SMPS ve Doğrusal Güç Kaynağı Arasındaki Fark

Çoğu elektronik ve elektrikli cihazın çalışması için DC voltajı gerekir. Bu cihazlar, özellikle entegre devreler içeren elektronik cihazlar, arızalanmadan veya yanmadan çalışabilmek için güvenilir, bozulmadan daha az DC voltajla beslenmelidir. Bir DC güç kaynağının amacı, bu cihazlara temiz DC voltaj sağlamaktır. DC güç kaynakları doğrusal ve anahtarlamalı modlara ayrılmıştır; AC ana şebekesini düz DC’ye sokmak için kullanılan topolojilerdir. Doğrusal güç kaynağı, AC ana voltajını istenen seviyeye doğrudan basamak indirgemek için bir transformatör kullanır; SMPS, istenen voltaj seviyesinin ortalama bir değerini elde etmeye yardımcı olan bir anahtarlama aygıtı kullanarak AC’yi DC’ye dönüştürür . Bu SMPS ve doğrusal güç kaynağı arasındaki temel farktır.

Doğrusal Güç Kaynağı Nedir?

Doğrusal bir güç kaynağında, ana AC voltajı bir basamaklı transformatör ile doğrudan daha düşük bir voltaja dönüştürülür. Bu trafonun AC ana frekansı 50 / 60Hz’de çalıştığı için büyük bir güç kullanması gerekir. Bu nedenle, bu trafo hacimli ve büyük, güç kaynağı ağır ve büyük yapıyor.

Daha sonra, çıkış için gereken DC voltajını elde etmek için basamaklı gerilim düzeltilir ve filtrelenir. Bu seviyedeki voltaj, giriş voltajının bozulmalarına bağlı olarak değiştiği için, çıkıştan önce voltaj regülasyonu yapılır. Doğrusal bir güç kaynağındaki voltaj regülatörü doğrusal bir regülatördür ve genellikle bir değişken rezistör görevi gören bir yarı iletken cihazdır. Çıkış direnci değeri, çıkış gerilimi sabit kılarak çıkış gücü gereksinimi ile değişir. Böylece, voltaj regülatörü bir güç dağıtma cihazı olarak çalışır. Çoğu zaman voltajı sabit tutmak için fazladan güç tüketir. Bu nedenle, voltaj regülatörünün büyük ısı emici olması gerekir. Sonuç olarak, doğrusal güç kaynakları çok daha ağır hale gelir. Ayrıca, gerilim regülatörü tarafından ısı olarak güç dağılımının bir sonucu olarak doğrusal bir güç kaynağının verimliliği yaklaşık% 60 kadar düşer.

Ancak, lineer güç kaynakları çıkış voltajında ​​elektriksel gürültü oluşturmazlar.Trafo nedeniyle çıkış ile giriş arasında izolasyon sağlar. Bu nedenle, doğrusal güç kaynakları, radyo frekansı cihazları, ses uygulamaları, gürültülü olmayan besleme, sinyal işleme ve yükselteç gerektiren laboratuvar testleri gibi yüksek frekanslı uygulamalar için kullanılır.

SMPS Nedir?

SMPS ( anahtarlamalı güç kaynağı ), bir anahtarlama transistörü cihazında çalışır. Başlangıçta, AC girişi doğrusal bir güç kaynağının aksine voltajı düşürmeden bir doğrultucu vasıtasıyla DC gerilimine dönüştürülür. Ardından DC voltaj, tipik olarak bir MOSFET transistörüyle yüksek frekanslı bir geçişe maruz kalır. Diğer bir deyişle, MOSFET vasıtasıyla gelen voltaj, genellikle 50 kHz’lik darbe genişlik modülasyonlu bir sinyal olan MOSFET Gate sinyaliyle açılır ve kapanır (kıyıcı / çevirici bloğu). Bu doğrama işleminden sonra dalga biçimi titreşimli bir DC sinyali haline gelir. Bundan sonra, yüksek frekanslı titreşimli DC sinyalinin gerilimini istenen seviyeye düşürmek için bir basamaklı transformatör kullanılır. Son olarak, bir çıkış redresörü ve bir filtre, DC voltaj çıkışını geriye döndürmek için kullanılır.

SMPS’deki voltaj regülasyonu, çıkış gerilimini izleyen bir geri besleme devresi üzerinden yapılır. Yükün güç gereksinimi yüksekse, çıkış voltajı artma eğilimi gösterir. Bu artış regülatör geri besleme devresi tarafından algılanır ve PWM sinyalinin açık / kapalı oranını kontrol etmek için kullanılır. Böylece, ortalama sinyal voltajı değişir. Sonuç olarak, çıkış voltajı sabit kalacak şekilde kontrol edilir.

SMPS’de kullanılan basamaklı transformatör yüksek frekansta çalışır; Bu nedenle transformatörün hacmi ve ağırlığı doğrusal bir güç kaynağından daha azdır. Bu, bir SMPS’in doğrusal tipteki muadillerine kıyasla çok daha küçük ve daha hafif olmasının önemli bir nedeni haline gelir. Dahası, voltaj regülasyonu fazlalık gücü Ohmik kayıp veya ısı olarak dağıtmaksızın yapılır. SMPS’nin verimliliği% 85-90 gibi yüksek bir seviyeye çıkıyor.

Aynı zamanda, SMPS, MOSFET’in anahtarlama işlemi nedeniyle yüksek frekanslı ses üretir. Bu gürültü çıkış voltajına yansıyabilir; Ancak, bazı gelişmiş ve pahalı modellerde, bu çıkış gürültüsü bir ölçüde hafifletilmiştir. Ayrıca, anahtarlama da elektromanyetik ve radyo frekansı girişimini oluşturur. Bu nedenle, SMPS’lerde RF kalkanlama ve EMI filtreleri kullanmak gereklidir. Bu nedenle, SMPS uygun ses ve radyo frekansı uygulamaları değildir. SMPS’ler ile cep telefonu şarj cihazları, DC motorlar, yüksek güçlü uygulamalar gibi daha az gürültüye duyarlı cihazlar kullanılabilir. Daha hafif ve kük tasarımı, taşınabilir cihazlar olarak da kullanılmasını kolaylaştırıyor.