اخبار و مقالات | تفاوت منبع تغذیه سوئیچینگ و خطی ( قسمت دوم )

5/0 از 1 رای
تفاوت منبع تغذیه سوئیچینگ و خطی ( قسمت دوم ) تكنیك اصلاح ضریب توان برای مقابله ایجاد شده است. مداراصلاح ضریب توان جریان مصرفی یكسوکننده را شبیه به شكل موج سینوسی نگاه داشته و بنابراین فاكتور توان در برق ورودی متناوب اصلاح و نزدیک به 1،00 باقی می ماند محدوده ولتاژ متناوب ورودی توسط یك سوئیچ در دو حالت 115 و 230 ولت انتخاب می شود . در حالت 115 ولت یك مدار دو برابر كننده ولتاژ در طبقه ورودی اضافه می شود. در بعضی مدل ها محدوده ولتاژ متناوب ورودی یونیورسال بوده و حداقل 100 تا 240 ولت را پشتیبانی می کنند. در یك منبع تغذیه در صورتی که ورودی ولتاژ مستقیم باشد به مرحله یكسو كننده احتیاجی نمی باشد

تفاوت منبع تغذیه سوئیچینگ و خطی ( قسمت دوم )

جمعه1399.07.04 تعداد بازدید : 1126

تكنیك اصلاح ضریب توان برای مقابله ایجاد شده است. مداراصلاح ضریب توان جریان مصرفی یكسوکننده را شبیه به شكل موج سینوسی نگاه داشته و بنابراین فاكتور توان در برق ورودی متناوب اصلاح و نزدیک به 1،00 باقی می ماند محدوده ولتاژ متناوب ورودی توسط یك سوئیچ در دو حالت 115 و 230 ولت انتخاب می شود . در حالت 115 ولت یك مدار دو برابر كننده ولتاژ در طبقه ورودی اضافه می شود. در بعضی مدل ها محدوده ولتاژ متناوب ورودی یونیورسال بوده و حداقل 100 تا 240 ولت را پشتیبانی می کنند. در یك منبع تغذیه در صورتی که ورودی ولتاژ مستقیم باشد به مرحله یكسو كننده احتیاجی نمی باشد . در مرحله اینورتر، مقدار ولتاژ مستقیم تولید شده در مرحله قبل، دوباره به ولتاژ متناوب تبدیل می شود. فركانس خروجی اینورتر بیش از 20 كیلوهرتز (خارج از محدوده شنوایی) انتخاب می شود. عمل سوئیچ اصولا به كمك چند طبقه ماسفت جهت رسیدن به بهره بالا انجام می شود. در مرحله بعد ترانس با تعداد دورهای پیچشی كم قرار دارد.
به دلیل فركانس بالا دور سیم پیچ ترانس كم می شود و بسته به نیاز ترانس افزاینده یا كاهنده می باشد. در مرحله نهایی هم یک طبقه یکسوکننده و فیلتر وجود دارد که وظیفه ی آن ها ساختن خروجی ولتاژ مستقیم در محدوده معین و مشخصات مناسب می باشد.

تفاوت منبع تغذیه خطی و منبع تغذیه سوئیچینگ

برای ثابت نگه داشتن ولتاژ مستقیم در خروجی یك منبع تغذیه، دو روش رگولاسیون خطی و رگولاسیون به روش سوئیچینگ وجود دارد.منابع تغذیه سوئیچینگ یك واحد تغذیه توان است كه به روش سوئیچینگ عمل رگولاسیون را انجام می دهند. در روش رگولاتور خطی از ترانس و المانهای یكسو كننده جریان و فیلتر استفاده می کنند. بازدهی پائین و تلفات بالا و عدم دسترسی به رگولاسیون دقیق و کیفیت دلخواه در خروجی، مشکلات منبع تغذیه خطی می باشند.

سه عامل اصلی در تفاوت این دو روش عبارتند از

 فركانس 

فركانس کار ترانسها در روش خطی 50 تا 60 هرتز می باشد. ترانس های فرکانس پایین، اندازه ووزن و حجم بزرگی دارند. در روش سوئیچینگ به دلیل استفاده از فركانس بالای 50 تا 200 کیلوهرتز، حجم و وزن ترانسها به میزان قابل توجهی كاهش یافته و بنابراین اندازه منبع تغذیه سوئیچینگ کوچکتر می باشد.

 بازده توان 

راندمان یا بازده توان در روش سوئیچینگ بسیار بیشتر از روش خطی می باشد. منابع خطی با تلف كردن توان، خروجی را رگوله یا یکسو می كنند، ولی در روش سوئیچینگ با تغییر میزان دوره سیكل سوئیچ ، ولتاژ و جریان خروجی كنترل می شود. با طراحی خوب در روش سوئیچینگ می توان به حدود 90درصد بازدهی دست یابید

 طراحی 

در طراحی منابع تغذیه سوئیچنگ، بدلیل وجود فرکانس بالا، اثرنویز و اثرهای ناخواسته الكترومغناطیسی بسیار مهم می باشد و برای حذف آنها از فیلتر ای.ام.آی و اتصالات آر.اف استفاده می کنند. طراحی منبع تغذیه خطی بسیار ساده بوده و اثرات نویز در خروجی بسیار کمتر می باشد

مقايسه منابع تغذيه سوئيچينگ با منابع تغذيه خطی

 توپولوژی های مختلف مدارات SMPS 

هر یک از این توپولوژی ها برای کاربرد و توان مصرفی خاصی مناسب تر خواهند بود. مثلا در جریان های خروجی کمتر از 4 آمپر، توپولوژی فلای بک ترجیح داده می شوند.اما اگر جریان خروجی بیش از 6 آمپر باشد، اصولا از توپولوژی فوروارد استفاده می شود. و هم چنین برای جریان های بین 4 تا 6 آمپر، از هر یک از توپولوژی های فلای بک یا فوروارد می توان استفاده کرد.

 برخی از مزایای توپولوژی فلای بک 

مدار تنها دارای یک المان مغناطیسی می باشد که هم کار ایزولاسیون را انجام می دهد و هم محل ذخیره انرژی است. برای جریان های کمتر از حدود 4 آمپر، فلای بک ارزان ترین توپولوژی موجود است. ولی برای جریان های بیشتر، برای مقابله با ریپل های جریانی، مجبور به استفاده از خازنی با ابعاد بزرگتر در خروجی می باشید

 برخی از مزایای توپولوژی فوروارد 

سیم پیچ خروجی چه در زمان روشن بودن و در زمان خاموش بودن سیم پیچ اولیه، جریان خروجی را تامین می کند. این یعنی ریپل کمتر در جریان و جریان های RMS کمتر و ابعاد کوچکتر خازن خروجی.

 رگولاتور سوئیچینگ با ترانسفورمر ایزوله کننده 

با بهره گیری از ترانسفورمر ایزوله کننده ایزولاسیون به وسیله سیم های عایق و نوارهای عایق انجام می شود که در این حالت تا صدها ولت و بیشتر ولتاژ قابل تحمل وجود دارد.

حسن دیگر ترانسفورمر ایزوله کننده افزودن خروجی های متعدد بدون نیاز به رگولاتور جداگانه می باشد. در اینجا هم توپولوژی های فلای بک و فوروارد وجود دارد بعلاوه ترانس ها می تواند به عنوان افزاینده یا کاهنده ولتاژ عمل کنند

 رگولاتور فلای بک ( Fly Back ) 

ساده ترین و کم قطعه ترین عضو خانواده منابع تغذیه سوئیچینگ طرح فلای بک می باشد که در محدوده بسیار وسیعی به کار می روند. این رگولاتور کاملأ شبیه رگولاتور بوست است به جزء یک سیم پیچ اضافی روی القاگر آن که این سیم پیچ علاوه بر ایزولاسیون قابلیت های فراوانی را هم به مدار می افزایند که عبارتند از

1- بیش تراز یک خروجی در یک تغذیه قابل تحصیل است.

2- خروجی می تواند مثبت یا منفی مستقل از سطح ورودی باشد

انتخاب اجزا و معيارهاي طراحی

يكسو كننده هاي ورودي طراحان چه از يكسو كننده هاي پل آماده استفاده كنند و حتی اگر از يكسو كننده هاي مجزا بايد به نكات زير توجه كنند

توانايي يكسو كردن حداكثر جريان مستقيم. اين مقدار به سطح توان طرح منبع تغذيه سوئيچينگ بستگي دارد و ديود انتخاب شده حداقل بايد بتواند جرياني دو برابر جريان محاسبه شده در حالت پايدار را تحمل كند.

توانايي بلوكه كردن پيك ولتاژ معكوس. زمانی كه اين يكسوسازها در محدوده ي ولتاژ بالا مورد استفاده قرار مي گيرند، بايد نرخ بالايي داشته باشند، معمولا 600 ولت يا بيشتر.

ظرفيت تحمل جريان هجومي بالا براي تحمل پيك جريان هنگام روشن شدن مدار.

خازن

محاسبه و انتخاب صحيح خازن های يكسوساز ورودی بسيار مهم است و بر روی پارامترهای اجرايی زير تاثير مي گذارد
ريپل AC فركانس پايين در خروجی منبع تغذيه و زمان باقی ماندن . اصولا از خازن های الكتروليت، مرغوب با توانايی جريان ريپل بالا با حداقل ولتاژ كار 200 Vdc، استفاده می شود.

جريان قابل تحمل خازن مورد استفاده در فيلتر ورودی بايد حداقل 20 برابر حداكثر جريان عبوری مداوم باشد . ظرفيت خازن ذخيره به جريان مصرفی مورد نياز ، و حداكثر دامنه ريپل قابل تحمل بستگی دارد . براي حفظ فاصله ايمنی بهتر است ولتاژ قابل تحمل آن حداقل 4/1 برابر ولتاژ خروجي باشد يعنی دو برابر r.m.s ولتاژ خروجی .

جريان هجومی يك منبع تغذيه سوئيچينگ، ممكن است باعث ايجاد يك پيك جريان هجومی بسيار شديد در هنگام روشن شدن شود، مگر اينكه طراح، برخي محدود كننده های جريان را در قسمت ورودی جای بدهد. اين جريان ها بر اثر شارژ خازن به وجود می آيد كه در لحظه روشن شدن، مقاومت بسيار اندكي دارد ، معمولا فقط به اندازه ESR خازن ها.

 

برای دیدن قسمت اول این مقاله کلیک کنید

 

 

لینک مرتبط

منبع تغذیه های ریل مونت و کف خواب چه تفاوتی با هم دارند

تفاوت منبع تغذیه سوئیچینگ و خطی ( قسمت اول )

مقايسه منبع تغذیه سوئيچينگ ريل مونت و كف خواب

نماینده رسمی فروش محصولات Mean Well در ایران

 ایمن سوئيچینگ در سال ۱۳۷۸ برای خدمت به صنعت رو به رشد الکترونیک در کشور و پاسخگویی به نیاز های روز افزون آن تاسیس شد .

در حال حاضر این فروشگاه از بزرگترین توزیع کنندگان منابع تغذیه سوئيچینگ و قطعات الکترونیک و نماینده رسمی شرکت Mean well تایوان در کشور می باشد.