منبع تغذیه سوئیچینگ و یک منبع تغدیه خطی چه تفاوت هایی دارند

انتخاب بین یک منبع تغذیه سوئیچینگ یا خطی می تواند بر اساس کاربرد آنها انجام شود هر یک مشخصات ، مزایا و معایب خاص خود را دارند ،  ‏همچنین حوزه های متعددی وجود دارد که تنها یکی از این دو نوع می تواند مورد استفاده قرار گیرند و یا کاربردهایی که یکی بر دیگری برتری دارد

‏ بلوک دیاکرام یک منبع تغذیه خطی

مزایای منابع تغذیه خطی:

‏ا~ نخست سادگی ( طرح مدار بسیار ساده است و با قطعات کمی به راحتی پایدار می شود )

2 ‏~ دوم قابلیت تحمل بار زیاد با نویز کم در خروجی و زمان پاسخ دهی بسیار کوتاه

3 ‏~ برای توان های کمتر از 10 وات ارزانتر از مدارهای مشابه سوئیچینگ تمام می شود

‏معایب منابع تغذیه خطی

( معایب این گونه منابع به طور کلی قابل رفع نیستند ولی به کمک طراحی بهتر قابل کاهش می باشند)

‏ا- نخست آنکه تنها به صورت یک وگولاتور کاهنده قابل کاربرد هستند ( ورودی باید حدا قل 2 ‏تا 3‏ولت بیشتر از خروجی باشد)

2 ‏- عدم انعطاف پذیری تغذیه، افزودن هر خروجی مستلزم اضافه کردن سخت افزار زیادی امت

3 ‏- بهره متوسط چنین منابعی کم و نوعأ 30 تا 40 درصد است. این تلفات توان در ترانزیسترر خروجی تولید حرارت می کند و نیاز به ترانزیستور قویتری را مطرح می کند، تا حدود 15 وات روشهای معمول مفید است ولی بیش از آن نیاز به سرمایش تحت فشار (forced) ‏ وجود دارد

‏تمامی این معایب در منبع تغذیه سوئیچینگ رفع شده است.

مزایای منبع تغذیه سوئیچینگ:

• افزایش راندمان به حدود 68 تا 90 درصد کار کرد ترانزیستور در نواحی قطع واشباع به انتخاب حرارت گیر ( heat sink) و ترانزیستور کوچکتر منجر شده است
• به دلیل اینکه قدرت خروجی از یک ولتاژ DC ‏بریده شده که به شکل AC ‏در یک قطعه مغناطیسی ذخیره می شود، تامین می گردد. لذا با اضافه کردن تنها یک سیم پیچ می توان خروجی دیگری را به دست آورد، که در مقام مقایسه بسیار ارز انتر وساده تر تمام می شود
• ‏به علاوه به دلیل افزایش فرکانس کاری به حدود 50تا60 کیلوهرتز ‏اجزاء ذخیره کننده انرژی می توانند خیلی کوچکتر انتخاب شوند.
• بر خلاف منابع خطی ،منبع تغذیه سوئیچینگ در توان های خیلی بالا قابل استفاده هستند

‏همه این موارد به کاهش هزینه و توان تلفاتی و افزایش بهره دهی و انعطاف پذیری منجر می شود. معایب این منابع ناچیز بوده و به کمک طراحی بهینه قابل رفع می باشد

معایب منبع تغذیه سوئیچینگ:

• ‏اولأ طرح چنین منابعی اصولأ مشکل و پیحیده است
• ‏دوما نویز قابل ملاحظه ای از آنها به محیط انتشار می یابد و این اشکالی است که نباید در مرحله طراحی نادیده گرفته شود. و با کمک فیلتر و محافظ به نحو چشمگیری کاهش می یابد سوما به دلیل ماهیت کار این منابع که بر اساس برش یک ولتاژ DC ‏ استوار است، زمان رسیدن ولتاژ خروجی به مقدار مطلوب در مقایسه با منابع خطی زیاد است. این زمان اصطلاحا زمان پاسخ ناپایدار نامیده می شود
• تمامی این موارد در جهت کاهش کار آمدی انعطاف پذیری و افزایشی قیمت هستند ولی با طراحی بهتر قابل بهبود می باشند.

‏البته هر یک از این منابع حوزه های کاری خود را دارند ، ‏عموما برای مدارهای با راندمان و ولتاژ بالا مثل مدارهای تغذیه شونده با باطری های قابل حمل منبع تغذیه سوئیچینگ برتری دارند ، ‏ولی برای ولتاژهای ثابت و کم منابع خطی ارزانتر و ارجح هستند.

IC  های منبع تغذیه سوئیچینگ:

در سالهای اخیر انواع گسترده ای از IC ‏که عملکرد های پیحیده تر را در یک منبع تغذیه سوئیچینگ امکانپذیر و آسان می کند به بازار عرضه شده است

‏پس از انتخاب آرایشی و سطح انتظارات ، انتخاب بهترین IC ‏کنترل کننده باید انجام گیرد. علی رغم اختلافات فراوان ، شباهتهای بسیاری بین اینIC ‏ ها وجود دارد. موارد زیر در اغلب آنها مشترک است

‏ا – یک نوسان ساز که در فرکانس پایه کار می کند، و موج مثلثی جهت استفاده در PWM ‏ را تولید می کند

2 – راه انداز خروجی که توان کافی وا جهت به کارگیری در مقاصد کم و ( میانه ) متوسط تولید می کند.

3 ‏- ولتاژ مبنا که ولتاژ پایه را جهت مقایسه خروجیها و همچنین یک ولتاژ پایدار برای سایر بخشها 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

‏اینها بلوک های اصلی یک PWM IC ‏را تشکیل می دهند

‏بخشهایی که در یک سطح بالاتر کاری ممکن است لازم باشد عبارتند از :

ا- یک تقویت کننده ‏جریان اضانی ، ‏که تغذیه را در شرایط غیر طبیعی در ارتباط با بار حفاظت می کند

2 – یک مدار شروع نرم که مطابق نامش برای راه اندازی نرم خروجی به کار می رود

3 ‏- کنترل کننده زمان مرده که حداقل عرض پاس PWM ‏را کنترل می کند و از هدایت همزمان دو ترانزیستور ممانعت به عمل می آورد. ( یا D.C ‏برابر 100% )

4  -یک ناظر ولتاژ حداقل که از شروع به کار کردن مدار در شرایطی که ولتاژ نامناسبی در ورودی وجود دارد جلوگیری می کند

‏برای شروع پروسه طراحی نخست باید توپولوژی مدار مورد نیاز مناسب انتخاب شود. (اینکه یک  یا دو راه انداز در خروجی داشته باشپم ) این نیازهای اولیه IC  ‏را تعیین می کند

‏کنترل کننده های با یک سر خروجی تنها یک سوئیچ قدرت , انواع دوگانه دو سونیچ قدرت را تحت کنترل خود دارند

عامل دوم نوع سونیچ قدرت به کار گرفته شده است. بعضی از IC ‏های کنترلر، ترانزیستور خروجی برای راه اندازی دارند که اینها برای راه اندازی ترانزیستورهای دو قطبی لازم است امکان دارد ترانزیستور کمکی خروجی هم لازم باشد

‏برای MOSFET ‏های قدرت هم طرح ” توتم پل ” بهترین انتخاب است. این واه اندازی های خروجی برای هدایت ترانزیستورها ایده آل هستند،همحنین جهت تامین جریانهای شارژ و دشارژ خازنهای گیت لازم هستند. به علوه هر یک از ترانزیستورهای خروجی توان هدایت هر ترانزیستور رأ با حداقل قطعات دارد