معرفی منبع تغذیه سوئیچینگ
منبع تغذیه سوئیچینگ
منابع تغذیه سوییچینگ به عنوان جایگزینی برای منابع تغذیه خطی بشمار می آید به خصوص زمانیکه راندمان بالاتر و حجم و وزن کمتر مورد نظر باشد، این منبع مورد استفاده قرار می گیرد. البته این منابع پیچیده تر هستند و قطع و وصل جریان اگر به خوبی فیلتر نشود خود می تواند ایجاد نویز کند و در صورت طراحی بدون در نظر گرفتن پیچیدگی های لازم احتمالا سبب کاهش ضریب توان می شود.
یک منبع تغذیه سوییچینگ هم جریان و هم ولتاژ را می تواند کنترل کند بسته به این که در خروجی آن خازن یا سلف باشد و تنظیمات الکتریکی مشخص می کند که کدام کمیت الکتریکی را قرار است کنترل کند. قطعاتی مربوط به سوییچینگ ( از قبیل ترانزیستورها ) وقتی که در وضعیت هدایت کامل هستند تقریباً هیچ مقاومتی ندارند و وقتی که در وضعیت قطع هستند هیچ جریانی را از خود عبور نمی دهند. و از نظر تئوری با راندمان 100 درصد کار می کنند و هیچ توانی را تلف نمی کنند.
مبدل افزاینده
به عنوان مثال اگر یک یک منبع DC، یک سلف، یک سوئیچ و البته زمین الکتریکی آن به صورت سری متصل شوند و سوئیچ با نمودار موج مربعی قطع و وصل شود و ولتاژ پیک تا پیک دو سر سوئیچ را اندازه بگیرید متوجه خواهید شد که از ولتاژ منبع DC بیشتر خواهد بود. دلیل آن هم مشخص است سلف با تغییر جریان مخالفت می کند و نتیجه آن بالا رفتن ولتاژ در مدتی است که کلید باز است و اگر یک دیوید و خازن را با کلید موازی کنیم این ولتاژ اضافه در خازن ذخیره می شود و می تواند به عنوان یک منبع DC مورد استفاده قرار گیرد که ولتاژ خروجی آن بزرگتر از ولتاژ منبع DC ورودی است این مبدل افزاینده مانند یک ترانس افزاینده ولتاژ عمل می کند همچنین می توان پلاریته ولتاژ را با مدار دیگری تغییر داد همچنین مدارهایی هم برای کاهش ولتاژ خروجی وجود دارند یا کاهش ولتاژ همراه با افزایش جریان را می توان در خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ داشت.
در منبع تغذیه سوئیچینگ جریان خروجی به سیگنال کنترلی، المان ذخیره سازی (سلف یا خازن) و توپولوژی مدار و همچنین الگوی ساخت آن بستگی دارد. و همچنین به کنترلر مدار بستگی دارد که چگونه سوییچینگ را کنترل کند. معمولاً فرکانس قطع و وصل بالاست و به کمک یک فیلتر کوچک RC در خروجی ریپل و اضافه ولتاژ های گذرای ناشی از این فرکانس بالا حذف می شود.
مدار یکسوساز
یک منبع تغذیه سوییچینگ معمولاً ورودی AC دارد و در اولین مرحله مداری یکسوساز یا رکتیفایر دارد که AC ورودی را به DC تبدیل می کند و اگر ورودی آن DC باشد دیگر نیازی به این مدار یکسوساز ندارد. برخی منابع تغذیه سوئیچینگ این قابلیت را دارند که با دو ولتاژ ورودی کار کنند و این کار از طریق یک کلید به صورت دستی انجام می شود یا به صورت خودکار توسط یک مدار الکترونیکی انجام می شود تا هم با ولتاژ ورودی 110 و 220 ولت بدون مشکل و صدمه دیدن کار کنند. یکسوساز ما در نهایت یک موج کنترل نشده تولید می کند که توسط خازن یا خازن های با ظرفیت بالا خروجی صاف تری پیدا می کند. جریانی که یکسوساز _ منبع تغذیه ما از برق اصلی می کشد با فرکانس بالایی قطع و وصل می شود که خود سبب کاهش ضریب توان می شود به همین دلیل در منابع تغذیه با کیفیت که بر اساس اصول مهندسی روز ساخته شده اند یک مدار اصلاح ضریب قدرت اضافه شده است تا جریان ورودی متناسب با ولتاژ ورودی شکل سینوسی خود را حفظ نماید و از منبع سوئیچینگ کمتر متاثر شود.
معمولاً از یک منبع تغذیه سوئیچینگ که برای ورودی AC استفاده شده است می توانید برای وردی DC هم استفاده کنید چون جریان DC بدون تغییر از رکتیفایر می گذرد. البته چون در وردی DC دیود ها فقط در نیم موج هدایت می کنند و در نیم موج خاموش هستند فرصت خنک شدن دارند اما وقتی ورودی DC است چون دیود تمام مدت در حال هدایت است ممکن است بیشتر گرم شود و اگر مدار شما برای ورودیDC طراحی نشده باشد احتمال اینکه در بلند مدت مدار یکسوساز دچار مشکل شود زیاد است.
مزایا و معایب منبع تغذیه سوئیچینگ
مهمترین مزیت منبع تغذیه سوئیچینگ راندمان بالای آنها میباشد بدلیل اینکه این مدار توان کمی هنگام قطع و وصل تلف می کند. از دیگر مزایای آن می توان به حجم کوچک و سبک بودنش اشاره کرد. از معایب منابع تغذیه سوئیچینگ می توان به پیچیدگی زیاد، تولید دامنه های بالا، تولید فرکانس های بالا که نیاز به یک فیلتر پایین گذر را ایجاد می کند تا مانع از تداخل میدان های مغناطیسی شود و همچنین ریپل ولتاژ در فرکانس سوئیچینگ و هارمونی های آن اشاره کرد.
منابع تغذیه سوئیچینگ ارزان قیمت می توانند سبب تداخل در سیستم برق و تغذیه اصلی (ورودی) شوند و در تجهیزات الکترونیکی که از همین فاز تغذیه می کنند ایجاد اختلال و مشکل کنند. همچنین منبع تغذیه سوئیچینگی که در آن تصحیح ضریب توان در نظر گرفته نشده است ایجاد مشکلات هارمونیکی خواهد کرد. بنابراین منبع تغذیه سوییچینگ را باید از شرکتی که توان فنی و مهندسی بالایی دارد خریداری کنید و از خریداری منابع سوییچینگ ارزان قیمت و بی کیفیت که در بازار به وفور یافت می شوند خود داری کنید چون به تجهیزات الکترونیکی خود صدمه می زنید.
مواردی که در خرید منبع رعایت کرد عبارت اند از:
- آمپر خروجی منبع تغذیه
- ولتاژ ورودی
- ولتاژخروجی
- شکل و اندازه ی ظاهری منبع تغذیه (بسته به فضایی که باید در آنجا مورد استفاده قرار گیرد.)
- قابلیت نصب بر روی ریل را داشته باشد و یا خیر
با تشکر از علی یزدی مقدم
