منبع تغذیه و علت نیاز به آن

منبع تغذیه سوئیچینگ - Power Supply

تعریف منبع تغذیه Power Supply

در تمامی مصارف، مدارات الکترونیک بنا به طراحی خاص خود، جهت راه اندازی به ولتاژ و جریان در سطوح معین نیاز دارند. در نگاه محدودتر، منبع تغذیه دستگاهی است که قادر است از یک ورودی ولتاژ متناوب یا مستقیم در محدوده معین، ولتاژهای مستقیم مختلف (قابل تنظیم) با سطوح جریان مختلفی تولید نماید

منبع تغذیه سوئیچینگ  به روش سوئیچینگ عمل رگولاسیون را انجام می‌دهد. برای ثابت نگه داشتن ولتاژ در خروجی یك منبع تغذیه، دو روش رگولاسیون خطی و رگولاسیون به روش سوئیچینگ رایج می‌باشد.

تفاوت منبع تغذیه خطی و سوئیچینگ

برای ثابت نگه داشتن ولتاژ مستقیم در خروجی یك منبع تغذیه، دو روش رگولاسیون خطی و رگولاسیون به روش سوئیچینگ رایج میباشد. منبع تغذیه سوئیچینگ یك واحد تغذیه توان است كه به روش سوئیچینگ عمل رگولاسیون را انجام میدهد. در روش رگولاتور خطی از ترانس و المانهای یكسو كننده جریان و فیلتر استفاده میشود. تلفات بالا و بازدهی پائین و عدم دسترسی به رگولاسیون دقیق و کیفیت دلخواه در خروجی، مشکلات منبع تغذیه خطی میباشند. سه عامل اصلی در تفاوت این دو روش عبارتند از فركانس کار ترانسها در روش خطی 50 تا 60 هرتز است. ترانسهای فرکانس پایین، اندازه و حجم بزرگی دارند. در روش سوئیچینگ به دلیل استفاده از فركانس بالای 50 تا 200 کیلوهرتز، حجم و وزن ترانسها به میزان قابل توجهی كاهش یافته و درنتیجه اندازه منبع تغذیه سوئیچینگ کوچکتر است

راندمان یا بازده توان در روش سوئیچینگ بسیار بیشتر از روش خطی است. یك منبع خطی با تلف كردن توان، خروجی را رگوله یا یکسو میكند ولی در روش سوئیچینگ با تغییر میزان دوره سیكل سوئیچ ، ولتاژ و جریان خروجی كنترل میشود. با یك طراحی خوب در روش سوئیچینگ میتوان به حدود 90درصد بازدهی دست یافت

در طراحی منابع تغذیه سوئیچنگ، بدلیل وجود فرکانس بالا، بحث نویز و اثرهای ناخواسته الكترومغناطیسی بسیار مهم بوده و برای حذف آنها از فیلتر ای.ام.آی و اتصالات آر.اف استفاده میشود. طراحی منبع تغذیه خطی بسیار ساده بوده و اثرات نویز در خروجی بسیار کمتر است

منابع تغذیه سوئیچینگ

در طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ اگر ورودی اصلی ولتاژ متناوب باشد، ابتدا از یك طبقه یكسوكننده عبور کرده و یك ولتاژ مستقیم رگوله نشده ایجاد میشود. این ولتاژ مستقیم به خازنهای فیلترینگ بزرگ متصل میشود. جریان كشیده شده توسط این یكسوكننده از ورودی ولتاژ متناوب باعث ایجاد پالسهای جریان در اطراف پیك ولتاژ متناوب میشود. این پالسهای كوچك مولد فركانسهای بالا بوده و كاهش فاكتور توان را بهمراه دارند. تكنیك پاور فکتور کورکشن برای مقابله ایجاد شده است. مدار پاور فکتور کورکشن جریان مصرفی یكسوکننده را شبیه به شكل موج سینوسی نگاه داشته و در نتیجه فاكتور توان در برق ورودی متناوب اصلاح و نزدیک به 1،00 باقی میماند

محدوده ولتاژ متناوب ورودی توسط یك سوئیچ در دو حالت 115 و 230 ولت انتخاب میشود . در حالت 115 ولت یك مدار دو برابر كننده ولتاژ در طبقه ورودی اضافه میشود. در برخی مدلها محدوده ولتاژ متناوب ورودی یونیورسال بوده و حداقل100  تا 240 ولت را پشتیبانی میکنند. در یك منبع تغذیه با ورودی ولتاژ مستقیم به مرحله یكسو كننده احیتاجی نیست

در مرحله اینورتر، مقدار ولتاژ مستقیم تولید شده در مرحله قبل، دوباره به ولتاژ متناوب تبدیل میشود. فركانس خروجی اینورتر بیش از 20 كیلوهرتز (خارج از محدوده شنوایی) انتخاب میشود. عمل سوئیچ معمولاً به كمك چند طبقه ماسفت  جهت رسیدن به بهره بالا انجام میشود. در مرحله بعد ترانس با تعداد دورهای پیچشی كم قرار دارد. به دلیل فركانس بالا دور سیم پیچ ترانس كم میشود و بسته به نیاز ترانس افزاینده یا كاهنده است. در مرحله نهایی هم یک طبقه یکسوکننده و فیلتر وجود دارد که وظیفه ی آن ساختن خروجی ولتاژ مستقیم در محدوده معین و مشخصات مناسب است.

عملکرد منابع تغذیه سوئیچینگ

مدار پایه منبع تغذیه سوئیچینگ

جهت بررسی نحوه عملکرد کلی و پایه، شماتیک مدار منبع تغذیه سوئیچینگ به شکل زیر ساده سازی شده است. درواقع یک مبدل سوئیچینگ پایه، از یک بخش سوئیچینگ توان و یک مدار کنترل تشکیل شده است. بخش سوئیچینگ توان، تبدیل توان را از ولتاژ ورودی Vin مدار به ولتاژ خروجیVout انجام می‌دهد که فیلتر خروجی نیز دارد.

•  یکسو کننده و فیلتر ورودی: برای تبدیل ولتاژ ورودی AC به DC استفاده می شود. SMPS با ولتاژ ورودی DC به این مرحله نیاز ندارد. یکسو کننده(مدار پل دیودی)، ولتاژDC رگوله نشده تولید می کند که از فیلتر خازنی مناسب عبور میکند. 
•  مبدل: این مرحله، ولتاژ DC (چه مستقیماً از ورودی و چه از مرحله یکسو کننده) را از طریق یک نوسان ساز قدرت، که دارای ترانسفورماتور خروجی کوچک، با سیم پیچی های کم و فرکانس 10-100KHz میباشد به ولتاژ AC تبدیل می کند.
•  ترانسفورماتور سوئیچینگ: اگر خروجی مورد نیاز از ورودی ایزوله باشد، SMPS از ترانسفورماتور فرکانس بالا به عنوان ایزوله کننده استفاده می کند. این مدار ولتاژ را به سطح خروجی مورد نیاز در سیم پیچ ثانویه تبدیل می کند.
•  یکسو کننده خروجی و فیلتر: ولتاژ AC را به DC تبدیل می کند. در این مدار، یک خازن بسیار بزرگ برای هموارسازی ولتاژ وجود دارد که با اعمال سوئیچینگ ترانزیستور سبب تولید یک ولتاژ‌ ثابت و پایدار در خروجی می‌شود.
•  مدار کنترل: مدار فیدبک، بر ولتاژ و جریان خروجی نظارت کرده و با ولتاژ و جریان مرجع مقایسه می کند تا ولتاژ خروجی را رگوله کند یا ثابت نگه دارد.

فعالیت درنامهر در زمینه منبع تغذیه سوئیچینگ ریلی یا تابلویی

درنامهر جهت تکمیل سبد محصولات اقدام به دریافت نمایندگی از برندهای معتبر تولید کننده منابع تغذیه مانند ACRO و FATEK تایوان نموده است وهمچنین اقدام به تولید داخلی منبع تغذیه سوئیچینگ تابلویی با قابلیت نصب بروی ریل(DIN Rail) با نشان تجاری یا برند دیجیتال مهراندیش (DM) نموده است و دراین زمینه خدمات شایانی را عرضه کرده است و سهم بازار قابل توجهی را برای منبع تغذیه سوئیچینگ در کاربردهای اتوماسیون صنعتی کسب کرده است. جهت دریافت لیست قیمت و اطلاع از موجودی منبع تغذیه های عرضه شده اینجا کلیک کنید.