منبع تغذیه سوئیچینگ چیست ؟
یک منبع تغذیه سوئیچینگ یک منبع تغذیهٔ الکترونیکی است که شامل یک تنظیم‌کنندهٔ جریان برای داشتن کارایی خیلی بالا در هنگام تغییر توان الکتریکی است. مانند سایر منابع تغذیه، یک SMPS توان را از یک منبع به یک مقصد (مصرف‌کننده) هم‌زمان با تغییر مشخصه‌های ولتاژ و جریان تبدیل می‌کند.
کاربرد SMPS چیست ؟
SMPS معمولاً برای تأمین ولتاژی ثابت به کار گرفته می‌شود. برخلاف منابع تغذیه خطی، در این منابع، ترانزیستوری که نقش کلید را به عهده دارد با فرکانسی حدود ۵۰ کیلو هرتز (یا بیشتر) قطع و وصل می‌شود، که این خود سبب کاهش تلفات ترانزیستور می‌گردد. نسبت ولتاژ خروجی به ورودی را می‌توان با تغییر نسبت زمان روشن بودن به زمان خاموش بودن ترانزیستور تعیین کرد.
در یک منبع تغذیه خطی برای دستیابی به ولتاژ دلخواه باید قسمتی از ولتاژ ورودی روی ترانزیستور افت کرده و تلف شود. بازده بالا مزیت اصلی یک منبع تغذیه سوئیچینگ است. هنگامی که بازده بالاتر، ابعاد کوچک‌تر و وزن کمتر مد نظر باشد منابع تغذیه سوئیچینگ جایگزین منابع تغذیه خطی می‌شوند. منابع تغذیه سوئیچینگ پیچیده‌تر هستند و اگر جریان ورودی به آن‌ها به خوبی فیلتر نشود می‌تواند نویز ایجاد کند.
مهمترین مزیت یک منبع تغذیه سوییچینگ :
مهمترین مزیت یک منبع تغذیه سوییچینگ بازده بالای آن است. از آنجایی که ترانزیستور سوییچینگ فقط در ناحیه قطع و اشباع کار می‌کند (در حالت قطع جریان عبوری از آن ناچیز بوده و در حالت اشباع هم افت ولتاژ روی آن کم است) بنابراین توان مصرفی آن ناچیز است که این سبب بالا رفتن بازده منبع تغذیه می‌گردد. سایر مزایای آن عبارتند از حجم و وزن کمتر (به دلیل حذف ترانسفورماتور فرکانس پایین که وزن بالایی دارد) و گرمای ایجاد شده کمتر (به دلیل بازده بالاتر). معایب آن عبارتند از پیچیدگی زیاد و امکان تداخل الکترومغناطیسی و همچنین ایجاد موجک (ریپل) در فرکانس سوییچینگ و هارمونیک‌های آن.
نوع ارزان قیمت این گونه منابع می‌تواند نویز الکتریکی حاصل از سوییچینگ را وارد شبکه برق شهری نماید که این سبب بروز تداخل با سایر دستگاه‌های صوتی و تصویری که به همان فاز وصل شده‌اند، می‌گردد. منابع تغذیه سوییچینگ فاقد تصحیح ضریب توان نیز ممکن است اعوجاج هارمونیک ایجاد نماید.
مزایا و معایب منبع تغذیة سوئیچینگ :
محاسن منابع تغذیة سوئیچینگ:
به‌طور کلی می‌توان برخی از مزایای منابع تغذیه سوئیچینگ را به صورت زیر تشریح کرد:
۱- راندمان بالا: بازده منابع تغذیه سوئیچینگ بین %۷۰ تا %۹۶ است. در منابع تغذیة سوئیچینگ عنصر کنترل (سوئیچینگ) در حالت اشباع و قطع کار می کند و توان تلفاتی پایینی دارد، در حالی که در منابع تغذیة خطی عنصر کنترل در حالت فعال کار می کند و توان تلفاتی بالائی دارد.
۲- ابعاد کوچک ترانس: در منابع تغذیة خطی ترانس در فرکانس ۵۰ هرتز برق شهر کار می‌کند. بر این اساس انرژی نسبتاً زیاد در تعداد دفعات کم به خروجی منتقل می شود. در حالی که در منبع تغذیة سوئیچینگ با افزایش فرکانس، بسته های انرژی کوچک تری در تعداد دفعات بیشتری منتقل می گردد.
۳- سبک بودن منبع تغذیه: بیشتر وزن یک منبع به ترانس آن بستگی دارد. حال اگر ترانس کوچک باشد این منبع سبک خواهد شد.
۴- کاملاً فشرده: منابع تغذیه سوئیچینگ را می توان در بسته بندی های کاملاً فشرده قرار داد، چون اتلاف حرارتی کمی دارند.
۵- ورودی با محدودة دینامیکی زیاد:ولتاژ ورودی می تواند در محدودة وسیعی تغییر کند در حالی که ولتاژ خروجی ثابت باقی بماند.
۶- زمان نگهداری بیش از پنج میلی ثانیه: در منابع تغذیة سوئیچینگ زمان نگهداری بیشتر از منابع تغذیة خطی است. دلیل آن ولتاژ dc بالایی است که در خازن ورودی ذخیره می شود. از آنجائی که انرژی ذخیره شده در خازن با مربع ولتاژ رابطه دارد به همین دلیل منبع سوئیچینگ زمان نگهداری بیشتری دارد.
معایب منابع تغذیة سوئیچینگ:
۱- در ترانس علاوه بر تشعشع، تلفات افزایش یافته و با افزایش تلفات در ترانس، بازده آن کاهش می یابد: الف) مستقیم که از طریق سیم های ارتباطی انتشار می یابد. ب) غیرمستقیم که از طریق محیط، ارتباط برقرار می شود.
۲- نیاز به حفاظت در مقابل اضافه بار: در منابع تغذیة خطی و یا غیرخطی از اتصالات P-N بسیار استفاده می شود. هنگامی که از یک پیوند P-N جریان DC عبور می دهیم بیش تر جریان DC از نقاط تخت عبور می کند. حال اگر جریان بیش از حد قابل تحمل پیوند باشد پیش از آن که پیوند اتصال کوتاه شود، در اثر گرم شدن پیوند سیم ارتباطی آن که با جوش اولتراسوند وصل شده جدا خواهد شد.
۳- با قطع شدن فیدبک در منابع تغذیة خطی افزایش ولتاژ وجود ندارد. در حالی که در منابع تغذیة سوئیچینگ با قطع شدن فیدبک، قسمت کنترلی ولتاژ خروجی را صفر می بیند و لذا برای افزایش ولتاژ انرژی بیش تری را به خروجی منتقل می کند. زیرا قسمت کنترلی، کاهش ولتاژ را در اثر افزایش بار می داند. انتقال انرژی بیش تر به خروجی سبب افزایش ولتاژ خروجی می شود تا جایی که منجر به سوختن عناصر مدار می شود.
۴- جریان های یورشی زیاد: جریان های یورشی به جریان هایی گفته می شود که در لحظة اول بعد از وصل شدن منبع تغذیه به علت شارژ نبودن خازن های مدار از ورودی دریافت می شود.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.