سوئیچینگ

سوئیچینگ

سوئیچینگ

سوئیچینگ چیست ؟

سوئیچینگ به عنوان منبع تغذیه در دنیای الکترونیک امروزی در هر سیستم یا مدار الکترونیکی نیاز است که دارای خصوصیاتی مانند راندمان بالا ، توان اتلافی پایین ، سطح ولتاژ یا جریان کنترل شده و دقیق و ابعاد فیزیکی پایین و … باشد.

یک منبع تغذیه سوئیچینگ یا منبع تغذیه الکترونیکی است که شامل یک تنظیم کننده جریان برای داشتن کارآیی خیلی بالا در هنگام تغییر توان الکتریکی است.

مانند هر منبع تغذیه دیگری یک smps، توان را از یک منبع به یک مقصد همزمان با تغییر مشخصه های ولتاژ و جریان تبدیل می کند.

هنگامی که بازده بالاتر ، ابعاد کوچک تر و وزن کم تر مد نظر باشد منابع تغذیه سوئیچینگ جایگزین منابع تغذیه خطی می شوند.

این منابع تغذیه ، منابع تغذیه الکترونیکی هستند که به منظور تبدیل توان الکتریکی به سطح ولتاژ دیگر با راندمان بالا ، دارای کنترلر سوئیچینگ می باشند.

منابع تغذیه سوئیچینگ مانند دیگر منابع تغذیه ، می توانند به یک منبع بزرگتر متصل شوند و باری را با جریان و ولتاژ متفاوت تغذیه نمایند.

یک منبع تغذیه سوئیچینگ شامل منطق کنترل و نوسان ساز می باشد. نوسان ساز سبب قطع و وصل عنصر کنترل کننده می گردد. عنصر کنترل کننده معمولا یک ترانزیستور کلید زنی ، یک سلف و یک دیود می باشد.

منابع تغذیه سوئیچینگ پیچیده تر هستند و اگر جریان ورودی به آنها به خوبی فیلتر نشود می تواند نویز ایجاد کند.

انرژی ذخیره شده در سلف با ولتاژ مناسب به بار واگذار می شود ، با تغییر چرخه کار یا فرکانس کلید زنی ، می توان انرژی ذخیره شده در هر سیکل و در نتیجه ولتاژ خروجی را کنترل نمود.

برخلاف منبع تغذیه ای خطی ، ترانزیستورهای قدرت یک منبع تغذیه سوئیچینگ دائما در حال خاموش و روشن شدن هستند

این  عامل باعث مینیمم اتلاف توان در این تجهیزات است.

یکی از ساده ترین انواع منابع تغذیه ،رگولاتورهای خطی هستند که سیستم کلی این رگولاترها با استفاده از یک ترانزیستور و یک سیستم کنترلی برای تثبیت ولتاژ خوجی قابل پیاده سازی می باشد.

ترانزیستور در حالت خطی کار میکند در نتیجه این حالت باعث اتلاف توان ورودی می شود. یک منبع تغذیه سوئیچینگ که اصول کارکرد آن باز یا بسته شدن یک سوئیچ الکترونیکی است می تواند به صورت تئوری ۱۰۰% بازدهی داشته باشد و در عمل نیز می تواندتا حدود ۹۷%راندمان داشته باشد.

تاریخچه منابع تغذیه سوئیچینگ :

ایده منابع تغذیه سوئیچینگ در سال ۱۹۷۰ توسط مهندسان الکترونیک مطرح گردید. این تجهیزات در ابتدای امر از بازدهی پایین برخوردار بودند. در طرحهای اولیه منابع تغذیه از عناصر ابتدایی نظیر BJT استفاده می شد که این خود عامل کاهش راندمان در حدود ۶۸% بود.

سوئیچینگ
سوئیچینگ

منابع تغذیه ای  به دو نوع کلی زیر تقسیم بندی می شوند :

  1. فوروارد
  2. فلای بک

این منابع با وجود شباهت های فراوانی که دارند ، تفاوت های متمایز کننده نیز دارند.

نحوه عملکرد و چگونگی قرارگیری عنصر مغناطیسی تعیین کننده نوع مدار است.

عناصر اصلی این منابع عبارتند از :

  • یک منبع سوئیچ جهت تهیه موج PWM
  • القاگر
  • ترانزیستور قدرت
  • خازن ذخیره کننده ی انرژی در خروجی
  • شبکه های حس کننده و عمل کننده بازخورد

مزایا و معایب سوئیچینگ :

  • مهم ترین مزیت یک منبع تغذیه سوئیچینگ بازدهی بالای آن است.
  • افزایش راندمان به میزان ۶۸% تا ۹۰% کارکرد ترانزیستور در نواحی قطع و اشباع به انتخاب حرارت گیر یا خنک کننده و ترانزیستور کوچکتر منجر شده است.
  • دیگر مزایای آن عبارتست از حجم و وزن کمتر و همچنین گرمای ایجاد شده کمتر.
  • از معایب آن می توان به پیچیدگی زیاد و امکان تداخل الکترومغناطیسی
  • همچنین ایجاد موجک در فرکانس سوئیچینگ و هارمونیک آن .
  • این نوع از منابع تغذیه فاقد تصحیح ضریب توان نیز ممکن است امواج هارمونیک ایجاد نمایند.
  • منابع تغذیه سوئیچینگ را می توان در بسته بندی های کاملا فشرده قرار داد زیرا اتلاف حرارتی کمی دارند.
  • ورودی با محدوده دینامیکی زیاد: ولتاژ ورودی می تواند در محدوده وسیعی تغییر کند در حالی که ولتاژ خروجی ثابت باقی بماند.
  • در ترانس علاوه بر تشعشع، تلفات افزایش یافته و با افزایش تلفات در ترانس بازده آن کاهش می یابد.
  • جریان های یورشی زیاد به جریان هایی گفته می شود که در لحظه اول بعد از وصل شدن منبع تغذیه به علت شارژ نبودن خازن های مدار از ورودی دریافت می شود.

یک منبع تغذیه سوئیچینگ که اصول کارکرد آن باز یا بسته شدن یک سوئیچ الکترونیکی است می تواند به صورت تئوری به طور کامل بازدهی  و در عمل نیز می تواند تا حدود ۹۷% راندمان داشته باشد.

سوئیچینگ
سوئیچینگ

تفاوت منبع تغذیه سوئیچینگ و خطی در چیست؟

تفاوت این دو در این است که یک منبع خطی با تلف کردن توان ، خروجی را رگوله یا یک سو می کند ولی در روش سوئیچینگ با تغییر میزان دوره سیکل سوئیچ ، ولتاژ و جریان خروجی کنترل می شود.

در طراحی کنبع تغذیه سوئیچینگ اگر ورودی اصلی ولتاژ متناوب باشد ابتدا از یک طبقه یکسو کننده عبور کرده و یک ولتاژ مستقیم رگوله نشده ایجاد می شود.

این ولتاژ مستقیم به خازن های فیلترینگ بزرگ متصل می شود.

جریان کشیده شده توسط این یکسو کننده از ورودی ولتاژ متناوب باعث ایجاد پالسهای جریان در اطراف پیک ولتاژ متناوب می شود.

برای آگاهی از نحوه کارکرد آداپتور می توانید به وبلاگ سانپیکو مراجعه نمایید.

درباره نویسنده

arshita

تنظیمات آنلاین قالب