Apabila memilih pengawal selia pensuisan, kecekapan adalah kriteria yang paling kritikal. Peranti kompak moden mesti mencapai penghantaran kuasa yang boleh dipercayai dalam jejak yang kecil. Keupayaan untuk menjana voltan yang stabil sambil membekalkan arus yang besar adalah keperluan asas dalam reka bentuk komponen elektronik. Pengawal selia pensuisan ialah peranti penting untuk menjana voltan bekalan yang stabil dan voltan lonjakan ke atas atau ke bawah. Pengawal selia pensuisan dikenali dengan pelbagai nama: penukar atau suis, bekalan kuasa mod suis (SMPS) dan pengawal selia atau penukar DC/DC. Populariti mereka terus meningkat disebabkan kelebihan seperti memenuhi keperluan kecekapan penukaran kuasa tinggi, fleksibiliti dalam memperoleh output yang stabil daripada sumber voltan input tunggal, dan kebolehsuaian kepada konfigurasi berbilang output dengan kekutuban yang berbeza-beza. Jenis penukar pensuisan yang paling biasa termasuk:

Jenis Boost:Meningkatkan voltan masukan dan menyampaikan keluaran terkawal.

Jenis Buck:Mengurangkan voltan masukan dan menyampaikan keluaran terkawal.

dorongan wang:Menaikkan atau menurunkan voltan input, dengan kekutuban negatif pilihan.

Jenis Flyback:Varian buck-boost yang menyediakan pengasingan elektrik.

Pengatur Voltan Linear Voltan Malar dan Boleh Laras

Selama bertahun-tahun, reka bentuk bekalan kuasa telah bergantung pada pengawal selia linear. Pengawal selia linear cemerlang dalam menyediakan voltan keluaran tetap yang berterusan. Selain itu, pengawal selia linear lain (cth, LM317) menawarkan kebolehlarasan. Jenis pengatur voltan keluaran malar dan linear biasa termasuk siri 78xx (output positif) dan siri 79xx (output negatif). Pengawal selia ini menyediakan output yang stabil antara 5 V hingga 24 V. Pengawal selia linear bukan bekalan kuasa mod suis. Kelebihan mereka termasuk kesederhanaan, kos rendah, hingar rendah dan riak rendah. Walau bagaimanapun, kuasa keluarannya biasanya di bawah 10 W, dan kecekapannya selalunya rendah, yang membawa kepada penjanaan haba. Pengawal selia linear hanya boleh melaksanakan kawal selia step-down, manakala SMPS boleh menggunakan topologi buck, boost, atau buck-boost untuk menaikkan voltan, turun atau kekutuban songsang.

Sistem Bekalan Kuasa Mod Suis

Kebanyakan televisyen moden, komputer peribadi, pemacu motor DC dan penguat kuasa memerlukan peranti SMPS yang canggih dan cekap tinggi. Peranti ini menggunakan teknologi pensuisan semikonduktor dan bukannya kaedah linear konvensional untuk menyampaikan voltan keluaran. Penukar pensuisan asas terdiri daripada peringkat pensuisan kuasa dan litar kawalan. SMPS menawarkan pelesapan kuasa yang lebih rendah dan kecekapan yang lebih tinggi dengan mengendalikan transistor dalaman (atau MOSFET kuasa) dalam keadaan "ON" tepu dan "OFF" cutoff.

Pengawal selia Penukaran Buck

Siri LM2596x daripada SLKOR Semikonduktor menyediakan penukar buck DC/DC berkecekapan tinggi, menjadikannya penyelesaian padat untuk aplikasi yang memerlukan penukaran kuasa yang cekap, seperti reka bentuk automotif dan perindustrian. LM2596x menyepadukan pengayun frekuensi tetap dan modul pampasan frekuensi.

Kesederhanaan reka bentuknya memerlukan komponen luaran yang minimum. Cip ini juga menampilkan pemboleh terbina dalam dengan histerisis, perlindungan lebih suhu, perlindungan arus lebih dan perlindungan arus lebih sekunder. Semasa kejadian arus lampau sekunder, cip mengurangkan kekerapan operasi daripada 150 kHz kepada 50 kHz. Contohnya ialah pengatur pensuisan buck LM2596S-ADJ (Rajah 1).

Rajah 1: LM2596S-ADJ pengatur pensuisan buck memberikan voltan keluaran yang stabil. (Kredit imej: SLKOR Semikonduktor)

Pengatur pensuisan buck LM2596SX-12 (Rajah 2) ialah penukar PWM DC/DC frekuensi tetap 150 kHz. Ia menawarkan keupayaan pemacu arus keluaran 3A dengan kecekapan tinggi, riak rendah dan peraturan talian/beban yang sangat baik. Menggunakan modulasi PWM, cip menyokong julat kitaran tugas linear 0–100%.

Peranti ini bukan sahaja memberikan tindak balas sementara yang sangat baik tetapi juga menduduki kawasan PCB yang minimum. Pakej padat dan ketumpatan kuasa tinggi menjadikannya sesuai untuk paparan LCD, TV, bingkai foto digital, kotak atas set, modem, peranti telekomunikasi dan peralatan rangkaian.

Rajah 2: LM2596SX-12 pengatur pensuisan buck memenuhi keperluan voltan rendah. (Kredit imej: SLKOR Semikonduktor)

Tingkatkan Pengawal Selia Pensuisan

SL2733 ialah penukar rangsangan DC/DC yang direka untuk menyampaikan arus malar yang tepat untuk memacu berbilang LED. Dengan frekuensi pensuisan 1 MHz tetap, SL2733 boleh dipasangkan dengan kapasitor dan induktor seramik luaran yang kecil. Arus keluaran boleh laras melalui perintang luaran (R1), membolehkan peranti memacu berbilang LED secara bersiri. SL2733 sesuai untuk memandu LED yang sama, menyokong sehingga sembilan LED putih secara bersiri atau voltan pemacu maksimum 32 V. Kecerahan LED boleh dilaraskan menggunakan voltan DC, isyarat logik atau isyarat modulasi lebar nadi (PWM). Pin penutupan (SHDW) membolehkan peranti beroperasi dalam mod pemadaman kuasa arus senyap rendah. Selain perlindungan haba dan pengehadan arus beban lampau, cip memasuki mod kuasa ultra rendah semasa kerosakan litar terbuka LED. Ia ditempatkan dalam pakej SOT23-5 padat.

Kecil Lebih Baik

Menggunakan SL2188 mengurangkan bilangan komponen luaran. Peranti ini menyokong komponen luaran yang padat manakala ciri permulaan lembutnya meminimumkan arus masuk. Ia mengendalikan pelbagai beban arus dan menyepadukan MOSFET kuasa yang mampu menyokong arus pensuisan puncak melebihi 1 A, dengan voltan keluaran sehingga 3.6 V. Reka bentuk serba boleh, berkuasa tinggi dan padat ini sesuai untuk produk bateri litium sel tunggal, termasuk sistem bateri alkali dua dan tiga sel, NiMH atau NiCd. Tingkatkan penukar seperti SL2188 sesuai untuk peranti wayarles, aksesori permainan, peranti perubatan peribadi dan pemain media mudah alih. Kemajuan teknologi yang pesat terus memacu faktor bentuk yang lebih kecil. Berbanding dengan SOP-J8, SL23 yang dibungkus SOT2188 dengan ketara mengurangkan kawasan PCB yang diperlukan.

Rajah 3: Apabila reka bentuk komponen mengecut, pakej kecil (cth, SOT23) menjadi penting. (Kredit imej: SLKOR Semikonduktor)

Memaksimumkan Kecekapan Sambil Mengurangkan Penggunaan Kuasa

Permintaan untuk pengecilan kekal sebagai penggerak, di samping keperluan untuk mengekalkan kebolehpercayaan dan kecekapan kuasa. Pengatur pensuisan buck SY8120B (Rajah 4) menawarkan reka bentuk padat dengan output boleh laras dan penghantaran kuasa yang boleh dipercayai.

Rajah 4: SY8120B ialah pengawal selia pensuisan wang yang menyalurkan kuasa dengan pasti dalam reka bentuk yang lebih kecil dan lebih padat. (Kredit imej: SLKOR Semikonduktor)

Sesetengah mungkin menganggap pengecilan mengorbankan keupayaan beban atau penghantaran kuasa yang boleh dipercayai, tetapi ini tidak berlaku. SY8120B mencapai kecekapan penukaran yang tinggi sambil mengurangkan penggunaan kuasa (Rajah 5). Dengan menyediakan arus siap sedia yang rendah, peranti berkuasa bateri meminimumkan cabutan kuasa keadaan melahu. Selain itu, kawalan tepat masa yang berterusan membolehkan operasi beban ringan yang cekap.

 
Rajah 5: Pereka bentuk mencari penukar wang DC/DC berkecekapan tinggi yang menyampaikan kuasa dengan pasti. (Kredit imej: SLKOR Semikonduktor)

Penukar Flyback untuk Aplikasi AC/DC dan DC/DC

Penukar flyback ialah topologi buck-boost yang menggabungkan transformer flyback. Ia sesuai untuk penukaran AC/DC dan DC/DC, menyediakan pengasingan elektrik antara input dan output. Ia juga menawarkan pendaraban nisbah voltan dan faedah pengasingan. Penukar kuasa terpencil menggunakan dua skim kawalan: kawalan mod voltan dan kawalan mod semasa. Untuk operasi yang stabil, kawalan mod semasa biasanya diutamakan.

Penukar DC/DC Buck-Boost

Penukar buck-boost ialah penukar DC/DC klasik yang magnitud voltan keluarannya boleh lebih tinggi atau lebih rendah daripada voltan masukan. Ia juga boleh menghasilkan voltan negatif. Sama seperti penukar flyback, ia menggunakan induktor tunggal dan bukannya pengubah. Khususnya, penukar buck-boost terdiri daripada dua topologi berbeza yang mampu menjana voltan keluaran dari atas voltan masukan ke sifar. Bekalan kuasa DC/DC, kadangkala dipanggil "pencincang", termasuk litar penambah wang yang berfungsi sama ada sebagai penukar rangsangan atau wang bergantung pada kitaran tugas.

Kesimpulan

Penukaran kuasa kecekapan tinggi dalam reka bentuk automotif dan perindustrian moden bergantung pada pengawal selia pensuisan. Apabila reka bentuk berkembang semakin padat, permintaan untuk peranti serba boleh, kecekapan tinggi yang mampu mengekalkan tahap kuasa yang stabil tidak pernah lebih besar. Walaupun pengawal selia pensuisan boleh dirujuk dengan pelbagai nama—SMPS, pengawal selia pensuisan DC/DC, penukar, atau pengawal selia—SLKOR menawarkan pelbagai penyelesaian padat untuk aplikasi yang memerlukan penukaran kuasa yang cekap.

Pengawal selia pensuisan memegang nilai penting dalam reka bentuk sistem elektronik, menyediakan penukaran kuasa yang stabil dan cekap dengan pengecilan dan pelbagai fungsi. Mereka diterima pakai secara meluas dalam pelbagai bidang. Melalui artikel ini, kami telah mendapat pemahaman yang lebih mendalam tentang konsep asas dan jenis pengawal selia pensuisan, perbezaan antara pengawal selia linear dan SMPS, dan SLKORproduk pengawal selia pensuisan berkecekapan tinggi dan aplikasinya. 

Apakah pengalaman atau soalan anda mengenai menukar reka bentuk dan aplikasi pengawal selia? Kongsi pendapat anda dalam komen!