نگاهی کلی به مساله
با نگاهی عمیق و دقیق به انواع منابع تغذیه دو نوع پر استفاده و پر مصرف منابع تغذیه را می توان نام برد. یکی منابع تغذیه خطی و دیگری منابع تغذیه سوئچینگ. یکی از تفاوت‌های اساسی این دو نوع منبع تغذیه در بازدهی آنهاست. در زیر به بررسی علت این تفاوت می پردازیم.
علت بالا بودن بازدهی منابع تغذیه سوئچینگ نسبت به منابع تغذیه خطی
یکی از عناصر اصلی و پر کاربرد در الکترونیک را به جرات می توان ترانزیستور دانست. ترانزیستور ها به طور عمده در کاربردهای تقویت کنندگی، بافر، وارون گری و کنترل جریان یا ولتاژ مورد استفاده قرار می‌گیرند. ترانزیستورها بر حسب ولتاژ و جریان اعمالی دارای مشخصات و عملکردهای متفاوتی هستند. به این مشخصات و حالات مد کاری ترانزیستور گفته می شود.
امپدانس در مدهای کاری ترانزیستور
یکی از مشخصاتی که در این مدها با هم تفاوت زیادی دارند امپدانس یا همان رابطه ولتاژ به جریان لحظه ای ترانزیستور است. همان طور که می دانیم رابطه ی توان مصرفی در المان ها به صورت ضرب ولتاژ در جریان یا ضرب امپدانس در مربع جریان است. به بیان دیگر در شرایط جریان ثابت هر چقدر امپدانس افزایش یابد توان مصرفی و در نتیجه تلفات افزایش می بابد.
علت اصلی تفاوت در بازدهی، در نحوه به کار گیری ترانزیستور در منابع تغذیه
در منابع تغذیه خطی از ترانزیستور به عنوان یک عنصر کنترل کننده ولتاژ خروجی بهره برده می شود. در این مد کاری که برای ترانزیستور های BJT مد کاری خطی گفته می شود ترانزیستور دارای امپدانس بزرگی است. (علت اصلی نام گذاری منابع تغذیه خطی نیز به خاطر مد کاری است که ترانزیستور در آن کار می کند). این امپدانس بزرگ از آنجا که در مسیر عبور جریان خروجی قرار دارد عامل اصلی ایجاد تلفات در منابع خطی به شمار می آید.
اما در منابع تغذیه سوئیچینگ
اما در منابع تغذیه سوئیچینگ همان طور که از نامش بر می آید از ترانزیستور به عنوان یک کلید (سوئیچ ) استفاده می شود. به این معنا که ترانزیستور را در مد کاری قطع و وصل مورد استفاده قرار می دهیم.
به بیان دیگر در این مد کاری، ترانزیستور مانند کلید عمل کرده و مسیر عبور جریان را یا به طور کلی بسته یا باز می کند (توجه کنید که امپدانس یا مقاومت کلید بسیار نزدیک به صفر است). در هنگامی که کلید بسته است جریان با امپدانسی نزدیک به صفر مواجه شده و ضرب آن با مربع جریان صفر خواهد شد. بنابراین تلفات در هنگام وصل بودن کلید در حالت ایده آل صفر است. در حالت قطع ترانزیستور یا کلید چون جریانی از مسیر نمی گذرد جریان مسیر صفر شده و با محاسبه توان مصرفی که برابر است با مربع جریان (مربع صفر آمپر )ضرب در امپدانس مجددا توان مصرفی در حالت ایده آل برابر صفر خواهد شد.
نتیجه گیری
بدین ترتیب در منابع تغذیه سوئیچینگ به دلیل بسیار ناچیز بودن امپدانس ترانزیستور به خاطر مد کاری مورد استفاده در آن تلفات به شدت کاهش یافته می یابد. در نتیجه شاهد بازدهی بهتر و بالاتری نسبت به منابع تغذیه خطی هستیم.
2 دیدگاه. Leave new
سلام
متنی کاملا علمی و تجربی بود
از اینکه تجربیات مفید خودتون رو در اختیار عموم قرار می دید بسیار متشکرم
همواره پیروز و سربلند باشید
سلام
خواهش می کنم