منبع تغذیه و نقش آن در سیستم ها
تاريخ :
۱۳۹۲/۲/۳۱
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:
-
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.
- 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.
محدوده ولتاژ AC ورودی توسط یك سوئیچ در دو حالت 115 و 230 ولت انتخاب می‌شود. در حالت 115 ولت یك مدار دو برابر كننده ولتاژ در طبقه ورودی اضافه می‌شود. در برخی مدل‌ها محدوده ولتاژ AC ورودی Universal بوده و حداقل100 تا 240 ولت را پشتیبانی می‌کنند.
در یك SMPS با ورودی DC به این مرحله (یكسو كننده) احیتاجی نیست.
در مرحله اینورتر، این مقدار DC دوباره به AC تبدیل می‌شود. فركانس خروجی اینورتر بیش از 20 كیلوهرتز انتخاب می‌شود (خارج محدوده شنوایی). عمل سوئیچ معمولاً به كمك چند طبقه MOSFET جهت رسیدن به بهره بالا انجام می‌شود. در مرحله بعد ترانس با تعداد دورهای پیچشی كم وجود دارد. به دلیل فركانس بالا دور سیم پیچ ترانس كم می‌شود و بسته به نیاز ترانس افزاینده یا كاهنده است. در مرحله نهایی هم یک طبقه یکسوکننده و فیلتر وجود دارد که وظیفه‌ی آن ساختن خروجی DC در محدوده معین و مشخصات مناسب است.
سیستم کاربری