مدار منبع تغذیه سوئیچینگ (Switch Mode Power Supply - SMPS)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار منبع تغذیه سوئیچینگ (Switch Mode Power Supply - SMPS) :
مدار منبع تغذیه سوئیچینگ (Switch Mode Power Supply - SMPS) یک منبع تغذیه الکترونیکی است که از یک رگولاتور سوئیچینگ برای تبدیل توان الکتریکی با راندمان بالا استفاده می کند. برخلاف منابع تغذیه خطی (Linear Power Supplies) که در آن ها ترانزیستور تنظیم کننده در ناحیه خطی کار کرده و توان اضافی را به صورت گرما تلف می کند، در SMPS ترانزیستورها به صورت کلید (سویچ) و در ناحیه قطع و اشباع کار می کنند. این امر باعث می شود راندمان SMPS بسیار بالا باشد (۸۰٪ تا ۹۵٪)، در حالی که راندمان منابع خطی معمولا ۳۰٪ تا ۶۰٪ است.
بلوک های اصلی یک SMPS: یک SMPS معمولی از چندین بلوک تشکیل شده است:
⭐ ورودی و فیلتر EMI (EMI Filter): برای کاهش نویز سوئیچینگ برگشتی به شبکه برق.
⭐ یکسوساز و صافی (Rectifier & Smoothing): برق AC ورودی را به DC پالسی و سپس با خازن به DC با ریپل کم تبدیل می کند.
⭐ مبدل قدرت (Power Converter): هسته اصلی SMPS است. بسته به توپولوژی، می تواند یکی از مبدل های غیرایزوله (باک، بوست) یا ایزوله (فلای بک، فوروارد، پل) باشد. این بخش شامل کلیدهای قدرت (ترانزیستورهای MOSFET یا IGBT)، ترانسفورماتور (در انواع ایزوله) و عناصر ذخیره کننده انرژی (سلف و خازن) است.
⭐ مدار کنترل (Control Circuit): یک آی سی کنترل کننده PWM است که ولتاژ خروجی را نمونه برداری کرده، آن را با یک ولتاژ مرجع مقایسه می کند و دیوتی سایکل (Duty Cycle) سیگنال سوئیچینگ را برای تثبیت ولتاژ خروجی تنظیم می کند. در انواع ایزوله، این فیدبک معمولا از طریق یک اپتوکوپلر (Optocoupler) برای حفظ ایزولاسیون منتقل می شود.
⭐ خروجی و فیلتر (Output Filter): برای صاف سازی ولتاژ خروجی و کاهش ریپل.
مزایا:
⭐ راندمان بسیار بالا، کم تر شدن گرما و نیاز به هیت سینک کوچک تر.
⭐ چگالی توان بالا (کوچک تر و سبک تر از منابع خطی برای همان توان).
⭐ محدوده وسیع ولتاژ ورودی.
معایب:
⭐ پیچیدگی بیشتر مدار.
⭐ تولید نویز الکترومغناطیسی (EMI) به دلیل سوئیچینگ با فرکانس بالا.
⭐ ریپل خروجی بیشتر نسبت به منابع خطی (نیاز به فیلتر).
کاربردها: SMPS امروزه در همه جا یافت می شود: منابع تغذیه کامپیوترها، شارژرهای لپ تاپ و تلفن همراه، آداپتورهای LED، تلویزیون ها، تجهیزات مخابراتی و صنعتی.
