、雑誌記事や専門文献に記載されています。強力なスイッチング電源では、プッシュプル発電機と整流器の両方が使用されます。パルス発生器と安定化回路 (図 70 の長方形で示されている) は、現在、既製の集積回路の形で作られることがよくあります。

スイッチング電圧安定化装置は同様の方式に従って実行されますが、変圧器の代わりにフェライト磁気コアのチョークを使用します。たとえば、非安定化 71 ～ 5 V から 12 V の安定化電圧を生成する降圧安定化コンバータの回路 (図 18) を考えてみましょう。これは、高効率で動作します (安定した負荷電流の場合のみ)。、90％以上に達します。これは、負荷の電流が消費される以上に消費されていることを意味します。

理論：スイッチング電源

キートランジスタ VT1 はマスターオシレータからの短いパルスによってオンになります。インダクタ L1 の電流は、パルス中に比較的大きな値 (負荷電流程度) まで増加します。パルスの終わりにトランジスタが閉じると、インダクタの電流は次のパルスが始まるまで開いたダイオード VD1 を流れ続けます。この場合、インダクタの磁界に蓄えられたエネルギーが消費されます。

安定化回路は、出力電圧が変化しないようにパルスの持続時間または繰り返し率を調整します。たとえば、出力電圧が増加すると、パルス幅は減少します。

スイッチングレギュレータがノイズを発生させることを考慮すると、入力と出力で適切な電圧フィルタリングが必要です。

著者: V.ポリャコフ

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