یک منبع تغذیه سوئیچینگ ، یک منبع تغذیهٔ الکترونیکی است که شامل یک تنظیم‌کنندهٔ جریان برای داشتن کارآیی خیلی بالا در هنگام تغییر توان الکتریکی است . بازدهی بالا مزیت اصلی یک منبع تغذیه سوئیچینگ است . منبع تغذیه سوئیچینگ نسبت به منبع تغذیه خطی پیچیده تر هستند و اگر جریان ورودی به آنها به خوبی فیلتر نشود می تواند نویز ایجاد کند.
در این نوع منابع تغذیه, تغییر توان الکتریکی از طریق تغییر سطح ولتاژ و یا تبدیل AC به DC،DC به DC و DC به AC و یا AC به AC میسر می شود.

اینکه از چه نوع منبع تغذیه‌ای (خطی یا سوئیچینگ) در یک طراحی خاص استفاده کنیم، به نیاز طرح بستگی دارد. بنابراین برای انتخاب مناسب‌ترین و بهترین منبع تغذیه ، در نظر گرفتن مشخصات الکتریکی مدار و هزینه تمام شده آن ضروری است.

در ادامه با مزیت ها ، معایب و کاربرد منبع تغذیه خطی و سوئیچینگ بیشتر آشنا می شوید .





منبع تغذیه خطی ( مزیت ها )
یکی از ساده ترین انواع منبع تغذیه، رگولاتورهای خطی(Linear Regulator) هستند. سیستم کلی این رگولاتورها با استفاده از یک ترانزیستور و یک سیستم کنترلی برای تثبیت ولتاز خروجی قابل پیاده سازی است.
اولین مزیت منبع تغدیه خطی عملکرد آن می باشد که در حالت سکون کار میکند این بدین معناست که بر‌خلاف منبع تغذیه سوئیچینگ مدام قطع و وصل نشده و این مزیت باعث می شود نویز الکتریکی خیلی کمی در خروجی‌شان داشته باشند . دومین مزیت آن در به‌صرفه بودن هزینه استفاده از منبع تغذیه خطی برای توان های زیر 10 وات، نسبت به منبع تغذیه سوئیچینگ است.


منبع تغذیه خطی ( معایب)

از عیب‌های منبع تغذیه خطی، میتوان به محدودیت تنوعی آنها اشاره کرد.این بدین معناست که همه منبع تغذیه های خطی از نوع stepdown  میباشد. یعنی باید حداقل ورودی یک منبع تغذیه خطی 2 الی 3 ولت بیشتر از خروجی آن باشد. و به خاطر همین مسئله ترانسفورماتور و عمل یکسوسازی و فیلترینگ باید قبل از منبغ تغذیه قرار بگیرند، و این باعث بالا رفتن حجم و هزینه منبع تغذیه خطی میشود. چراکه برق شهری دارای فرکانس 50-60 هرتز بوده و در نتیجه فرکانس کاری و المان های قبل از منبع تغذیه، مخصوصاً ترانس 50-60 هرتز بوده و این باعث بزرگتر شدن حجم و سایز ترانس ورودی میشود.


یکی دیگر از عیب های مهم منبع تغذیه خطی به بازدهی آنها میتوان اشاره کرد.کاربرد های عمومی منبع تغذیه خطی دارای بازده 30 الی 60 درصد بوده و این یعنی به ازای هر ولتی که به بار تحویل داده میشود، بیشتر از یک وات توان در خود منبع تغذیه تلف میشود. همانطور که میدانیم در منبع تغذیه خطی یک ترانزیستور به اسم ترانزیستور مسیر، بین ورودی و خروجی قرار میگیرد و این، تلفات ناشی از ترانزیستور مسیر میباشد. یعنی ترانزیستور مسیر، این توان را به صورت گرما تلف می کند و مقدار  این تلفات وقتی ورودی رگولاتور بین حداقل و حداکثر مقدار خود تغیر می کند، بیشتر نیز میشود. در نتیجه این اتلاف بیشتر توان، حرارت بیشتری در ترانزیستور بوجود می آورد و باعث نصب گرما گیر های بزرگتری بر روی ترانزیستور مسیر میشود.


منبع تغذیه خطی ( کاربرد )


منبع تغذیه خطی معمولاً در جاهایی که توان کمتر مورد نیاز میباشد و همچنین در جاهایی که استفاده از منبع تغذیه در حالت سکون ضروری میباشد، مورد استفاده قرار میگیرند. منبع تغذیه خطی از خروجی صافتری  نسبت به منبع تغذیه سوئیچینگ برخوردار هستند بنابراین در جاهایی که نیاز به یک ولتاژ خیلی صاف داشته باشیم از منبع تغذیه خطی استفاده می کنند.

منبع تغذیه سوئیچینگ

منبع تغذیه سوئیچینگ نسبت به خطی مزایای بیشتری دارد و از معایب آن کاسته شده .
اول از همه بازدهی منبع تغذیه سوئیچینگ بین 68 الی 90 درصد بوده و این مزیت مستقل از ولتاژ ورودی منبع تغذیه میباشد.این امر باعث کاهش سایز و حجم قطعات و همچنین کاهش گرماگیر‌ها شده، و در نتیجه باعث کاهش هزینه ها میشود.

عملکرد ترانزیستور های قدرت فقط در ناحیه اشباع و قطع بوده و در نتیحه از نظر تئوری هیچ توانی روی این ترانزیستور‌ها تلف نمیشود، و این یعنی ترانزیستور ها عمده توان را به بار تحویل داده و نیازی برای بسته بندی کردن گران قیمت این ترانزیستور‌ها نیست. و از آنجایی که ولتاژ ورودی در منبع تغدیه سوئیچینگ به ولتاژ AC تبدیل میشود و سپس در یک المان مغناطیسی قرار میگیرد. با اضافه کردن سیم‌پیچ های متعدد به المان مغناطیسی میتوان خروجی های متعددی داشته باشیم.
ولتاژ ورودی در منبع سوئیچینگ میتواند بیشتر و یا حتی کمتر از ولتاژ خروجی باشد. و آخرین مزیت منبع تغذیه‌های سوئیچینگ نسبت به منبع تغذیه های خطی در اندازه و حجم کوچکتر و کمتر بودن هزینه  در توان های بالاتر میباشد. چون که فرکانس کاری منبع تغذیه سوئیچینگ خیلی بیشتر از 50-60 هرتز بوده و در نتیجه المان‌های مغناطیسی و ظرفیت ها که برای ذخیره انرژی مورد استفاده قرار میگیرند، خیلی کوچکتر خواهد بود و این مزیت نیز به نوبت خود در توان های بالاتر هم از لحاظ قیمت تمام شده و هم از لحاظ حجم دارای اهمیت بالایی میباشد.


منبع تغذیه سوئیچینگ ( معایب )

عیب منبع تغذیه سوئیچینگ نویز تولیدی آن می باشد که به محیط اطراف آن تشعشع میابد. که معمولاً برای جلوگیری از تشعشع این نویز به محیط از فیلتر های اضافی و شیلدینگ استفاده میکنند، که این کار باعث افزایش هزینه ساخت میشود.

لازم به ذکر است که این منبع تغذیه ها چون منابع ولتاژ ورودی را به پالس های متناوب تبدیل میکنند، بنابراین پاسخ این منبع به تغییرات جریان بار کند تر از منبع تغذیه خطی میباشد. البته این عیب را میتوان با افزایش مقادیر خازن ها در خروجی جبران نمود. که در نتیجه باعث افزایش هزینه خواهد شد.


منبع تغذیه سوئیچینگ ( کاربرد )

منبع تغذیه سوئیچینگ در جاهایی که نیاز به بازدهی بالایی باشد و همچنین تولید گرما یک اثر مخرب محسوب میشود، مورد استفاده قرار میگیرند(مانند مدار شارژر باتری)سوئیچینگ ضروری می باشد. در کل بخاطر انعطاف‌پذیری، بازده، سایز و حجم و هزینه، منابع تغذیه سوئیچینگ بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند.
ایده منبع سوئیچینگ اختراع جدیدی نیست اما طی مدت زمانی این منبع دارای مزیت های فراوانی مانند افزایش راندمان و کاهش قیمت قطعات شده اند و در وسایل الکترونیکی مانند منابع تغذیه کامپیوتر ها ، مدار های تامین کننده ولتاژ DC تنظیم شده برای پردازنده ها در مادربردها ، موبایل ها ، سیستم های تبدیل ولتاژ پنل های خورشیدی به نام اینورتر ، شارژر ها و آداپتور های سوئیچینگ و … از این منابع استفاده شده است.

 




طبقه بندی: جواد الکترونیک ( آشنایی و کار با ال ای دی )،

چهارشنبه 24 مهر 1398 | 07:25 ب.ظ | جواد جواد | نظرات