Anahtarlamalı güç kaynağı ile normal güç kaynağı arasındaki farkı göstermek için bir örnek verin
Anahtarlamalı güç kaynağı teknolojisi, güç elektroniği teknolojisindeki ilerleme ve yeniliklerle birlikte sürekli olarak gelişmektedir. Kompakt boyutları, hafiflikleri ve yüksek verimlilikleri nedeniyle, anahtarlamalı güç kaynakları şu anda neredeyse tüm elektronik ekipmanlarda kullanılmaktadır. Mevcut elektronik bilgi endüstrisinin hızlı gelişimi göz önüne alındığında, temel bir güç kaynağı tekniğidir.
Modern güç elektroniği teknolojisi, sabit bir çıkış voltajını korumak için açma ve kapama zaman oranını düzenlemek için güç kaynaklarını değiştirerek kullanılır. Anahtarlamalı bir güç kaynağının ana bileşenleri bir MOSFET ve bir PWM kontrol IC'sidir. Anahtarlama güç kaynağı ve doğrusal güç kaynağı ilişkilidir. Anahtarlama tüpü, yüksek frekanslı salınım devresinin etkisi altında çalışırken, giriş terminali alternatif akımı doğru akıma doğrudan doğrulttuktan sonra yüksek frekanslı bir darbe akımı oluşturmak için akımın açılıp kapanmasını kontrol etmek için kullanılır. Sabit bir düşük voltajlı doğru akım sağlamak için bir indüktör kullanılır.
Tipik olarak, bir MOSFET artı bir darbe genişlik modülasyonu kontrol IC'si, anahtarlamalı bir güç kaynağı oluşturur. Anahtarlamalı güç kaynakları, önemlerini gösteren küçük boyutları, hafiflikleri ve yüksek verimlilikleri nedeniyle güç elektroniği teknolojisinin gelişmesi ve yenilenmesiyle giderek daha yaygın hale geldi.
Anahtarlamalı güç kaynakları, devrede anahtarlama cihazlarının nasıl bağlandığına bağlı olarak genel olarak üç gruba ayrılabilir: seri anahtarlamalı güç kaynakları, paralel anahtarlamalı güç kaynakları ve trafo anahtarlamalı güç kaynakları. Transformatör tipi anahtarlama güç kaynağı, itme-çekme, yarım köprü, tam köprü ve diğer varyasyonlara ayrılabilir. Transformatörün nasıl uyarıldığına ve çıkış voltajının fazına bağlı olarak dört kategoriye ayrılabilir: ileri tip, geri dönüş tipi, tek uyarma tipi ve çift uyarma tipi.
Peki, anahtarlamalı güç kaynağı ile sıradan güç kaynağı arasındaki fark nedir?
Doğrusal bir güç kaynağı veya ayar tüpünün doğrusal bir durumda çalıştığı bir güç kaynağı, tipik olarak "düzenli güç kaynağı" terimiyle kastedilen şeydir. Buna karşılık, anahtarlama tüpü, anahtarlamalı bir güç kaynağında açık ve kapalı olmak üzere iki durumda çalışır: direncin minimum olduğu açık ve direncin önemli olduğu durumlarda kapalı. Anahtarlamalı güç kaynağı olarak adlandırılan nispeten yeni bir güç kaynağı biçimi, yüksek verimlilik, hafiflik, yükseltme ve düşürme kapasitesi ve büyük çıkış gücü avantajlarına sahiptir. Ancak devre bir anahtarlama modunda çalıştığı için gürültü oldukça önemlidir.
Örnek olarak, düşürücü anahtarlamalı güç kaynağının devresi, anahtarlardan, serbest diyotlardan, enerji depolama indüktörlerinden ve filtre kapasitörlerinden oluşur. Anahtar kapatıldığında, güç kaynağı elektriği anahtar ve indüktör aracılığıyla yüke gönderirken elektriğin bir kısmını da kapasitör ve indüktörde depolar. Endüktansın kendi endüktansı, anahtar etkinleştirildikten sonra akımın yavaşça oluşmasına neden olarak çıkışın güç kaynağı voltaj değerine hızla ulaşmasını engeller. Anahtar anahtarlandıktan sonra bile devredeki akım soldan sağa akmaya devam edecektir. indüktörün öz endüktansı nedeniyle önceden belirlenmiş bir süre boyunca kapalı. Bu akım yük boyunca dolaşır, topraklama kablosundan çıkar, serbest diyotun anoduna gider, diyot boyunca akar ve sonra indüktörün sol ucuna geri döner. Çıkış gerilimini kontrol eden anahtarın kapanma ve açılma süreleri ayarlanabilir. Açma ve kapama süresi, çıkış gerilimini sabit tutmak için çıkış gerilimini izleyerek yönetilirse, gerilim regülasyonunun amacına ulaşılır.
Hem anahtarlama güç kaynağında hem de ortak güç kaynağında kullanılan voltaj ayar tüpü, voltajı stabilize etmek için geri besleme prensibini kullanır. Anahtarlamalı güç kaynağı, anahtarlama tüpünü kullanarak ayarlarken, geleneksel güç kaynağı tipik olarak triodun doğrusal amplifikasyon bölgesini kullanarak ayarlar. Buna karşılık, anahtarlamalı güç kaynağı daha az enerji kullanır, AC voltajı için daha geniş bir uygulama aralığına sahiptir ve daha az dalgalı DC üretir. Anahtarlama darbe girişimi bir dezavantajdır.
Yarım köprü anahtarlama güç kaynağının temel çalışma konsepti olarak üst köprü ve alt köprü anahtarlama tüpleri teker teker açılır. Üst köprünün anahtarlama tüpü, akımın ilk girdiği yerdir. Elektrik enerjisi, depolama kapasitesi kullanılarak endüktans bobininde biriktirilir ve daha yüksek köprünün şalteri nihayet kapatılır. Alt köprünün anahtarlama tüpü etkinleştirildiğinde, endüktans bobini ve kondansatör dış dünyaya elektrik sağlamaya devam edecektir. Anahtarlamalı güç kaynağı olarak bilinir çünkü iki anahtar tüpünün sırayla açılıp kapanması gerekir. Alt köprünün anahtar tüpünü kapattıktan sonra, elektriğin geçmesine izin vermek için üst köprüyü açın. Lineer güç kaynağı farklıdır. Daha yüksek su borusu, ilgili bir anahtar olmadığı için sürekli olarak suyu boşaltır. Çok fazla olması durumunda su dışarı sızacaktır. Bazı lineer güç kaynağı ayar tüplerinde bunu sıklıkla gözlemliyoruz. Sınırsız elektrik enerjisinin tamamı termal enerjiye dönüştürülür. Bu açıdan bakıldığında, lineer güç kaynağının dönüştürme verimliliği son derece düşüktür ve ısı yüksek olduğunda, bileşen ömrü kaçınılmaz olarak kısalır ve nihai kullanım etkisi üzerinde etkisi olur.
Ancak, anahtarlamalı güç kaynağı ile normal güç kaynağı arasındaki temel fark, nasıl çalıştığıdır. Lineer güç kaynağının güç ayar tüpü, amplifikasyon alanında sürekli çalışır ve her zaman çalışır durumdadır. Büyük güç ayar tüplerine ihtiyaç duyulur ve ayar tüpündeki önemli güç kaybının bir sonucu olarak büyük bir radyatör yapılır, bu da önemli ölçüde ısı üretimine ve genellikle yüzde 40 ile yüzde 60 arasında düşük verimliliğe neden olur. Doğrusal güç kaynağının çalışma prensibi, yüksek voltajdan düşük voltaja geçmek için bir voltaj cihazının kullanılmasını gerektirir. Genellikle bir transformatörden oluşur, ancak sinyali düzelten ve bir DC voltajı veren KX güç kaynağı gibi alternatifler bulunur. Bu yöntemde hacim büyüktür, ağırdır, verimsizdir ve çok fazla ısı üretir, ancak aynı zamanda küçük dalgalanma, iyi ayar oranı, az dış parazit gibi avantajlar ve analog devreler veya diğer amplifikatörlerle çalışır. Anahtarlamalı güç kaynağının güç cihazı, anahtarlama durumunda çalışır. Gerilim ayarlandığında enerjinin endüktans bobini aracılığıyla geçici olarak depolandığı transformatör ve enerji depolama içindir, bu nedenle çok az kayıp, yüksek verimlilik ve daha az ısı dağılımı ihtiyacı vardır. Endüktans için inşa edilmesi gereken daha yüksek standartlar geçerlidir. düşük kayıplı, yüksek geçirgenlikli malzemeler. Transformatörü kelime boyutundadır. Verimlilik genel olarak yüzde 80 ila yüzde 98 arasında değişmektedir. Anahtarlamalı güç kaynağı küçük olmasına ve yüksek verimliliğe sahip olmasına rağmen dalgalanma, voltaj ve akım ayarlama oranı açısından doğrusal güç kaynaklarından daha az verimlidir.
