스위칭 전원 공급 장치의 스위칭 트랜지스터 작동 원리: 체계적인 분석
엄밀히 말하면 트랜지스터를 전도에서 차단으로 전환하는 과정은 매우 복잡하지만 작동 원리를 분석할 때 일반적으로 중요하지 않은 몇 가지 문제를 먼저 단순화합니다. 예를 들어, 전원 스위치 튜브가 켜지거나 꺼질 때 켜짐 또는 꺼짐의 두 가지 상태로만 작동하는 이상적인 스위치라고 생각합니다. 그러나 실제로 스위칭 트랜지스터의 전도와 끄기는 모두 매우 복잡한 과정입니다. 전도 또는 턴 오프 외에도 고주파에서 무시할 수 없는 또 다른 문제가 있는데, 이는 스위칭 트랜지스터가 전도할 때 차단 영역에서 증폭 영역으로, 증폭 영역에서 포화 영역으로 작동하는 과정입니다. 이 작업 과정은 미분방정식을 사용하여 해결해야 하는데 여기서는 너무 복잡하게 소개하고 싶지 않습니다.
쉽게 말하면 전원 스위치 튜브가 켜지고 꺼지는 데 시간이 걸립니다. 일반적으로 스위치관의 도통 시간(ton)은 간단히 도통 지연 시간(td)과 도통 상승 시간(tr)로 나누어지고, 스위치관의 셧다운 시간(toff)은 셧다운 지연 시간(tstg)(또는 셧다운 저장 시간)과 셧다운 하강 시간(tf)으로 구분된다.
스위칭 전원 공급 장치에는 작동 주기가 있으며 출력 전압으로 인해 필터링 에너지 저장 커패시터를 충전해야 합니다. 충전 전류가 크면 부하가 무거워지므로(또는 부하 단락과 동일) 일반 스위칭 전원 공급 장치에서는 소프트 스타트 대책을 채택해야 합니다. 처음에는 듀티 사이클이 작다가 점차적으로 정상이 되는 경향이 있습니다. 즉, 출력 전력이 처음에는 작다가 점차적으로 증가합니다. 처음에는 작동 전압이 상대적으로 낮았다가 점차 정상 값으로 상승합니다.
엄밀히 말하면 스위치 모드 전원 공급 장치는 항상 불안정한 상태에서 작동하며 안정성은 상대적일 뿐입니다. 예를 들어, 스위칭 전원 공급 장치의 전압 안정화 프로세스는 다음과 같습니다. 출력 전압이 증가하면 샘플링 및 비교 후 샘플링 회로가 펄스 폭 변조 회로에 오류 신호를 출력하여 듀티 사이클을 줄여 출력 전압을 줄입니다. 출력 전압이 감소한 후 샘플링 및 비교 후 샘플링 회로는 펄스 폭 변조 회로에 오류 신호를 출력하여 듀티 사이클을 증가시켜 출력 전압을 증가시킵니다. 이 주기가 반복되며 스위칭 전원 공급 장치의 출력 전압은 항상 특정 주파수에서 평균 전압 주위로 진동합니다. 소위-전압 안정화는 평균 출력 전압이 상대적으로 안정적인 것을 의미합니다.
