Funktionsprinzip des Schaltens von TransistorenfürSchaltnetzteile
Streng genommen ist der Prozess, einen Transistor vom leitenden in den gesperrten Zustand zu schalten, sehr komplex, aber wenn wir sein Funktionsprinzip analysieren, vereinfachen wir normalerweise zunächst einige weniger wichtige Probleme. Wenn beispielsweise eine Netzschalterröhre ein- oder ausgeschaltet wird, betrachten wir sie als einen idealen Schalter, der nur in zwei Zuständen arbeitet: ein oder aus. Doch in Wirklichkeit sind sowohl das Leiten als auch das Ausschalten des Schalttransistors sehr komplexe Prozesse. Zusätzlich zum Leiten oder Ausschalten gibt es ein weiteres Problem, das bei hohen Frequenzen nicht ignoriert werden kann, nämlich den Arbeitsprozess des Schalttransistors vom Sperrbereich zum Verstärkungsbereich und dann vom Verstärkungsbereich zum Sättigungsbereich, wenn er leitet. Dieser Arbeitsprozess erfordert die Verwendung von Differentialgleichungen zur Lösung, und ich möchte ihn Ihnen hier nicht zu kompliziert vorstellen.
Einfach ausgedrückt dauert es eine Weile, bis sich die Netzschalterröhre ein- und ausschaltet. Im Allgemeinen wird die Leitungszeit ton der Schaltröhre einfach in eine Leitungsverzögerungszeit td und eine Leitungsanstiegszeit tr unterteilt, während die Abschaltzeit toff der Schaltröhre in eine Abschaltverzögerungszeit tstg (oder Abschaltspeicherzeit) und eine Abschaltabfallzeit tf unterteilt wird.
Schaltnetzteile haben Arbeitszyklen und aufgrund der Ausgangsspannung muss der filternde Energiespeicherkondensator aufgeladen werden. Da der Ladestrom groß ist, ist die Last hoch (oder gleichbedeutend mit einem Lastkurzschluss), daher müssen allgemeine Schaltnetzteile Sanftanlaufmaßnahmen ergreifen. Am Anfang ist der Arbeitszyklus klein und tendiert dann allmählich zum Normalzustand, das heißt, die Ausgangsleistung ist am Anfang klein und steigt dann allmählich an. Zu Beginn ist die Arbeitsspannung relativ niedrig und steigt dann allmählich auf den Normalwert an.
Streng genommen arbeiten Schaltnetzteile immer in einem instabilen Zustand und die Stabilität ist nur relativ. Der Spannungsstabilisierungsprozess eines Schaltnetzteils läuft beispielsweise wie folgt ab: Wenn die Ausgangsspannung ansteigt, gibt die Abtastschaltung nach der Abtastung und dem Vergleich ein Fehlersignal an die Pulsweitenmodulationsschaltung aus, wodurch das Tastverhältnis und damit die Ausgangsspannung verringert werden. Nachdem die Ausgangsspannung nach der Abtastung und dem Vergleich abnimmt, gibt die Abtastschaltung ein Fehlersignal an die Pulsweitenmodulationsschaltung aus, um das Tastverhältnis zu erhöhen und dadurch die Ausgangsspannung zu erhöhen. Dieser Zyklus wiederholt sich und die Ausgangsspannung des Schaltnetzteils schwankt immer um die Durchschnittsspannung mit einer bestimmten Frequenz. Die sogenannte Spannungsstabilisierung besteht lediglich darin, dass die durchschnittliche Ausgangsspannung relativ stabil ist.
Der durch die Primärspule des Schalttransformators fließende Strom hat keinen stabilen Wert, normalerweise eine Sägezahnwelle, und der gleichgerichtete Ausgangsstrom ist derselbe. Der Konstantstrombetrieb von LEDs bezieht sich im Allgemeinen auf den stabilen Ausgangsstrom des Filters nach der Filterung, der sich auch auf den Durchschnittswert bezieht. Der Eingangsstrom des Filters ist normalerweise eine Sägezahnwelle.
