Elektronik Devreler - SMPS

Şimdiye kadar tartışılan konular, güç kaynağı biriminin farklı bölümlerini temsil ediyor. Bütün bu bölümler birlikteLinear Power Supply. Bu, giriş AC kaynağından DC elde etmenin geleneksel yöntemidir.

Doğrusal Güç Kaynağı

Doğrusal Güç Kaynağı (LPS), düşük dalgalanma ve düşük gürültüye sahip çıkış voltajını düzenlemek için seri dirençte çok fazla ısı yayan düzenlenmiş güç kaynağıdır. Bu LPS'nin birçok uygulaması vardır.

Doğrusal bir güç kaynağı, çıkış voltajını düzenlemek için daha büyük yarı iletken cihazlar gerektirir ve daha fazla ısı üreterek daha düşük enerji verimliliği sağlar. Doğrusal güç kaynakları, diğerlerinden 100 kata kadar daha hızlı geçici yanıt sürelerine sahiptir ve bu, belirli özel alanlarda çok önemlidir.

LPS'nin Avantajları

• Güç kaynağı süreklidir.
• Devre basittir.
• Bunlar güvenilir sistemlerdir.
• Bu sistem, yük değişikliklerine dinamik olarak yanıt verir.
• Çıkış gerilimini düzenlemek için devre dirençleri değiştirilir.
• Bileşenler doğrusal bölgede çalıştığı için gürültü düşüktür.
• Çıkış voltajındaki dalgalanma çok düşük.

LPS'nin dezavantajları

• Kullanılan transformatörler daha ağır ve büyüktür.
• Isı dağılımı daha fazladır.
• Doğrusal güç kaynağının verimliliği% 40 ila 50'dir
• Güç, LPS devrelerinde ısı şeklinde boşa harcanmaktadır.
• Tek çıkış voltajı elde edilir.

Doğrusal Güç kaynağının farklı bölümlerinden zaten geçtik. Doğrusal Güç Kaynağının blok şeması aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.

Yukarıdaki dezavantajlara rağmen, Doğrusal Güç Kaynakları düşük gürültülü amplifikatörlerde, test ekipmanlarında, kontrol devrelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ek olarak, veri toplama ve sinyal işlemede de kullanılırlar.

Basit düzenleme gerektiren ve verimliliğin önemli olmadığı tüm güç kaynağı sistemleri, LPS devreleri kullanılır. Elektriksel gürültü daha düşük olduğundan, LPS, hassas analog devrelere güç sağlamak için kullanılır. Ancak Doğrusal Güç Kaynağı sisteminin dezavantajlarının üstesinden gelmek için Anahtarlı Mod Güç Kaynağı (SMPS) kullanılır.

Anahtarlamalı Mod Güç Kaynağı (SMPS)

Düşük verimlilik, dalgalanmaları azaltmak için yüksek değerli kondansatör ihtiyacı ve ağır ve maliyetli transformatörler gibi LPS'nin dezavantajları, Switched Mode Power Supplies.

SMPS'de kullanılan transistörün voltaj düşüşünü kontrol etmek için LPS'de kullanılan transistörün SMPS'de transistör olarak kullanıldığı bilinmesi ile basitçe anlaşılır. controlled switch.

Çalışma

SMPS'nin çalışması aşağıdaki şekilden anlaşılabilir.

SMPS devresinin her aşamasında ne olduğunu anlamaya çalışalım.

Giriş Aşaması

50 Hz AC giriş besleme sinyali, herhangi bir transformatör kullanılmadan doğrudan redresör ve filtre devresi kombinasyonuna verilir. Bu çıkışın birçok varyasyonu olacaktır ve kondansatörün kapasitans değeri, giriş dalgalanmalarını idare etmek için daha yüksek olmalıdır. Bu düzenlenmemiş dc, SMPS'nin merkezi anahtarlama bölümüne verilir.

Anahtarlama Bölümü

Bu bölümde Güç transistörü veya MOSFET gibi varyasyonlara göre AÇIK ve KAPALI anahtarlama yapan bir hızlı anahtarlama cihazı kullanılır ve bu çıkış bu bölümde bulunan transformatörün primerine verilir. Burada kullanılan transformatör, 60 Hz besleme için kullanılanlardan farklı olarak çok daha küçük ve daha hafiftir. Bunlar çok verimlidir ve bu nedenle güç dönüşüm oranı daha yüksektir.

Çıkış Aşaması

Anahtarlama bölümünden gelen çıkış sinyali, gerekli DC voltajını elde etmek için tekrar düzeltilir ve filtrelenir. Bu, daha sonra bir geri besleme devresi olan kontrol devresine verilen regüle edilmiş bir çıkış voltajıdır. Geri besleme sinyali dikkate alınarak nihai çıktı elde edilir.

Kontrol ünitesi

Bu ünite, birçok bölümü olan geri besleme devresidir. Aşağıdaki şekilden bu konuda net bir anlayışa sahip olalım.

Yukarıdaki şekil bir kontrol ünitesinin iç parçalarını açıklamaktadır. Çıkış sensörü sinyali algılar ve onu kontrol ünitesine birleştirir. Sinyal diğer bölümden izole edilmiştir, böylece ani yükselmeler devreyi etkilememelidir. Bir referans voltajı, sinyali gereken sinyal seviyesi ile karşılaştıran bir karşılaştırıcı olan hata amplifikatörüne sinyal ile birlikte bir giriş olarak verilir.

Doğrama frekansını kontrol ederek son voltaj seviyesi korunur. Bu, çıkışı kesme frekansının artırılıp artırılmayacağına karar vermeye yardımcı olan hata yükselticisine verilen girişleri karşılaştırarak kontrol edilir. PWM osilatörü, standart bir PWM dalgası sabit frekansı üretir.

Aşağıdaki şekle bakarak SMPS'nin tam işleyişi hakkında daha iyi bir fikir edinebiliriz.

SMPS, çoğunlukla voltaj değiştirmenin bir sorun olmadığı ve sistemin verimliliğinin gerçekten önemli olduğu yerlerde kullanılır. SMPS ile ilgili dikkat edilmesi gereken birkaç nokta vardır. Onlar

• SMPS devresi anahtarlama ile çalıştırılır ve bu nedenle voltajlar sürekli değişir.

• Anahtarlama cihazı doygunluk veya kesme modunda çalıştırılır.

• Çıkış voltajı, geri besleme devresinin anahtarlama süresi tarafından kontrol edilir.

• Anahtarlama süresi, görev döngüsü ayarlanarak ayarlanır.

• SMPS'nin verimliliği yüksektir, çünkü fazla gücü ısı olarak dağıtmak yerine, çıkışı kontrol etmek için sürekli olarak girişini değiştirir.

Dezavantajları

SMPS'de aşağıdaki gibi birkaç dezavantaj vardır:

• Yüksek frekans anahtarlamasından dolayı gürültü var.
• Devre karmaşıktır.
• Elektromanyetik parazit oluşturur.

Avantajlar

SMPS'nin avantajları şunları içerir:

• Verimlilik% 80 ila 90 kadar yüksektir
• Daha az ısı üretimi; daha az güç israfı.
• Besleme şebekesine azaltılmış harmonik geri besleme.
• Cihaz kompakt ve küçüktür.
• Üretim maliyeti azalır.
• Gerekli sayıda voltajın sağlanması için hüküm.

Başvurular

SMPS'nin birçok uygulaması vardır. Bilgisayarların anakartlarında, cep telefonu şarj cihazlarında, HVDC ölçümlerinde, akü şarj cihazlarında, merkezi güç dağıtımında, motorlu taşıtlarda, tüketici elektroniğinde, dizüstü bilgisayarlarda, güvenlik sistemlerinde, uzay istasyonlarında vb. Kullanılırlar.

SMPS Türleri

SMPS, regüle edilmiş DC çıkış voltajını düzensiz DC veya AC voltajından elde etmek için tasarlanmış Anahtarlamalı Mod Güç Kaynağı devresidir. Dört ana SMPS türü vardır:

• DC'den DC'ye Dönüştürücü
• AC'den DC'ye Dönüştürücü
• Geri Döndür Dönüştürücü
• İleri Dönüştürücü

Giriş bölümündeki AC'den DC'ye dönüştürme kısmı, AC'den DC'ye dönüştürücü ve DC'den DC'ye dönüştürücü arasındaki farkı yaratır. Geri dönüş dönüştürücü, Düşük güç uygulamaları için kullanılır. Ayrıca SMPS tiplerinde ihtiyaca göre çıkış gerilimini azaltan veya arttıran Buck Converter ve Boost dönüştürücü bulunmaktadır. Diğer SMPS türleri arasında Kendinden salınımlı geri dönüş dönüştürücü, Buck artırıcı dönüştürücü, Cuk, Sepic vb.