ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์สื่อสารคอมพิวเตอร์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานหรืออุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการแหล่งจ่ายไฟที่เสถียรเป็นหนึ่งในข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการทำงานของระบบที่เชื่อถือได้ ในแอพพลิเคชั่นเหล่านี้วิธีการควบคุมแรงดันเอาท์พุทและกระแสไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ DC เป็นปัญหาที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบแหล่งจ่ายไฟกลยุทธ์การควบคุมและการเลือกส่วนประกอบ
1. ความเสถียรของแรงดันเอาต์พุตและกระแสไฟฟ้า
ก่อนอื่นพารามิเตอร์คีย์สองตัวของแหล่งจ่ายไฟ DC คือแรงดันเอาต์พุตและกระแสเอาต์พุต แรงดันเอาต์พุตคือแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายโดยแหล่งจ่ายไฟไปยังโหลดและกระแสเอาต์พุตคือกระแสไฟฟ้าดูดซับจากแหล่งจ่ายไฟ ในแง่ของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและกระแสที่เสถียรความท้าทายหลักคือวิธีการตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าและกระแสสามารถรักษาได้ภายในช่วงที่กำหนดเมื่อโหลดเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุตผันผวนหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
1.1 การควบคุมแรงดันเอาต์พุต
ตัวควบคุมเชิงเส้นและตัวควบคุมการสลับเป็นเทคโนโลยีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กันมากที่สุด แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นบรรลุเสถียรภาพของแรงดันเอาต์พุตโดยการปรับสถานะการทำงานขององค์ประกอบการส่งสัญญาณ (เช่นทรานซิสเตอร์) แม้ว่าวิธีนี้จะง่ายและสามารถให้เอาต์พุตเสียงรบกวนต่ำได้ แต่ก็มีประสิทธิภาพน้อยกว่าเนื่องจากพลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่ถูกแปลงเป็นความร้อน ดังนั้นในแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นควรหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปผ่านการออกแบบการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ
ในทางตรงกันข้ามการสลับแหล่งจ่ายไฟ (เช่นตัวแปลง DC-DC) ใช้สวิตช์และตัวกรองเพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุตอย่างมีประสิทธิภาพ ตัวแปลง DC-DC สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตโดยการเปลี่ยนความถี่การสลับและรอบการทำงานตามแรงดันไฟฟ้าอินพุตและข้อกำหนดเอาต์พุตและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น
1.2 การควบคุมกระแสเอาต์พุต
กฎระเบียบของกระแสไฟฟ้าที่ส่งออกโดยแหล่งจ่ายไฟมักขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของโหลด ในการสลับแหล่งจ่ายไฟกระแสเอาต์พุตจะถูกควบคุมทางอ้อมโดยระบบควบคุมผ่าน PWM (การปรับความกว้างพัลส์) เพื่อปรับเวลาของหลอดสวิตช์ ในแหล่งจ่ายไฟขั้นสูงบางอย่างจะมีการเพิ่มกลไกการตอบรับในปัจจุบัน เมื่อโหลดกระแสโหลดระบบสามารถตอบกลับและปรับเอาท์พุทได้ทันทีเพื่อให้แน่ใจว่ากระแสอยู่ในช่วงที่ปลอดภัย
2. DC-DC Converter: การแปลงแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ
DC-DC Converter เป็นอุปกรณ์จ่ายไฟที่ใช้กันทั่วไปในการแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุตคงที่เป็นแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการ ใช้การทำงานของโหมดสวิตช์เพื่อให้การแปลงแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูง ข้อได้เปรียบที่สำคัญของตัวแปลง DC-DC คือประสิทธิภาพสูง (โดยปกติจะมากกว่า 80%) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่มีกระแสไฟฟ้าสูงและสูง มันสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทพื้นฐาน: Boost, Buck และ Buck-Boost ตัวแปลง DC-DC ประเภทต่าง ๆ สามารถเลือกได้ตามข้อกำหนดของแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน
ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยหลายตัวแปลง DC-DC ได้กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญในการให้แรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำและความเสถียรในปัจจุบันและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์พกพาเช่นโทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อป
3. AC เป็น DC Converter: การแปลงจาก AC เป็น DC
ตัวแปลง AC เป็น DC หรือที่เรียกว่าวงจรเรียงกระแสเป็นอุปกรณ์ที่แปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) ตัวแปลง AC-DC ทั่วไปรวมถึงวงจรวงจรเรียงกระแสบริดจ์และอุปกรณ์จ่ายไฟโหมดสวิตช์ ผ่านกระบวนการแก้ไขรูปคลื่นของแหล่งจ่ายไฟ AC จะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้า DC และเสียงรบกวนความถี่สูงจะถูกกำจัดโดยตัวกรองเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้า DC ที่ราบรื่น
อะแดปเตอร์ AC-DC มักจะใช้เพื่อให้พลังงาน DC ที่มั่นคงสำหรับเครื่องใช้ในครัวเรือนและอุปกรณ์พกพา ตัวอย่างเช่นอะแดปเตอร์พลังงานของแล็ปท็อปเป็นอะแดปเตอร์ AC-DC ทั่วไป มันแปลงพลังงาน AC เป็นแรงดันไฟฟ้า DC ที่ต้องการโดยอุปกรณ์และให้เอาต์พุตปัจจุบันที่ต้องการ
4. กลไกการควบคุมของแหล่งจ่ายไฟ DC
ในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟ DC ที่ทันสมัยกลไกการควบคุมทั่วไป ได้แก่ :
การควบคุมข้อเสนอแนะแรงดันไฟฟ้า: โดยการตรวจจับความแตกต่างระหว่างแรงดันเอาต์พุตและค่าที่ตั้งค่าวงจรควบคุมจะถูกปรับโดยอัตโนมัติเพื่อให้แรงดันเอาต์พุตมีเสถียรภาพ
ระเบียบข้อเสนอแนะในปัจจุบัน: เมื่อกระแสโหลดเพิ่มขึ้นวงจรควบคุมจะเพิ่มเอาต์พุตปัจจุบันและในทางกลับกัน
อัลกอริทึมการควบคุม PID: แหล่งจ่ายไฟที่มีความแม่นยำสูงบางตัวใช้อัลกอริทึมการควบคุม PID (สัดส่วน-อินเตอร์เลกัล--แตกต่าง) อัลกอริทึมเพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่แม่นยำยิ่งขึ้นเพื่อลดความผันผวน
5. บทบาทของผู้ผลิตแหล่งจ่ายไฟ DC
ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีอุตสาหกรรมผู้ผลิตแหล่งจ่ายไฟ DC (ผู้ผลิตแหล่งจ่ายไฟ DC) ยังคงสร้างสรรค์และปรับปรุงการออกแบบผลิตภัณฑ์แหล่งจ่ายไฟเพื่อให้โซลูชั่นที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้มากขึ้น ผู้ผลิตแหล่งจ่ายไฟ DC ชั้นนำระดับโลกเช่นเทคโนโลยีคีย์ซัท, TDK-Lambda, Meanwell ฯลฯ จัดหาอุปกรณ์แหล่งจ่ายไฟที่มีประสิทธิภาพสูงหลากหลายรวมถึงตัวแปลง DC-DC อะแดปเตอร์ AC-DC ฯลฯ พวกเขาใช้เทคโนโลยีการจัดการพลังงานขั้นสูง
กฎระเบียบที่มั่นคงของแรงดันเอาต์พุตและกระแสไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ DC เป็นพื้นฐานสำหรับการรับรองการทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของอุปกรณ์ไฟฟ้า ไม่ว่าจะผ่านแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นแหล่งจ่ายไฟสลับหรือตัวแปลง DC-DC กุญแจสำคัญในการควบคุมความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและกระแสในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟอย่างมีประสิทธิภาพ