บทคัดย่อ

บทความนี้อธิบายข้อดีและข้อเสียของรูปแบบการควบคุมที่แตกต่างกันสําหรับแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์ อธิบายการควบคุมโหมดปัจจุบัน การควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้า และการควบคุมโหมดฮิสเทรีติก มีคําแนะนําเกี่ยวกับวิธีการเลือก IC แหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์.

บทนํา

แหล่งจ่ายไฟสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมสําหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เมื่อเลือกแหล่งจ่ายไฟ ให้ความสนใจกับความสามารถกระแสไฟสูงสุดและช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่อนุญาต เพื่อให้สามารถใช้งานได้ในวงจรโดยไม่มีปัญหาใดๆ มีคุณสมบัติอื่น ๆ อีกมากมายของแหล่งจ่ายไฟที่ได้รับการพิจารณาเมื่อเลือก ลักษณะเฉพาะที่สําคัญมากของแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์คือประเภทของการควบคุม ตัวอย่างเช่น ลูปควบคุม กฎระเบียบประเภทใดมีข้อดีอะไรบ้าง? สิ่งที่ควรพิจารณาในระหว่างกระบวนการคัดเลือก?

การควบคุมโหมดปัจจุบัน

พาวเวอร์ซัพพลายโหมดสวิตช์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่ใช้สถาปัตยกรรมการควบคุมโหมดปัจจุบัน สถาปัตยกรรมนี้เปรียบเทียบความเบี่ยงเบนของแรงดันขาออกจากค่าที่ตั้งไว้กับทางลาดแรงดันไฟฟ้าฟันเลื่อยซึ่งขึ้นอยู่กับกระแสตัวเหนี่ยวนํา โดยการเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้ากับแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการหรือที่เรียกว่าแอมพลิฟายเออร์ข้อผิดพลาดซึ่งรวมอยู่ใน IC ตัวควบคุมการสลับรอบสัญญาณนาฬิกาจะสิ้นสุดลง ดังนั้นตามค่าของกระแสเหนี่ยวนําและความเบี่ยงเบนของแรงดันขาออกจากค่าที่ตั้งไว้รอบการทํางานจะถูกปรับ สิ่งนี้ทําให้ผู้ใช้ได้เปรียบบางประการ ระบบควบคุมสามารถตอบสนองโดยตรงต่อการเปลี่ยนแปลงของกระแสเหนี่ยวนําตัวอย่างเช่นในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้าเปลี่ยนแปลงโดยไม่ต้องรอให้แรงดันขาออกเบี่ยงเบนไปจากจุดที่ตั้งไว้ ข้อจํากัดกระแสเกินสามารถนําไปใช้ได้อย่างง่ายดายด้วยการควบคุมประเภทนี้ ข้อได้เปรียบที่สําคัญที่สุดของการควบคุมโหมดปัจจุบันคือการปรับการชดเชยอย่างง่าย การชดเชยเป็นตัวกําหนดความเสถียรและความเร็วของลูปควบคุมด้วยตัวเก็บประจุสองตัวและตัวต้านทานบนพินชดเชย V_C.

รูปที่ 1 แสดงลูปควบคุมของตัวควบคุมบั๊กเป็นสีแดง ส่วนประกอบการชดเชยจะแสดงเป็นสีน้ําเงิน ในไอซีตัวแปลงไฟบางตัว ไม่ใช่ภายนอก แต่เป็นในตัว สิ่งนี้ช่วยลดความยุ่งยากในกระบวนการออกแบบ แต่จํากัดการเลือกระดับพลังงาน ความเหนี่ยวนํา และความจุเอาต์พุต.

การควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้า

เมื่อเทียบกับการควบคุมโหมดปัจจุบันยังมีการควบคุมตามแนวคิดโหมดแรงดันไฟฟ้า ที่นี่แรงดันขาออกถูกควบคุมในลักษณะเดียวกัน แต่กระแสตัวเหนี่ยวนําไม่รวมอยู่ในข้อบังคับ สิ่งนี้สร้างข้อเสียบางประการ หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเปลี่ยนไปตัวควบคุมจะตอบสนองหลังจากแรงดันขาออกออกจากค่าที่ตั้งไว้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงนี้เท่านั้น สิ่งนี้สามารถนําไปสู่พฤติกรรมการควบคุมที่ล่าช้า ในกรณีของตัวควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้า จะต้องเพิ่มขีดจํากัดกระแสไฟหากแหล่งจ่ายไฟต้องการขีดจํากัดกระแสโหลด อย่างไรก็ตาม ข้อเสียที่ร้ายแรงที่สุดของกฎระเบียบประเภทนี้คือการกําหนดค่าตอบแทนนั้นซับซ้อนกว่ามาก โดยปกติจําเป็นต้องมีการชดเชยประเภท 3 ซึ่งหมายความว่าต้องเลือกตัวต้านทานสองตัวและตัวเก็บประจุสามตัวบนพินชดเชยอย่างเหมาะสม พฤติกรรมความเสถียรจะเปลี่ยนไปเมื่อสลับระหว่างการทํางานโหลดเต็ม (โหมดการนํากระแสคงที่ (CCM)) และการทํางานของโหลดบางส่วน (โหมดการนํากระแสไฟฟ้าไม่ต่อเนื่อง (DCM)) สิ่งนี้อาจทําให้การตั้งค่าการชดเชยยากยิ่งขึ้นสําหรับบางแอปพลิเคชัน.

นี่คือสาเหตุหลักที่ทําให้ตัวควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้าใหม่ไม่ค่อยออกสู่ตลาดในปัจจุบัน รูปที่ 2 แสดงตัวควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้าพร้อมการชดเชยประเภท 3 ที่สอดคล้องกัน ส่วนประกอบการชดเชยจะแสดงเป็นสีน้ําเงิน.

การควบคุมโหมดฮิสเทรีติก

นอกเหนือจากการควบคุมโหมดปัจจุบันและโหมดแรงดันไฟฟ้าแล้วยังมีการควบคุมประเภทที่สาม หน่วยงานกํากับดูแลเหล่านี้ใช้ตัวเปรียบเทียบฮิสเทรีซิสในเส้นทางป้อนกลับ และปรับเวลาการสลับและรอบการทํางานตามสถานะของแรงดันขาออก หน่วยงานกํากับดูแลเหล่านี้ตามคําจํากัดความไม่เสถียร ดังนั้นจึงไม่จําเป็นต้องมีการชดเชยลูปควบคุม อย่างไรก็ตามข้อได้เปรียบนี้ถูกชดเชยด้วยข้อเสียบางประการ ความถี่การสลับของการควบคุมโหมดฮิสเทรีติกไม่คงที่ แต่จะเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าขาเข้ากระแสโหลดและเงื่อนไขอื่น ๆ นอกจากนี้ การกระเพื่อมของแรงดันขาออกมักจะสูงกว่าตัวควบคุมโหมดปัจจุบันหรือโหมดแรงดันไฟฟ้า ดูรูปที่ 3 สําหรับแผนผังแบบง่ายของโทโพโลยีดังกล่าว.

ตัวควบคุมฮิสเทรีซิสมักถูกเข้าใจผิดเนื่องจากมีชื่อที่แตกต่างกันสําหรับอนุพันธ์ที่แตกต่างกันของการควบคุมประเภทนี้ มีการออกแบบการปรับปรุงต่างๆ เช่น การควบคุมเวลาแบบคงที่ เพื่อลดข้อเสียของการควบคุมฮิสเทรีซิส.

สรุป

มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการควบคุมแหล่งจ่ายไฟประเภทต่างๆ ผู้ผลิตไอซีในตัวสําหรับแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์ใช้เทคนิควงจรที่แตกต่างกันเพื่อลดข้อเสียตามลําดับของกฎระเบียบแต่ละประเภท สําหรับการใช้งานส่วนใหญ่ สามารถใช้ IC ตัวควบคุมการสวิตชิ่งที่ทันสมัยบนพื้นฐานของข้อมูลประสิทธิภาพที่ระบุในเอกสารข้อมูลและการจําลองวงจรที่ดําเนินการ เช่น ด้วย แอลทสไปซ์®—โดยไม่คํานึงถึงประเภทการควบคุมที่เกี่ยวข้อง.