Principiul de funcționare al comutării sursei de alimentare

Principalul avantaj al comutarea surselor de alimentare peste cele liniare (ne-comutare) este că conversia puterii poate fi efectuată cu eficiență ridicată și într-un factor de formă mic. Acest lucru se datorează faptului că disiparea puterii în tranzistorul de comutare este minimă. Acest lucru, la rândul său, permite o ieșire de curent mai mare la tensiuni mai mici decât regulatoarele liniare.

Pe lângă eficiența energetică mai mare, sursele de alimentare comutatoare sunt mai rezistente la variațiile de intrare decât omologii lor liniari. Acest lucru se datorează faptului că au capacitatea de a crește sau de a reduce tensiunea de ieșire pentru a regla curentul de ieșire pentru a îndeplini cerințele de sarcină.

Aceste consumabile sunt folosite pentru electrocasnice, cum ar fi computere și televizoare, dar pot fi găsite și în medii industriale. În setările industriale, acestea sunt utilizate pentru distribuția de energie în vrac la o tensiune DC scăzută, iar articolele individuale ale echipamentelor pot avea convertoare în comutație pentru a converti între tensiuni diferite.

Procesul de transformare a curentului alternativ în curent continuu începe cu un semnal de intrare AC, care este rectificat și filtrat. Acesta este dat unei secțiuni centrale de comutare a sursei de alimentare, care, la rândul său, dă ieșirea unui circuit de control. Circuitul de control dă apoi tensiunea dorită la ieșire.

Această tensiune este apoi reglată de elementul de comutare, utilizând modularea lățimii impulsului (PWM). Procesul PWM produce zgomot de înaltă frecvență, dar permite comutarea surselor de alimentare să fie foarte eficientă și să aibă dimensiuni mici.

Un alt beneficiu esențial al comutării surselor de alimentare este că acestea pot fi proiectate pentru a respecta reglementările privind armonicile. Acest lucru se datorează faptului că pot folosi un circuit suplimentar pentru a filtra aceste armonici nedorite.

Un exemplu comun este convertorul buck-boost. Este un tip simplu de convertor neizolat care utilizează un inductor și un comutator activ.

Acesta poate fi mărit sau mic pentru a produce tensiunea de ieșire necesară, variind ciclul de lucru al tranzistoarelor de comutare. Acest tip de convertor poate fi integrat mai ușor decât un transformator, deoarece este nevoie de un singur inductor și poate reduce tensiunile la un grad de eficiență mult mai mare decât un transformator.

Aceste convertoare pot fi optimizate în continuare pentru a-și crește eficiența prin reducerea rezistenței de pornire a tranzistoarelor de comutare și folosind un circuit de corecție a factorului de putere activ. Cele mai avansate surse de alimentare în comutație pot avea niveluri de eficiență de până la 96%.

În plus, sursele de alimentare cu comutare pot fi proiectate pentru a face față variațiilor de temperatură mai bine decât omologii lor liniari. Acest lucru se datorează faptului că efectul pielii (cantitatea de rezistență cauzată de modificările suprafeței conductorului) poate fi ignorat la frecvențe joase, dar poate provoca o pierdere mare de energie la frecvențe înalte.

Aceasta înseamnă că sursele de alimentare cu un design bun vor fi capabile să regleze tensiunea fără a provoca distorsiuni semnificative la orice sarcină. De asemenea, vor avea circuite de siguranță pentru a se asigura că tensiunea de ieșire nu este afectată de condițiile de suprasarcină sau de alți factori de mediu.