اصل منبع تغذیه خطی و مقایسه با منبع تغذیه سوئیچینگ
در منبع تغذیه خطی
معرفی مختصر منبع تغذیه خطی:
منبع تغذیه خطی عبارت است از تبدیل جریان متناوب از طریق ترانسفورماتور و سپس دریافت ولتاژ DC ناپایدار از طریق یکسوسازی و فیلتر کردن مدار یکسو کننده. برای دستیابی به ولتاژ DC با دقت بالا، ولتاژ خروجی باید از طریق بازخورد ولتاژ تنظیم شود. از نقطه نظر عملکرد اصلی، این فناوری منبع تغذیه بسیار بالغ است، می تواند به پایداری بالایی دست یابد، ریپل نیز بسیار کوچک است و هیچ تداخل و سر و صدایی با منبع تغذیه سوئیچینگ وجود ندارد. مدار بازخورد ولتاژ به صورت خطی کار می کند و افت ولتاژ مشخصی روی لوله تنظیم کننده وجود دارد. هنگامی که جریان خروجی زیاد است، مصرف برق لوله تنظیم کننده بسیار زیاد است و راندمان تبدیل پایین است.
منبع تغذیه خطی به این معنی است که لوله مورد استفاده برای تنظیم ولتاژ در ناحیه خطی کار می کند. به همین ترتیب، منبع تغذیه سوئیچینگ به این معنی است که لوله مورد استفاده برای تنظیم ولتاژ در ناحیه اشباع و قطع، یعنی وضعیت سوئیچینگ کار می کند.
به طور کلی منبع تغذیه خطی از ولتاژ خروجی نمونه برداری می کند و آن را به تقویت کننده ولتاژ مقایسه با ولتاژ مرجع ارسال می کند. خروجی این تقویت کننده ولتاژ به عنوان ورودی تنظیم کننده ولتاژ برای کنترل رگولاتور استفاده می شود تا ولتاژ اتصال آن با ورودی تغییر کند تا ولتاژ خروجی آن تنظیم شود. با این حال، منبع تغذیه سوئیچینگ با تغییر زمان روشن و خاموش شدن لوله تنظیم، یعنی نسبت وظیفه، ولتاژ خروجی را تغییر می دهد.
لوله مورد استفاده برای تنظیم ولتاژ منبع تغذیه خطی در منطقه خطی کار می کند. به همین ترتیب، منبع تغذیه سوئیچینگ به این معنی است که لوله مورد استفاده برای تنظیم ولتاژ در ناحیه اشباع و قطع، یعنی وضعیت سوئیچینگ کار می کند.
به طور کلی منبع تغذیه خطی از ولتاژ خروجی نمونه برداری می کند و آن را به تقویت کننده ولتاژ مقایسه با ولتاژ مرجع ارسال می کند. خروجی این تقویت کننده ولتاژ به عنوان ورودی تنظیم کننده ولتاژ برای کنترل رگولاتور استفاده می شود تا ولتاژ اتصال آن با ورودی تغییر کند تا ولتاژ خروجی آن تنظیم شود. با این حال، منبع تغذیه سوئیچینگ با تغییر زمان روشن و خاموش شدن لوله تنظیم، یعنی نسبت وظیفه، ولتاژ خروجی را تغییر می دهد.
اصل منبع تغذیه خطی:
منبع تغذیه خطی عمدتاً شامل ترانسفورماتور فرکانس قدرت، فیلتر یکسو کننده خروجی، مدار کنترل و مدار حفاظتی است. منبع تغذیه خطی عبارت است از تبدیل جریان متناوب از طریق ترانسفورماتور و سپس دریافت ولتاژ DC ناپایدار از طریق یکسوسازی و فیلتر کردن مدار یکسو کننده. برای دستیابی به ولتاژ DC با دقت بالا، ولتاژ خروجی باید از طریق بازخورد ولتاژ تنظیم شود. این فناوری منبع تغذیه بسیار بالغ است که می تواند با منبع تغذیه سوئیچینگ به پایداری بالا، موج کوچک و بدون تداخل و نویز دست یابد. اما معایب آن نیاز به ترانسفورماتور بزرگ و حجیم است و حجم و وزن خازن فیلتر نیز بسیار زیاد است. علاوه بر این، مدار بازخورد ولتاژ در حالت خطی کار می کند و افت ولتاژ خاصی روی لوله تنظیم کننده وجود دارد. هنگام خروجی جریان کاری زیاد، مصرف برق لوله تنظیم بسیار زیاد است، راندمان تبدیل کم است و یک هیت سینک بزرگ نصب می شود. این نوع منبع تغذیه برای نیازهای کامپیوتر و سایر تجهیزات مناسب نیست و به تدریج با سوئیچینگ منبع تغذیه جایگزین خواهد شد. 3. منبع تغذیه سوئیچینگ کنتراست: منبع تغذیه سوئیچینگ عمدتاً شامل فیلتر شبکه برق ورودی، فیلتر یکسو کننده ورودی، اینورتر، فیلتر یکسو کننده خروجی، مدار کنترل و مدار حفاظتی است. توابع آنها عبارتند از:
1. فیلتر شبکه برق ورودی: از بین بردن تداخل شبکه برق مانند راه اندازی موتور، کلید لوازم برقی، صاعقه و غیره و همچنین جلوگیری از صدای فرکانس بالا تولید شده توسط منبع تغذیه سوئیچینگ از گسترش به شبکه برق
2. فیلتر یکسو کننده ورودی: ولتاژ ورودی شبکه برق یکسو و فیلتر می شود تا ولتاژ DC برای مبدل فراهم شود.
3. اینورتر: بخش کلیدی منبع تغذیه سوئیچینگ است. ولتاژ DC را به ولتاژ متناوب فرکانس بالا تبدیل می کند و قسمت خروجی را از شبکه برق ورودی جدا می کند.
4. فیلتر یکسو کننده خروجی: خروجی ولتاژ متناوب فرکانس بالا را توسط مبدل اصلاح و فیلتر کنید تا ولتاژ DC مورد نیاز را بدست آورید و در عین حال از تداخل نویز فرکانس بالا بر روی بار جلوگیری کنید.
5. مدار کنترل: ولتاژ DC خروجی را شناسایی کنید، آن را با ولتاژ مرجع مقایسه کنید و آن را تقویت کنید. عرض پالس نوسانگر برای کنترل مبدل برای ثابت نگه داشتن ولتاژ خروجی مدوله شده است.
6. مدار حفاظتی: هنگامی که منبع تغذیه سوئیچینگ در اثر اضافه ولتاژ و جریان اضافی کوتاه می شود، مدار حفاظتی منبع تغذیه سوئیچینگ را متوقف می کند تا از بار و خود منبع تغذیه محافظت کند.
منبع تغذیه سوئیچینگ برای یکسو کردن جریان متناوب به جریان مستقیم، سپس معکوس کردن جریان مستقیم به جریان متناوب، و سپس اصلاح و خروجی به ولتاژ جریان مستقیم مورد نیاز است. به این ترتیب منبع تغذیه سوئیچینگ باعث صرفه جویی در ترانسفورماتور در منبع تغذیه خطی پایین و مدار بازخورد ولتاژ می شود. مدار اینورتر در منبع تغذیه سوئیچینگ کاملاً دیجیتال تنظیم است که می تواند به دقت تنظیم بسیار بالایی نیز دست یابد.
