สวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลาย — หลักการทั่วไป ข้อดี และข้อเสีย

วันนี้การหาหม้อแปลงเหล็กในเครื่องใช้ในครัวเรือนหรือแหล่งจ่ายไฟเป็นเรื่องยากอยู่แล้ว ในช่วงทศวรรษที่ 1990 พวกเขาเริ่มจางหายไปอย่างรวดเร็วในอดีต หลีกทางให้กับสวิตช์คอนเวอร์เตอร์หรืออุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตช์ (เรียกโดยย่อว่า SMPS)

พาวเวอร์ซัพพลายแบบสวิตชิ่งเหนือกว่าหม้อแปลงในแง่ของขนาด คุณภาพของแรงดันไฟตรงที่เกิดขึ้น มีตัวเลือกมากมายสำหรับการควบคุมแรงดันและกระแสเอาท์พุต และติดตั้งแบบดั้งเดิมพร้อมระบบป้องกันเอาท์พุตโอเวอร์โหลด และแม้ว่าอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะเชื่อว่าเป็นผู้ให้บริการหลักของสัญญาณรบกวนในเครือข่ายครัวเรือน แต่การใช้งานอย่างแพร่หลายนั้นไม่สามารถย้อนกลับได้

อุปทานหม้อแปลง:

กระแสสลับ:

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเป็นหนี้ที่แพร่หลายไปยังสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์— ทรานซิสเตอร์สนามผล และ ไดโอด Schottky… มันคือทรานซิสเตอร์ field-effect ที่ทำงานร่วมกับโช้กหรือหม้อแปลง ซึ่งเป็นหัวใจของสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายที่ทันสมัยทุกตัว: ในอินเวอร์เตอร์ เครื่องเชื่อม เครื่องสำรองไฟ เครื่องจ่ายไฟในตัวสำหรับทีวี จอภาพ ฯลฯ — ทุกวันนี้ใช้เฉพาะวงจรแปลงพัลส์เกือบทุกแรงดันไฟฟ้า

หลักการทั่วไปของการทำงานของตัวแปลงพัลส์นั้นขึ้นอยู่กับกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและมีความคล้ายคลึงกันในเรื่องนี้ กับหม้อแปลงแต่ละตัว… ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่หลัก 50 Hz จะถูกป้อนโดยตรงกับขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงหลักธรรมดาและแปลงโดยตรง (จากนั้น หากจำเป็น ให้แก้ไข) และในแหล่งจ่ายไฟสลับ แรงดันไฟฟ้าหลัก จะถูกแก้ไขและแปลงเป็น DC ก่อน จากนั้นจึงแปลงเป็นพัลส์เพื่อเพิ่มหรือลดเพิ่มเติมโดยใช้วงจรความถี่สูงพิเศษ (เทียบกับเมน 50 เฮิรตซ์)

วงจรแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งประกอบด้วยส่วนประกอบหลักหลายส่วน: วงจรเรียงกระแสหลัก สวิตช์ (หรือสวิตช์) หม้อแปลงไฟฟ้า (หรือโช้ค) วงจรเรียงกระแสเอาต์พุต ชุดควบคุม และชุดรักษาเสถียรภาพและป้องกัน วงจรเรียงกระแส สวิตช์ และหม้อแปลง (สำลัก) เป็นพื้นฐานของส่วนพลังงานของวงจร SMPS ในขณะที่บล็อกอิเล็กทรอนิกส์ (รวมถึงตัวควบคุม PWM) เป็นของไดรเวอร์ที่เรียกว่า

( จาก 215 ถึง 240 โวลต์) .

แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขถูกนำไปใช้กับขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลง (สำลัก) ในรูปแบบของพัลส์ ความถี่การทำซ้ำซึ่งมักจะถูกกำหนดโดยวงจรควบคุมหลักและระยะเวลาที่กำหนดโดยกระแสเฉลี่ยของโหลดที่ให้มา .

สวิตช์ที่มีความถี่หลายสิบถึงหลายร้อยกิโลเฮิรตซ์จะเชื่อมต่อและตัดการเชื่อมต่อขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงหรือโช้คเข้ากับตัวเก็บประจุตัวกรอง ซึ่งจะเป็นการย้อนกลับการสะกดจิตของหม้อแปลงหรือแกนโช้ค

ความแตกต่างระหว่างหม้อแปลงและโช้ค: ในโช้ค ขั้นตอนของการเก็บพลังงานจากแหล่งจ่ายไปยังแกนกลางและการถ่ายโอนพลังงานจากแกนผ่านขดลวดไปยังโหลดจะถูกแยกออกตามเวลา ในขณะที่ในหม้อแปลง สิ่งนี้จะเกิดขึ้นพร้อมกัน

โช้กใช้ในคอนเวอร์เตอร์ที่ไม่มีการแยกโทโพโลยีแบบไฟฟ้า: บูสต์ - บูสต์, สเต็ป - ดาวน์ รวมถึงคอนเวอร์เตอร์ที่มีการแยกโทโพโลยีแบบย้อนกลับด้วยไฟฟ้า หม้อแปลงใช้ในคอนเวอร์เตอร์ที่มีการแยกไฟฟ้าของโทโพโลยีต่อไปนี้: บริดจ์เต็มบริดจ์ ครึ่งบริดจ์ครึ่งบริดจ์ ผลักดึงผลักดึงเดินหน้าไปข้างหน้า

สวิตช์สามารถเป็นตัวเดียว (ตัวแปลงบัคอัพ ตัวแปลงไปข้างหน้า ตัวแปลงบูสต์หรือบัคโดยไม่มีการแยกไฟฟ้า) หรือส่วนพลังงานสามารถรวมสวิตช์หลายตัว (ฮาล์ฟบริดจ์ บริดจ์ กด)

วงจรควบคุมของสวิตช์รับสัญญาณป้อนกลับจากเอาต์พุตของแหล่งที่มาสำหรับแรงดันหรือแรงดันและกระแสของโหลดตามค่าของสัญญาณนี้ ความกว้าง (รอบการทำงาน) ของพัลส์ซึ่ง ควบคุมระยะเวลาของสถานะการนำไฟฟ้าของสวิตช์จะถูกปรับโดยอัตโนมัติ

เอาต์พุตถูกจัดเรียงดังนี้ จากขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงหรือตัวเหนี่ยวนำหรือจากขดลวดเดี่ยวของตัวเหนี่ยวนำ (หากเรากำลังพูดถึงตัวแปลงที่ไม่มีการแยกไฟฟ้า) ผ่านไดโอด Schottky ของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น แรงดันพัลซิ่งจะถูกส่งไปยังตัวกรอง ตัวเก็บประจุ.

นอกจากนี้ยังมีตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าซึ่งรับสัญญาณป้อนกลับแรงดันไฟฟ้าและอาจมีเซ็นเซอร์ปัจจุบันอยู่ด้วย โหลดเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุตัวกรองผ่านตัวกรองความถี่ต่ำผ่านเอาต์พุตเพิ่มเติมหรือโดยตรง