منابع تغذیه سوئیچینگ و معایب آن 

سایت دیفراست www.defrost.ir مرجع تعمیرکاران لوازم خانگی

کانال تلگرام گروه تولیدی دیفراست

Telegram.me/defrostgrop

باما همراه شوید

 

تمام مواردی که به عنوان مزیت در منابع تغذیه خطی درنظر گرفته میشوند به عنوان عیوب منابع تغذیه سوئیچینگ به شمار میرود. علاوه بر آن به موارد زیر اشاره میشود :

1- نیاز به فیلتر کردن خروجی و حذف نویزهای تولیدی

2- ناپایداری ولتاژ

3- حساسیت زیاد به امواج محیط به گونه ای که بعضا دربرابر دیش های مخابراتی اصلا عمل نمیکنند.

• رگولاتورهای سوئیچینگ با ترانسفورماتور ایزوله کننده

توپولوژی های مختلف مدارات SMPS :

Flyback # Ringing choke Converter (RCC) # Half – forward # Forward # Resonnant forward #

Push – pull # Half – Bridge # full – bridge # Resonant, zero voltage switched # Isolated Cuk

هریک از این توپولوژی ها برای کاربرد و توان مصرفی خاصی مناسب تر خواهند بود . مثلا :

در جریان های خروجی کمتر از 4 آمپر، توپولوژی فلای بک ترجیح داده میشود. اگر جریان خروجی بیشتر از 6 آمپر باشد، معمولا از توپولوژی فوروارد استفاده میشود و برای جریان های بین 4 تا 6 آمپر، از هر یک از توپولوژی های فلای بک یا فوروارد میتوان استفاده نمود.

 

• برخی از مزایای توپولوژی فلای بک :

مدار فقط دارای یک المان مغناطیسی است که هم کار ایزولاسیون را انجام میدهد و هم محل ذخیره ی انرزی است. برای جریان های کمتر از حدود 4 آمپر، فلای بک ارزانترین توپولوژی ممکن است. ولی برای جریان های بیشتر، برای مقابله با ریپل های جریانی مجبور به استفاده از خازنی با ابعاد بزرگتر در خروجی هستیم.

• برخی از مزایای توپولوژی فوروارد :

سیم پیچ خروجی چه در زمان روشن بودن و چه در زمان خاموشی سیم پیچ اولیه، جریان خروجی را تامین میکند. این یعنی ریپل کمتر در جریان، جریان های RMS کمتر و ابعاد کوچکتر خازن خروجی.

 

_ رگولاتور سوئیچینگ با ترانسفورماتور ایزوله کننده :

با بهره گیری از ترانسفورمر ایزوله کننده ایزولاسیون به کمک سیم های عایق و نوارهای عایق انجام میشود که در این حالت تا صدها ولت و بیشتر ولتاژ قابل تحمل وجود دارد.

حسن دیگر ترانسفورمر ایزوله کننده افزودن خروجی های متعدد بدون نیاز به رگولاتور جداگانه است. در اینجا هم توپولوژی های فلای بک و فوروارد وجود دارد. بعلاوه ترانس میتواند به عنوان افزاینده یا کاهنده ولتاز عمل کند.

_ رگولاتور فلای بک (Fly Back ) :

ساده ترین و کم قطعه ترین عضو خانواده منابع تغذیه سوئیچینگ طرح فلای بک است که در محدوده بسیار وسیعی به کار میرود. این رگولاتور کاملا شبیه رگولاتور بوست است بجز یک سیم پیچ اضافی روی القاگر آن که این سیم پیچ علاوه بر ایزولاسیون قابلیت های فراوانی را هم به مدار می افزاید که عبارتند از :

1- بیش از یک خروجی در یک تغذیه قابل تحصیل است.

2- خروجی میتواند مثبت یا منفی مستقل از سطح ورودی باشد.

 

انتخاب اجزا و معیارهای طراحی :

یکسو کننده های ورودی طراحان چه از یکسو کننده های پل آماده استفاده کنند چه از یکسو کننده های مجزا باید به نکات زیر توجه کنند:

• توانایی یکسو کردن حداکثر جریان مستقیم ⇐

این مقدار در درجه ی اول به سطح توان طراحی منبع تغذیه ی سوئیچینگ بستگی دارد و دیود انتخاب شده حداقل باید بتواند جریانی دو برابر جریان محاسبه شده در حالت پایدار را تحمل کند.

• توانایی بلوکه کردن پیک ولتاژ معکوس ⇐

مادامی که این یکسوسازها در محدوده ی ولتاز بالا مورد استفاده قرارمیگیرند، باید نرخ بالایی داشته باشند. معمولا 600 ولت یا بیشتر. ظرفیت تحمل جریان هجومی بالا برای تحمل پیک جریان هنگام روشن شدن مدار.

 

خازن :

محاسبه و انتخاب صحیح خازن های یکسوساز ورودی بسیار مهم است و بر روی پارامترهای اجرایی زیر تاثیر میگذارد:

ریپل ac فرکانس پایین در خروجی منبع تغذیه و زمان باقی ماندن. معمولا از خازن های الکترولیت مرغوب با توانایی جریان ریپل بالا با حداقل ولتاز کار Vdc 200 استفاده میشود.

جریان مصرفی نامی ظرفیت خازن ذخیره 125 میلی آمپر، 470 میکروفاراد – 250 میلی آمپر ، 1000 میکروفاراد – 500 میلی آمپر ، 2200 میکروفاراد – 1 آمپر ، 4700 میکروفاراد – 2 آمپر 6800 میکروفاراد.

جریان قابل تحمل خازن مورد استفاده فیلتر ورودی باید دست کم 20 برابر حداکثر جریان عبوری مداوم باشد. ظرفیت خازن ذخیره به جریان مصرفی مورد نیاز و حداکثر دامنه ریپل قابل تحمل بستگی دارد.

برای حفظ فاصله ایمنی بهتر است ولتاز قابل تحمل آن دست کم 4/1 برابر ولتاژ خروجی باشد یعنی دوبرابر r.m.s ولتاژ خروجی.

جریان هجومی یک منبع تغذیه سوئیچینگ ممکن است باعث ایجاد یک پیک جریان هجومی بسیار شدید در هنگام روشن شدن شود، مگراینکه طراح، برخی محدودکننده های جریان را در قسمت ورودی جای دهد. این جریان ها براثر شارژ خازن به وجود می آیند که در لحظه ی روشن شدن، مقاومت بسیار اندکی معمولا فقط به اندازه ESR خازن ها.

ترانزیستور قدرت در طراحی مبدل انواع مختلف المان های سوئیچی، ترانزیستور، SCR و GTO توسط طراحان منبع تغذیه در طول سالها استفاده شده است. متداول ترین المانی که اغلب از آن استفاده میشود ترانزیستور دوقطبی و درسالهای اخیر نوع ماسفت آن است.