منبع تغذیه یک نوع دستگاه الکتریکی است که جریان الکتریکی خاصل از مبدا قدرت مثل پریز را به مقدار ولتاژ مورد نیاز برای تغذیه بار، تبدیل میکند. به عنوان مثال میتوان به یک موتور یا دستگاه الکتریکی اشاره کرد که به تبدیل ولتاژ لازم با استفاده از منبع تغذیه نیاز دارد.
در حالت کلی دو طرح اصلی برای منبع تغذیه تعریف میشود که شامل منبع تغذیه خطی و منبع تغذیه سوئیچینگ است. از آنجایی که موضوع مورد بحث ما انواع منبع تغذیه سوئیچینگ و کاربردهای آن است، به عنوان یک تعریف مختصر باید بگوییم که منبع تغذیه خطی از ترانسفورماتور برای پایین آوردن ولتاژ ورودی استفاده میکند و سپس با یکسو شدن ولتاژ، تبدیل جریان مستقیم صورت میگیرد. در عین حال منبع تغذیه سوئیچینگ به عنوان روش جدیدی از طراحی منبع تغذیه شناخته میشود که در راستای حل بسیاری از مشکلات مرتبط با طراحی منبع تغذیه خطی، توسعه یافته است. از جمله مشکلات منبع تغذیه خطی که با توسعه منبع تغذیه سوئیچینگ بهبود یافتهاند، میتوان به اندازه ترانسفورماتور و تنظیم ولتاژ اشاره کرد. به همین ترتیب اگر میخواهید بیشتر در مورد منبع تغذیه سوئیچینگ، انواع آن و کاربردهای این منبع بدانید، ادامه این مطلب را به هیچ وجه از دست ندهید.
منبع تغذیه سوئیچینگ
همانطور که پیش از این ذکر شد، منبع تغذیه سوئیچینگ روش جدید از طرح منبع تغذیه است که مشکلات پیشین را رفع کرده است؛ همچنین نکته حائز اهمیت در مورد این منبع، عدم کاهش یافتن ولتاژ ورودی است.
منبع تغذیه سوئیچینگ (Switched-mode power supply)، یک رگولاتور خطی با تلف کردن توان اضافی به صورت حرارت است که قابلیت تنظیم ولتاژ یا جریان خروجی را دارد.
انواع منبع تغذیه سوئیچینگ
به صورت کلی انواع منبع تغذیههای سوئیچینگ یا صنعتی به دو دسته کلی تقسیم میشود:
- منابع تغذیه سوئیچینگ ریلی
- منابع تغذیه سوئیچینگ کف خواب
بیشترین تفاوت این دو تغذیه در رنج متفاوت ولتاژ ورودی، نوع پایههای مورد استفاده، ساختار ظاهری و حفاظت اتصال کوتاه به کار رفته در آن است. همچنین در منبع تغذیه سوئیچینگ ریلی به طور معمول محدوده قابل قبول ولتاژ ورودی بسیار وسیعتر از منابع تغذیه کتابی میباشد. در اکثر مواقع در منابع تغذیه ریلی ولتاژ ورودی از 100 ولت تا 240 ولت فارغ از ایجاد مشکل در کارایی منبع قابل تغییر است، در حالی که محدوده ولتاژ ورودی منابع تغذیه کتابی برای حالت 220 ولت فقط به اندازه 33 ولت بالا و پایینتر از مقدار 220 ولت تعریف میشود.
خوب است اشاره کنیم که برای طراحی یک منبع تغذیه سوئیچینگ، جنبههای مختلفی در نظر گرفته میشود که ایمنی، عملکرد و اندازه از مهمترین فاکتورهای موجود هستند. از سوی دیگر مدارهای کنترلی، برای منابع تغذیه سوئیچینگ، پیچیدهتر از منابع تغذیه خطی میباشند؛ به همین سبب بسیاری از طراحان پیادهسازی ماژولهای یکپارچه در منابع تغذیه خود را مفید تلقی میکنند.
رایجترین انواع طراحی برای منابع تغذیه سوئیچینگ شامل موارد زیر میشوند:
- Buck
- Boost
- Buck-Boost
- Forward
- Flyback
- Push-Pull
- Half Bridge
- Full Bridge
ناگفته نماند که در حال حاضر منابع تغذیه سوئیچینگ AC/DC، کارآمدترین راه برای تبدیل برق AC به برق DC به شمار میآیند که فرآیند مذکور در سه مرحله انجام میپذیرد:
- یکسوسازی ورودی
- تصحیح ضریب توان (PFC)
- جداسازی
کاربردهای انواع منبع تغذیه سوئیچینگ
با توجه به منابع تغذیه سوئیچینگ ولتاژ متناوب AC را به ولتاژ مستقیم DC تبدیل میکنند، در بسیاری از دستگاهها و سیستمهای الکترونیکی کاربرد دارند. به همین صورت چند نمونه از کاربردهای این منابع در ادامه شرح داده میشوند:
کاربردهای صنعتی
در صنایع مختلفی چون الکترونیک صنعتی، رباتیک، ماشین آلات، اتوماسیون صنعتی، دستگاههای پزشکی، سیستمهای اندازهگیری و.. از منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده به عمل میآید. چرا که این منابع قابلیت فراهم آوردن ولتاژ و جریان مورد نیاز برای اجزای الکترونیکی را دارند.
کاربردهای کامپیوتری
از انواع منابع تغذیه سوئیچینگ در سرورها، کامپیوترها، روترها، مودمها، تلفنهای همراه، سیستمها ارتباطی و تجهیزات شبکه، و.. استفاده میشود.
کاربردهای خودرویی
در صنایع خودروسازی از منابع تغذیه سوئیچینگ در سیستمهای الکتریکی خودروها استفاده میشود. این منابع در راستای تامین ولتاژ و جریان برای سیستمهای روشنایی، سیستمهای صوتی، سیستمهای ناوبری، سیستمهای اتومبیل رانندگی خودکار و سایر سیستمهای موجود به کار گرفته میشوند. البته قابل ذکر است که اکثر منابع تغذیه مورد استفاده در سیستم خودرو از نوع منابع تغذیه DC-DC هستند.
کاربردهای خانگی
در انواع لوازم خانگی مانند دستگاههای صوتی و تصویری، لوازم خانگی، دستگاههای خانگی هوشمند، مودمها، روترها، شارژرها و دیگر تجهیزات الکترونیکی خانگی از منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده میشود.
کاربردهای الکترونیک قدرت
یک دیگر مهمترین کاربردهای انواع منبع سوئیچینگ در بحث الکترونیک قدرت است. از منابع سوئیچینگ در سیستمهای الکترونیک قدرت مانند مبدلهای DC-DC و AC-DC استفاده میشود. همچنین در اینورترها، سیستمهای تغذیه یکپارچه (UPS)، شارژرهای باتری و حتی سیستمهای تغذیه سوئیچینگ از این منابع استفاده میشود.
کاربردهای حمل و نقلی
در تجهیزات حمل و نقل اعم از قطارها، اتوبوسها، هواپیماها، کشتیها و.. از انواع منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده میشود. این منابع به سبب تامین ولتاژ و جریان برای سیستمهای کنترل، روشنایی، کامپیوتری و.. کاربرد دارند.
با این حساب میتوان دریافت که انواع منبع تغذیه سوئیچینگ در صنایع گوناگونی کاربرد دارند و در دسته تجهیزات مهم و ضروری قرار میگیرند. به عنوان نکته پایانی باید بگوییم که منابع تغذیه سوئیچینگ AC/DC در ازای اندازه، توان بیشتری را ارائه میکنند که همین موضوع منجر به محبوبیتشان شده است.
لینک های مفید