منابع تغذیه سوئیچینگ چیست؟

منبع تغذیه سوئیچینگ چیست؟

منابع تغذیه سوئیچینگ، منابع تغذیه الکترونیکی هستند که به منظور تبدیل توان الکتریکی به سطح ولتاژ دیگر با راندمان بالا، دارای کنترلر سوئیچینگ می‌باشند. منابع تغذیه سوئیچینگ مانند دیگر منابع تغذیه، می‌توانند به یک منبع بزرگتر متصل شوند و باری را با جریان و ولتاژ متفاوت تغذیه نمایند. برخلاف یک منبع تغذیه خطی، ترانزیستور‌های قدرت یک منبع تغذیه سوییچینگ، مدام در حال خاموش و روشن شدن هستند که همین عامل باعث مینیمم اتلاف توان در این تجهیزات است. ولتاژ خروجی در منابع تغذیه سوییچینگ با تنطیم زمان خاموش یا روشن بودن ترانزیستور‌ها انجام می‌گیرد. از بزرگترین مزیت‌های منابع تغذیه سوئیچینگ، راندمان بالا و حداقل تلفات توان می‌باشد.

 

 

تاریخچه منابع تغذیه سوئیچینگ

ایده منابع تغذیه سوئیچینگ در سال ۱۹۷۰ توسط مهندسان الکترونیک مطرح گردید. این تجهیزات درابتدای امر از بازدهی پایین برخوردار بودند، ولی درمقایسه با باتری‌ها و منابع تغذیه آنالوگ وزن و حجم کوچکتر، ولی در عین حال توان بالایی داشتند. در طرح‌های اولیه منابع تغذیه از عناصر ابتدایی نظیر BJT استفاده می‌شد که این خود عامل کاهش راندمان در حدود ۶۸ درصد بود. با پیدایش ماسفت‌های پر سرعت تلفات ترانزیستوری به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش یافت. امروزه منابع تغذیه سوئیچینگ در مدل‌های مختلفی تولید می‌شوند و مجهزتر می‌شوند.

 

 

۱) فوروارد
۲) فلای بک
با وجود شباهت‌های فراوان، تفاوت‌های متمایز کننده‌ای نیز دارند. نحوه عملکرد و چگونگی قرار گیری عنصر مغناطیسی تعیین کننده نوع مدار است.

عناصر اصلی این منابع عبارتند از:
-یک منبع سوئیچ جهت تهیه موج PWM
- القاگر (در منابع پیشرفته القاگر جای خود را به ترانس می‌دهد)
- ترانزیستور قدرت
- خازن ذخیره کننده‌ی انرژی در خروجی
- شبکه‌های حس کننده و عمل کننده بازخورد

 

منبع تغذیه سوئیچینگ فوروارد

آرایش کلی یک منبع سوئیچینگ forward درشکل زیر نمایش داده شده است. وقتی که کلید باز است، با برقراری جریان از طریق دیود، انرژی از سوی القاگر تامین می‌شود و در سیکل بعدی، با بسته شدن کلید، انرژی مجددا توسط منبع ورودی وارد القاگر می‌گردد.

 

 

منبع سوئیچینگ فلای بک

آرایش یک منبع سوئیچینگ flyback در شکل زیرآورده شده است. با بسته شدن سوئیچ، جریان در القاگر برقرار شده و در این حالت دیود قطع می‌شود. با باز شدن سوئیچ، خازن شارژ شده و بار تغذیه می‌گردد.

 

 

مبدل‌های dc

برای تبدیل سطح ولتاژ DC به سطح ولتاژ دیگر در توان‌های کم، می‌توان از مدارات آنالوگ جهت کاهش یا افزایش سطح ولتاژ استفاده نمود. ولی در توان‌های بالاتر، باید مبدل‌های تغذیه سوئیچینگ را به کاربرد.

برخی از منابع تغذیه سوئیچینگ امکان تغذیه از ورودی ac و dc را داشته و در خروجی ولتاژ dc مورد نظر را ایجاد می‌کنند. منابع تغذیه سوئیچینگ بر اساس نوع ورودی خود در انواع تکفاز، دوفاز و سه فاز برای رنج‌های ولتاژی و جریانی مختلف تولید می‌شوند.