تفاوت بین منبع تغذیه حالت سوئیچ و منبع تغذیه تنظیم شده خطی

تفاوت بین منبع تغذیه حالت سوئیچ و منبع تغذیه تنظیم شده خطی

منبع تغذیه حالت سوئیچ چیست؟

نام انگلیسی Switch Mode Power Supply یا به اختصار SMPS یک واحد منبع تغذیه (PSU) است که از نوعی دستگاه سوئیچینگ برای انتقال نیرو از منبع به بار استفاده می کند. به طور معمول می تواند AC یا DC باشد، اما بار DC است.

رایج ترین کاربرد منبع تغذیه حالت سوئیچ، یک منبع تغذیه برای کامپیوتر است و به دلیل کارایی بالا، هزینه کم و چگالی توان بالا، به نوع استاندارد منبع تغذیه برای تجهیزات الکترونیکی تبدیل شده است.

واحدهای ساختاری

منبع تغذیه حالت سوئیچ یک منبع تغذیه تنظیم شده است که از یک رگولاتور سوئیچینگ فرکانس بالا برای تبدیل برق و تنظیم خروجی به شیوه ای کارآمد استفاده می کند.

یک رگولاتور سوئیچینگ دوباره یک ترانزیستور است (مانند ماسفت قدرت)، درست مانند یک رگولاتور خطی، اما تفاوت این است که ترانزیستور عبور در SMPS در حالت اشباع یا به طور مداوم روشن نمی ماند، بلکه کاملاً روشن است. حالت و فرکانس بسیار بالا، از این رو نام منبع تغذیه سوئیچ حالت.

از آنجایی که میانگین زمان فعال بودن عنصر سوئیچینگ (یعنی ترانزیستور) کمتر است، مقدار توانی که به عنوان گرما تلف می شود یا تلف می شود در مقایسه با منبع تنظیم شده خطی بسیار ناچیز است. این به نوبه خود منجر به عملکرد بسیار کارآمد SMPS می شود زیرا افت ولتاژ در ترانزیستور عبور (یا عنصر سوئیچینگ) بسیار کم است.

مزیت اصلی

اکثر بارهای DC الکترونیکی مانند ریزپردازنده ها، میکروکنترلرها، LED ها، ترانزیستورها، تراشه ها، موتورها و غیره از یک منبع برق استاندارد مانند باتری تغذیه می شوند. متاسفانه مشکل اصلی باتری ها زمانی است که ولتاژ خیلی زیاد یا خیلی کم است. از این رو، SMPS یک خروجی DC پایدار ارائه می دهد.

SMPS یک منبع تغذیه چند منظوره است و توپولوژی های مختلفی را می توان با توجه به نوع کاربرد انتخاب کرد، مانند منابع تغذیه ایزوله بوست، باک، ورودی و خروجی.

علاوه بر این، یک طراحی خوب SMPS، راندمان آن می تواند تا 90 درصد یا حتی بیشتر باشد. در مقابل، راندمان منبع تغذیه تنظیم شده خطی به افت ولتاژ ترانزیستور پاس بستگی دارد، اما در هر صورت، راندمان منبع تغذیه آن به اندازه منبع تغذیه حالت سوئیچ بالا نیست.

راندمان برق چیست؟ به عنوان مثال، فرض کنید یک باتری لیتیومی 3 ولتی وجود دارد که باید به یک بار 1.8 ولت کاهش یابد و 1{4}}0 میلی آمپر جریان مصرف کند. توان تلف شده به عنوان گرما در ترانزیستور 0.12 وات است، بنابراین راندمان منبع تغذیه 40 درصد است.

علاوه بر این، آی سی SMPS کم و بیش تمام عملکردهای طراحی SMPS گسسته را دارد، بنابراین به مهندسان اجازه می دهد تا طراحی پروژه های سفارشی را آزمایش کنند.