電源回路は、すべての電気および電子回路フクロウ回路または機械、コンピューターなどの負荷に電力を供給するため。これらのさまざまな負荷には、さまざまな範囲と特性でさまざまな形式の電力が必要です。そのため、さまざまな電力変換器を使用して、電力を目的の形式に変換します。基本的に、さまざまな負荷が、SMPS（スイッチモード電源）、AC電源、ACからDCへの電源、プログラム可能な電源、高電圧などのさまざまなタイプの電源で機能します。電源＆無停電電源装置。

スイッチモード電源

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SMPS（スイッチモード電源）とは何ですか？

SMPSは、電源がスイッチングレギュレータに含まれている場合、電力をある形式から必要な特性を持つ別の形式に変換することをスイッチモード電源と呼びます。この電源は、DC i / p電圧または非安定化ACから安定化DCo / p電圧を達成するために使用されます。

SMPS

SMPSは他の電源と同様に複雑な回路であり、電源から負荷に供給します。 MPSは、電力を消費するさまざまな電気および電子機器や、電子プロジェクトの設計にとって非常に重要です。

SMPSのトポロジー

SMPSのトポロジーは、AC-DCコンバーター、DC-DCコンバーター、フォワードコンバーター、フライバックコンバーターなどのさまざまなタイプに分類されます。

スイッチモード電源の動作原理

スイッチモード電源トポロジの動作については、以下で説明します。

DC-DCコンバータSMPSの動作

この電源では、高電圧DC電力がDC電源から直接取得されます。次に、この高電圧DC電力は、通常15KHz〜5KHzの範囲で切り替えられます。そして、50Hzの降圧トランスユニットに供給されます。このトランスのo / pは整流器に供給、これらの整流されたo / p電力は負荷のソースとして使用され、発振器のオン時間が制御され、閉ループレギュレータが形成されます。

DC-DCコンバータSMPS

スイッチング電源のo / pは、以下を使用して調整されます。パルス幅変調上記の回路に示すように、スイッチはPWM発振器によって駆動され、変圧器に電力が供給されると間接的に降圧変圧器が制御されます。したがって、このo / p電圧とPWM信号は互いに反比例するため、o / pはパルス幅変調によって制御されます。デューティサイクルが50％の場合、最大電力はトランスを介して転送され、デューティサイクルが低下すると、消費電力が減少するため、トランスの電力も低下します。

AC-DCコンバータSMPSの動作

このタイプのSMPSにはACi / pがあり、整流器とフィルターを使用してDCに変換されます。この調整されていないDC電圧は、力率補正影響を受ける回路。これは、電圧のピーク付近で、整流器が非常に高い周波数のエネルギーを持つ短い電流パルスを引き込み、力率に影響を与えて減少させるためです。

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AC-DCコンバータSMPS

これは、上記のコンバーターとほぼ関係がありますが、DC電源の代わりに、ここではAC i / pを使用しました。したがって、整流器とフィルタを組み合わせたこのブロック図は、ACをDCに変換するために使用され、スイッチング動作はパワーMOSFETアンプを使用して行われます。ザ・ MOSFETトランジスタ低オン抵抗を消費し、大電流に耐えることができます。スイッチングの周波数は、通常の人間に対して低く（20KHz以上）維持する必要があるように選択され、スイッチングの動作は、PWM発振器を使用したフィードバックによって制御されます。

この場合も、このAC電圧は変圧器のo / p 上の図に示すように、電圧レベルを上げたり下げたりします。次に、この変圧器のo / pは、o / pフィルターと整流器を使用して整流および平滑化されます。 o / p電圧は、基準電圧に例えることにより、フィードバック回路によって制御されます。

フライバックコンバータSMPSの動作

o / p電力が非常に低い（100W未満）SMPS回路は、フライバックコンバータSMPSと呼ばれます。このタイプのSMPSは、他のSMPS回路と比較して非常に低く単純な回路です。このタイプのSMPSは、低電力アプリケーションに使用されます。

フライバックコンバータタイプSMPS

一定の大きさの調整されていないi / p電圧は、MOSFETを使用して高速に切り替えることにより、好ましいo / p電圧に変更されます。スイッチングの周波数は、約100kHzです。変圧器を使用することにより、電圧絶縁を実現できます。スイッチの動作は、実用的なフライバックコンバータを実行しながらPWMを使用して制御できます。

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フライバックトランスは、通常のトランスとは異なる特性を示します。フライバックトランスには、磁気結合インダクタとして機能する2つの巻線が含まれています。この変圧器のo / pは、コンデンサを介して供給され、フィルタリングおよび整流用のダイオード。上図に示すように、SMPSのo / pはフィルタコンデンサ両端の電圧と見なすことができます。

フォワードコンバータタイプSMPS動作

このタイプのSMPSは、フライバックコンバータタイプのSMPSとほぼ同じです。ただし、このタイプのSMPSでは、変圧器の2次巻線のo / pに制御装置を接続して、スイッチを制御します。フライバックコンバータと比較すると、フィルタリングおよび整流回路は複雑です。

フォワードコンバータタイプSMPS

これは、スケーリングとアイソレーションに使用されるトランスとともに、DC-DCバックコンバータとも呼ばれます。「D1」ダイオードと「C」コンデンサに加えて、インダクタLとダイオードDがo / pの端に接続されています。「S」スイッチがオンになると、i / pはトランスの一次巻線に与えられます。したがって、スケーリングされた電圧がトランスの2次巻線で生成されます。

したがって、D1ダイオードは順方向にバイアスされ、スケーリングされた電圧がLPFを通過して、負荷に進みます。スイッチSをONにすると、巻線を流れる電流はゼロになりますが、誘導性フィルタと負荷を流れる電流はすぐには変更できず、コースティングダイオードD2によってこの電流にレーンが提供されます。フィルタインダクタを使用することにより、D2ダイオードの両端に必要な電圧と、誘導フィルタでの電流の安定性を維持するために必要な電磁力を維持します。電流がo / p電圧に逆らって低下している場合でも、大きな容量性フィルターの存在により、ほぼ一定のo / p電圧が維持されます。これは、100 W〜200Wの電力範囲のさまざまなスイッチングアプリケーションに定期的に使用されます。

これはすべてについてですスイッチモード電源そして、バックコンバーター、バックブーストコンバーター自励発振フライバックコンバーター、ブーストコンバーター、Cuk、Sepic、ブーストバックを含むそのタイプ。ただし、この記事では、AC-DCコンバーター、DC-DCコンバーター、フォワードおよびフライバックコンバーターのいくつかのタイプのSMPSについて説明します。さらに、SMPSの種類に関する情報は、以下のコメントセクションにコメントを寄せて、自由にフィードバックを提供してください。