Sursele de alimentare cu comutare (SMPS) sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații ca o sursă de energie eficientă și eficientă. Acest lucru este în cea mai mare parte a eficienței lor. Pentru oricine încă lucrează pe un desktop, căutați ieșirea ventilatorului în unitățile centrale de procesare (CPU). Acolo este SMPS-ul.

smps

SMPS oferă avantaje în ceea ce privește dimensiunea, greutatea, costul, eficiența și performanța generală. Acestea au devenit o parte acceptată a gadgeturilor electronice. Practic, este un dispozitiv în care conversia și reglarea energiei sunt asigurate de semiconductori de putere care pornesc și opresc continuu cu frecvență înaltă.

Diferitele tipuri

  • Convertor DC-DC
  • Convertor înainte
  • Convertor Flyback
  • Convertor Flyback auto-oscilant

Convertor DC-DC

Puterea primară primită de la rețeaua de curent alternativ este rectificată și filtrată ca DC de înaltă tensiune. Apoi este comutat la o viteză imensă de viteză și alimentat în partea primară a transformatorului descendent. Transformatorul descendent este doar o fracțiune din dimensiunea unei unități comparabile de 50 Hz, ameliorând astfel problemele de dimensiune și greutate.

Avem ieșirea filtrată și rectificată pe partea secundară a transformatorului. Acum este trimis la ieșirea sursei de alimentare. Un eșantion din această ieșire este trimis înapoi la comutator pentru a controla tensiunea de ieșire.

Convertor înainte

Într-un convertor direct, șocul transportă curentul atunci când tranzistorul conduce, precum și când nu. Dioda transportă curentul în timpul perioadei OFF a tranzistorului. Prin urmare, energia curge în sarcină în ambele perioade. Stocul stochează energie în timpul perioadei de pornire și, de asemenea, transmite o anumită energie în sarcina de ieșire.

Convertor Flyback

Într-un convertor flyback, câmpul magnetic al inductorului stochează energie în timpul perioadei de pornire a comutatorului. Energia este golită în circuitul de tensiune de ieșire atunci când comutatorul este în stare deschisă. Ciclul de funcționare determină tensiunea de ieșire.

Convertor Flyback auto-oscilant

Acesta este cel mai simplu și simplu convertor bazat pe principiul flyback. În timpul timpului de conducere al tranzistorului de comutare, curentul prin transformatorul primar începe să urce liniar cu panta egală cu Vin/Lp.

Tensiunea indusă în înfășurarea secundară și înfășurarea de reacție fac ca redresorul de recuperare rapidă să fie polarizat invers și să mențină tranzistorul conductor. Când curentul primar atinge o valoare de vârf Ip, unde nucleul începe să se sature, curentul tinde să crească foarte brusc. Această creștere bruscă a curentului nu poate fi susținută de unitatea de bază fixă ​​furnizată de înfășurarea de reacție. Ca urmare, comutarea începe să iasă din saturație.

Un regulator de comutare face reglarea în SMPS. Un element de comutare în serie activează și oprește alimentarea cu curent către un condensator de netezire. Tensiunea de pe condensator controlează timpul în care elementul de serie este rotit. Comutarea continuă a condensatorului menține tensiunea la nivelul necesar.

Bazele proiectării

Alimentarea cu curent alternativ trece mai întâi prin siguranțe și un filtru de linie. Apoi, este rectificat de un redresor de punte cu undă completă. Tensiunea rectificată este apoi aplicată pre-regulatorului de corecție a factorului de putere (PFC) urmată de convertorul (DC) în aval.

Majoritatea computerelor și aparatelor mici utilizează conectorul de intrare în stilul Comisiei electrotehnice internaționale (IEC). În ceea ce privește conectorii de ieșire și pinouturile, cu excepția anumitor industrii, cum ar fi PC și PCI compact, în general, acestea nu sunt standardizate și sunt lăsate la latitudinea producătorului.

De ce SMPS

Ca orice gadget electronic, SMPS implică, de asemenea, câteva componente active și unele pasive. Și, la fel ca fiecare dintre aceste gadgeturi, are propriile sale avantaje și dezavantaje.

Să începem de ce ar trebui să alegeți un SMPS

  • Acțiunea de comutare înseamnă că elementul regulator de serie este fie pornit, fie oprit. Niveluri de eficiență foarte ridicate sunt obținute, deoarece ne disipăm foarte puțină energie ca și căldură.
  • Datorită eficienței ridicate și a nivelurilor scăzute de disipare a căldurii, sursele de alimentare în modul comutator pot fi compacte.
  • Tehnologia de alimentare cu comutator asigură, de asemenea, conversii de tensiune de înaltă eficiență în aplicații de intensificare a tensiunii sau în aplicații „Boost” și aplicații de descărcare sau „Buck”.

Apoi, este setul rău

  • Punctele tranzitorii datorate acțiunii de comutare pot migra în alte zone ale circuitelor dacă nu sunt filtrate corespunzător. Acestea pot provoca interferențe electromagnetice sau RF care afectează alte articole din echipament electronic din apropiere, în special dacă primesc semnale radio.
  • Pentru a vă asigura că un SMPS funcționează conform specificațiilor solicitate poate fi un pic dificil. Nivelurile de ondulare și de interferență sunt deosebit de dificile.
  • Costurile unei surse de alimentare în modul comutator sunt calculate înainte de a proiecta sau utiliza una. Filtrarea suplimentară se adaugă la cost.

Videoclipul de mai jos de la Jacob Dykstra vă duce printr-unul.

Ce ar rezerva viitorul?

În viitor, am putea avea SMPS mai eficienți care vizează un convertor mai bun care să realizeze cel mai eficient proces de conversie. Domeniile de concentrare pentru designeri în ceea ce privește eficientizarea SMPS ar fi:

  • Putere de ieșire mai mare
  • Realizarea unei ieșiri de curent mai mari și a unei tensiuni scăzute
  • Creșterea densității puterii
  • Folosirea unui dispozitiv de comutare precum dioda Schottky