منبع تغذیه، قلب تپنده تجهیزات شما

در این نوشتار برای آشنایی شما با قلب تپنده تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی خود تلاش کرده‌ایم.‏‎ ‎اكثر افراد در هنگام خرید و یا ارتقای سیستم های خود به دلیل عدم آگاهی از نقش كلیدی منبع تغذیه، بودجه كمتری را نسبت به سایر قطعات سخت ‏افزاری صرف تهیه آن می‌کنند. این مسأله در دراز مدت، ساعات خروج از سرویس تجهیزات شما را بیشتر کرده و مشكلات بسیاری ایجاد می‌کند. شركت ایمن ایستا با هدف ترویج فرهنگ انتخاب پاور مناسب، تهیه مناسبترین منابع تغذیه برای بازار ‏ایران را سرلوحه کار خود قرار داده است. هدف از این كار آگاهی دادن مستقیم به مشتری و توجه به اهمیت منبع تغذیه می‌باشد، چرا كه با این روش مشتری در هنگام خرید منبع تغذیه، علاوه بر مقادیر ولت و آمپر، بر اساس شرایط مطلوب کاری و ‏توان مصرفی، مناسب ترین پاور را با در نظر گرفتن بودجه در طراحی خود انتخاب می‌کند.‏

منبع تغذیه چیست؟

همانطور كه می دانید تمامی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی بنا به طراحی خاص خود، به ولتاژ و جریان مشخصی جهت راه اندازی و کارکرد نیاز دارند. منبع تغذیه دستگاهی است که قادر است از یک ‏ورودی ولتاژ ‏AC‏ یا ‏DC‏ در محدوده معین، ولتاژهای ‏DC‏ مختلف (قابل تنظیم) با سطوح جریان مختلفی تولید نماید.
مقدمه‌ای بر منابع تغذیه سوئیچینگ ‏Switching power Supply)‎‏)‏
منبع تغذیه سوئیچینگ‎ (Switched-mode power Supply) ‎یا‎ SMPS ‎یك واحد تغذیه توان ‏‎(PSU)‎‏ است كه به روش سوئیچینگ‎ ‎عمل رگولاسیون را انجام می‌دهد. برای ثابت نگه داشتن ولتاژ در خروجی یك ‏منبع‎ ‎تغذیه، دو روش رگولاسیون خطی و رگولاسیون به روش سوئیچینگ رایج می‌باشد.‏‎  
در روش رگولاتور خطی از ترانس و المان‌های یكسو كننده جریان و فیلتر استفاده‎ ‎می‌شود. نقطه ضعف این روش، تلفات بالا و بازدهی پائین و عدم دسترسی به رگولاسیون دقیق و‎ ‎کیفیت دلخواه در ‏خروجی منبع تغذیه خطی می‌باشد. این دو‎ ‎روش را می‌توان به صورت زیر مقایسه كرد:‏

1. ‏فركانس کار ترانس‌ها در روش خطی 50 تا 60 هرتز است. ترانس‌های فرکانس پایین، اندازه و حجم بزرگی دارند. در روش سوئیچینگ به دلیل‎ ‎استفاده از فركانس بالای 50 تا 200 کیلوهرتز، حجم و وزن ‏ترانس‌ها به میزان قابل توجهی كاهش‎ ‎می‌یابد‎.
2. راندمان یا بازده توان در روش سوئیچینگ بسیار بیشتر از روش خطی است. یك منبع خطی با تلف‎ ‎كردن توان، خروجی خود را رگوله می‌كند ولی در روش سوئیچینگ با تغییر میزان‎ ‎دوره سیكل سوئیچ یا ‏همان duty cycle ‎ می‌توان ولتاژ و جریان خروجی را كنترل كرد‎.‎

مزایای سوئیچینگ

با یك طراحی خوب در‎ ‎روش سوئیچینگ می‌توان به حدود 90% بازدهی دست یافت. در توان‌های بالا از‎ ‎روش‎ PWM ‎ و در توان‌های پائین تر‎ ‎از 30 وات معمولاً از روش كلید زنی به صورت پالس‌های معمولی ‏استفاده می‌شود.‏ در طراحی منابع تغذیه سوئیچنگ، بحث نویز و اثرهای ناخواسته الكترومغناطیسی بسیار مهم بوده و برای حذف آن‌ها از فیلتر‎ EMI ‎و اتصالات‎ RF ‎استفاده می‌شود‎.‎ شكل مقابل بلوك‌دیاگرام منبع تغذیه سوئیچینگ را نشان می‌دهد‎.

در طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ‎ ‎اگر ورودی اصلی‎ AC ‎‏ باشد، ابتدا‎ ‎از یك طبقه یكسوكننده عبور کرده و یك ولتاژ‎ DC ‎رگوله نشده ایجاد می‌شود. این ولتاژ‎ DC ‎به خازن‌ های فیلترینگ بزرگ‎ ‎متصل می‌شود.‏ جریان كشیده شده توسط این یكسوكننده از ورودی‎ AC ‎باعث ایجاد پالس‌های جریان در اطراف پیك‎ ‎ولتاژ‎ AC ‎می‌شود‎.‎‏ این‎ ‎پالس‌های كوچك مولد فركانس‌های بالا بوده و كاهش فاكتور توان را بهمراه دارد. ‏تكنیك ‏Power Factor Correction‏ برای مقابله ایجاد شده است. مدار ‏PFC‏ جریان مصرفی یكسوکننده را شبیه به شكل‎ ‎موج سینوسی نگاه داشته و در نتیجه فاكتور توان در برق ورودی ‏AC‏ اصلاح و ‏نزدیک به 1،00 باقی می‌ماند‎.