آشنایی با ترانس سوئیچینگ + مزایا و معایب و کاربرد ترانس سوئیچینگ
ترانس های سویچینگ منبع موثر برای انتقال نیرو به هر سیستم الکترونیکی هستند، به استثناء مواردی که مقدار دقیقی از نیرو نیاز است، ترانس های سویچینگ به طور گسترده ای برای انتقال نیرو به وسایل الکترونیکی صنعتی و عمومی مثل دستگاه های پزشکی، ارتباطی، تجاری مورد استفاده قرار می گیرند.
ترانسفورماتور منبع تغذیه سوئیچینگ یک ترانسفورماتور قدرت با اضافه شدن سوئیچ است. علاوه بر عملکرد تبدیل ولتاژ ترانسفورماتور معمولی، مدار دارای عملکردهای ایزولاسیون عایق و انتقال نیرو می باشد که عموما در تعویض منبع تغذیه و موارد مشابه شامل مدارهای با فرکانس بالا استفاده می شود.ترانسفورماتور منبع تغذیه سوئیچینگ و لوله سوئیچینگ در کنار هم یک نوسانگر متناوب خود هیجان زده (یا دیگر) را تشکیل می دهند که ولتاژ DC ورودی را در یک ولتاژ پالس فرکانس بالا مدوله می کند.
محصول جدید: خرید پاور سوئیچینگ صنعتی 12 ولت 30 آمپر
در مدار برگشتی، موقعی که سوئیچ روشن است، ترانسفورماتور انرژی الکتریکی را به یک میدان مغناطیسی تبدیل می کند و می توان آن را ذخیره کرد و با خاموش بودن سوئیچ آزاد می شود. در یک مدار رو به جلو، موقعی که سوئیچ روشن است، ولتاژ ورودی به طور مستقیم به بار تأمین می شود و انرژی در سیل ذخیره انرژی ذخیره می شود.
موقعی که لوله سوئیچ خاموش است، سلف ذخیره انرژی یک جریان آزمایشی به بار را انجام می دهد. مبدل منبع تغذیه سوئیچینگ یک ترانسفورماتور قدرت با یک لوله سوئیچینگ است. علاوه بر عملکرد تبدیل ولتاژ ترانسفورماتور معمولی، مدار دارای عملکردهای ایزولاسیون عایق و انتقال نیرو می باشد که عموما در تعویض منبع تغذیه و موارد مشابه شامل مدارهای با فرکانس بالا استفاده می شود.
منبع تغذیه سوئیچینگ
منبع تغذیه سوئیچینگ (Switched-mode power supply) همه معایب منبع تغذیه خطی را دور زده و مقرون به صرفه تر است
اول از همه بازده منبع تغذیه سوئیچینگ بین 68 الی 90 درصد است و این مزیت مستقل از ولتاژ ورودی منبع تغذیه است. این کار باعث کاهش سایز و حجم قطعات و کاهش گرماگیر‌ها شده، و باعث کاهش هزینه ها می شود.
عملکرد ترانزیستور های قدرت فقط در ناحیه اشباع و قطع بوده و در نتیحه از نظر تئوری هیچ توانی روی این ترانزیستور‌ها تلف نمی شود، و این یعنی ترانزیستور ها عمده توان را به بار تحویل داده و نیازی برای بسته بندی کردن گران قیمت این ترانزیستور‌ها نیست. و از آنجایی که ولتاژ ورودی در منابع تغدیه سوئیچینگ به ولتاژ AC تبدیل می شود و در یک المان مغناطیسی قرار می گیرد.
با اضافه کردن سیم پیچ های متعدد به المان مغناطیسی می توان خروجی های متعددی داشته باشیم. به این معنا که به ازای هر خروجی فقط کافی است چند دور سیم پیچ به ترانس المان مغناطیسی اضافه کنیم، در نتیجه این عمل باعث کاهش هزینه ها خواهد شد.
ولتاژ ورودی در منبع سوئیچینگ می تواند بیشتر و یا حتی کمتر از ولتاژ خروجی باشد. و آخرین مزیت منبع تغذیه‌های سوئیچینگ نسبت به منبع تغذیه های خطی در اندازه و حجم کوچکتر و کمتر بودن هزینه در توان های بالاتر است. چون که فرکانس کاری منبع تغذیه سوئیچینگ خیلی بیشتر از 50-60 هرتز بوده و در نتیجه المان های مغناطیسی و ظرفیت ها که برای ذخیره انرژی مورد استفاده قرار می گیرند، خیلی کوچکتر خواهد بود و این مزیت به نوبت خود در توان های بالاتر هم از لحاظ قیمت تمام شده و هم از لحاظ حجم دارای اهمیت بالایی می باشد.
مقاله آموزشی: مزایای استفاده از اس ام ادی
معایب منبع تغذیه سوئیچینگ
اولین عیب منبع تغذیه سوئیچینگ پیچیدگی آن نسبت به منبع تغذیه خطی است که اگر برای یک کاربردی نتوان از بازار منبع تغذیه مناسبی را تهیه کرد، باید دست به طراحی یک منبع تغذیه سوئیچینگ زد که این کار معمولا زمان بر و وقت گیر بوده مخصوصا برای کسانی که اولین بار می خواهند منبع تغذیه سوئیچینگ طراحی کنند این زمان دوچندان خواهد شد.
دومین عیب منبع تغذیه سوئیچینگ نویز تولیدی آن است که به محیط اطراف آن تشعشع میابد. که برای جلوگیری از تشعشع این نویز به محیط از فیلتر های اضافی و شیلدینگ استفاده می کنند، که این کار باعث افزایش هزینه ساخت می شود.
کاربردهای منابع تغذیه سوئیچینگ
منابع تغذیه سوئیچینگ در جاهایی که نیاز به بازده بالایی باشد و بوجود آمدن و تولید گرما یک اثر مخرب محسوب می شود، مورد استفاده قرار می گیرند(مثل مدار شارژر باتری). در جاهایی که نیاز به توان بالاتری داشته باشیم استفاده از منابع تغذیه سوئیچینگ ضروری است. در کل بخاطر انعطاف پذیری، بازده، سایز و حجم و هزینه، منابع تغذیه سوئیچینگ بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.
مقاله آموزشی: آشنایی با ال ای دی رشد گیاه
پایه و اساس ترانس های سویچینگ:
سویچینگ به معنی تبدیل نیروی اصلی جریان متناوب به جریان مستقیم است. این نوع ترانسفورماتور به صورت موثر این تبدیل نیرو را انجام می دهد.
وقتی منبع نیرو روشن شود، جریان متناوب به وسیله خازن به ولتاژ DC تبدیل می شود. ترانس از یک تنظیم کننده استفاده می کند تا DC نامنظم ولتاژ را به DC منظم تبدیل کند، تنظیم کننده، مدار الکترونیکی است که سری متوالی المان های سوئیچینگ را در ترانس تنظیم می کند.
مزایای ترانس سویچینگ:
استفاده موثر از نیرو
سوئیچینگ تنظیم کننده به این معنی است که تنظیم کننده روشن یا خاموش است، در نتیجه اتلاف انرژی به حداقل می رسد، نتیجه آن استفاده موثر از نیرو است.
وزن کم و کم حجم بودن
استفاده از فرکانس بالا و نیروی موثر منجر به نیاز ترانسفورمرهایی با فشار بالا می شود که نتیجه آن ساخت ترانسفورماتورهای کم حجم و سبک است.
انعطاف پذیری تبدیل نیرو
ترانس های سویچینگ می توانند در تعدیل نیروهای بالا و کم کردن ولتاژ مورد استفاده قرار گیرند.
چگونه ترانس های سویچینگ تست می شوند؟
ترانس های سویچینگ برای انعطاف پذیری آن ها شناخته شده اند، توانایی آن ها در تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم آن ها را بهترین انتخاب برای تجهیزات پزشکی، کنترل اتومات و الکترونیکی قرار داده، و در طول مراحل تولید، ترانسفورماتورها نیاز به تست شدن در فواصل زمانی مشخص دارند تا مطمئن شوند که آن ها با کیفیت بالا جهت مصرف کننده آماده هستند.
مقاله آموزشی: ال ای دی کلاهی چیست؟
IC های منبع تغذیه سوئیچینگ
1)یک نوسان ساز که در فرکانس پایه کار می کند، که موج مثلثی جهت استفاده در PWM را تولید می کند.
2)راه انداز خروجی که توان کافی را برای به کارگیری در مقاصد کم و ( میانه ) متوسط تولید می کند.
3)ولتاژ مبنا که ولتاژ پایه را جهت مقایسه خروجی ها و یک ولتاژ پایدار برای دیگر بخش ها تولید می کند.
4)تقویت کننده ولتاژ خطا که با بهره بالا ولتاژ مقایسه ای را بین ولتاژ خروجی و ولتاژ مبنای پایدار تامین می کند.
5)یک مبدل خطا، مبدل ولتاژ به عرض پالس که D.C خروجی را متناسب با سطح ولتاژ خطا تنظیم می کند.
این ها بلوک های اصلی یک PWM IC را تشکیل می دهند.
علت خرابی آی سی نوسان ساز در منابع تغذیه سوئیچینگ:
پاور سوئیچینگ به منبع تغذیه ای می گویند که برای کاهش و یا افزایش ولتاژ و جریان بکار برده می شوند و در آن ها برای کاهش و یا افزایش ولتاژ از روشن و خاموش کردن با سرعت بالای جریان بهره می برند. که این کلید زنی بر عهده مدار نوسان ساز و ترانزیستورهای سوئیچ قدرت است.
مغز هر دستگاه منبع تغذیه سوئیچینگ را بخش نوسان ساز آن تشکیل می دهد. مدل های ساده این بخش از یک ترانزیستور و چند عدد خازن و مقاومت تشکیل می شوند و در مدل های پیشرفته تر، از مدارات مجتمع (IC) بهره می برند. به صورتی که جدای از مدار نوسان ساز حتی ترانزیستورهای قدرت را در یک مدار مجتمع می توان یافت.
وظیفه قسمت نوسان ساز در تغذیه سوئیچینگ بر خلاف آداپتورها که در آن ها با استفاده از ترانس هسته فلزی و رگولاتورهای خطی که در فرکانس کمتر از ۱۰۰ هرتز کار می کنند باعث اتلاف بالای انرژی می شوند، با ایجاد تحریک ترانزیستور های سوئیچ در فرکانسی خاص و PWM (مدولاسیون پهنای باند) می باشند، که به مراتب انرژی کمتری را تلف می کنند.
