الفرق الرئيسي - SMPS مقابل مزود الطاقة الخطي
تتطلب معظم الأجهزة الإلكترونية والكهربائية جهدًا للتيار المستمر لتعمل. يجب تزويد هذه الأجهزة ، خاصة الأجهزة الإلكترونية ذات الدوائر المتكاملة ، بجهد DC موثوق به وخالي من التشوه حتى تعمل دون عطل أو احتراق. الغرض من مصدر طاقة التيار المستمر هو توفير جهد تيار مستمر نظيف لهذه الأجهزة. يتم تصنيف مصادر طاقة التيار المستمر إلى الوضع الخطي والمحول ، وهما الهيكلان المعنيان لجعل إمداد التيار الكهربائي المتردد في تيار مستمر سلس. يستخدم مزود الطاقة الخطي محولًا لتخفيض جهد التيار المتردد مباشرة إلى المستوى المطلوب بينما يحول SMPS التيار المتردد إلى التيار المستمر باستخدام جهاز تبديل يساعد في الحصول على متوسط قيمة مستوى الجهد المطلوب.هذا هو الفرق الرئيسي بين SMPS ومصدر الطاقة الخطي.
ما هو مزود الطاقة الخطي؟
في مصدر طاقة خطي ، يتم تحويل جهد التيار المتردد الرئيسي إلى جهد أقل مباشرة بواسطة محول تنحي. يجب أن يتعامل هذا المحول مع طاقة كبيرة لأنه يعمل على تردد التيار المتردد الرئيسي 50 / 60Hz. لذلك هذا المحول ضخم وكبير مما يجعل مصدر الطاقة ثقيل وكبير.
يتم بعد ذلك تصحيح الجهد المتدرج وتصفيته للحصول على جهد التيار المستمر المطلوب للإخراج. نظرًا لأن الجهد عند هذا المستوى يتعرض للتنوع اعتمادًا على تشوهات جهد الدخل ، يتم إجراء تنظيم للجهد قبل الإخراج. منظم الجهد في مزود الطاقة الخطي هو منظم خطي ، والذي عادة ما يكون عبارة عن جهاز أشباه موصلات يعمل كمقاوم متغير. تتغير قيمة مقاومة الخرج مع متطلبات طاقة الخرج ، مما يجعل جهد الخرج ثابتًا. وبالتالي ، يعمل منظم الجهد كجهاز لتبديد الطاقة.في معظم الأحيان ، تبدد الطاقة الزائدة لجعل الجهد ثابتًا. لذلك ، يجب أن يحتوي منظم الجهد على أحواض حرارة كبيرة. نتيجة لذلك ، تصبح إمدادات الطاقة الخطية أثقل بكثير. علاوة على ذلك ، نتيجة لتبديد الطاقة بواسطة منظم الجهد مثل الحرارة ، تنخفض كفاءة مصدر الطاقة الخطي بنسبة تصل إلى حوالي 60٪.
ومع ذلك ، لا تنتج مصادر الطاقة الخطية ضوضاء كهربائية على جهد الخرج. يوفر عزلًا بين الإخراج والمدخلات بسبب المحول. لذلك ، تُستخدم مصادر الطاقة الخطية للتطبيقات عالية التردد مثل أجهزة التردد اللاسلكي ، والتطبيقات الصوتية ، والاختبارات المعملية التي تتطلب إمدادات خالية من الضوضاء ، ومعالجة الإشارات ، ومكبرات الصوت.
الشكل 01: مزود الطاقة بمنظم جهد خطي
ما هو SMPS؟
SMPS (مصدر طاقة بتبديل الوضع) يعمل على جهاز تحويل الترانزستور. في البداية ، يتم تحويل دخل التيار المتردد إلى جهد تيار مستمر بواسطة مقوم ، دون تقليل الجهد ، على عكس مصدر الطاقة الخطي. ثم يخضع جهد التيار المستمر لتبديل عالي التردد ، عادةً بواسطة ترانزستور MOSFET. وهذا يعني أن الجهد عبر MOSFET يتم تشغيله وإيقافه عن طريق إشارة بوابة MOSFET ، وعادة ما تكون إشارة معدلة لعرض النبضة تبلغ حوالي 50 كيلو هرتز (كتلة المروحية / العاكس). بعد عملية التقطيع هذه ، يصبح شكل الموجة إشارة نابضة بالتيار المستمر. بعد ذلك ، يتم استخدام محول تنحي لتقليل جهد إشارة التيار المستمر النبضية عالية التردد إلى المستوى المطلوب. أخيرًا ، يتم استخدام مقوم الإخراج والمرشح لإعادة جهد التيار المستمر الناتج.
الشكل 02: مخطط كتلة SMPS
يتم تنظيم الجهد في SMPS عبر دائرة تغذية مرتدة تراقب جهد الخرج. إذا كانت متطلبات الطاقة للحمل عالية ، فإن جهد الخرج يميل إلى الزيادة. يتم الكشف عن هذه الزيادة بواسطة دائرة التغذية المرتدة للمنظم وتستخدم للتحكم في نسبة التشغيل إلى الإيقاف لإشارة PWM. وبالتالي ، يتغير متوسط جهد الإشارة. نتيجة لذلك ، يتم التحكم في جهد الخرج ليبقى ثابتًا.
يعمل المحول التدريجي المستخدم في SMPS بتردد عالٍ ؛ وبالتالي ، فإن حجم ووزن المحول أقل بكثير من تلك الخاصة بمصدر الطاقة الخطي. يصبح هذا سببًا رئيسيًا لأن يكون SMPS أصغر حجمًا وأخف وزنًا من نظيره من النوع الخطي. علاوة على ذلك ، يتم تنظيم الجهد دون تبديد الطاقة الزائدة مثل فقدان أوم أو حرارة. تصل كفاءة SMPS إلى 85-90٪.
في نفس الوقت ، يقوم SMPS بتوليد ضوضاء عالية التردد بسبب عملية تبديل MOSFET.يمكن أن تنعكس هذه الضوضاء في جهد الخرج ؛ ومع ذلك ، في بعض النماذج المتقدمة والمكلفة ، يتم تخفيف ضوضاء الإخراج إلى حد ما. علاوة على ذلك ، فإن التبديل يخلق تداخلًا كهرومغناطيسيًا وترددًا لاسلكيًا أيضًا. وبالتالي ، من الضروري استخدام التدريع RF وفلاتر EMI في SMPSs. لذلك ، SMPS ليست تطبيقات صوتية وترددات راديو مناسبة. يمكن استخدام المعدات الأقل حساسية للضوضاء مثل شواحن الهاتف المحمول ومحركات التيار المستمر والتطبيقات عالية الطاقة وما إلى ذلك مع SMPSs. إنه تصميم أخف وزنًا وأصغر حجمًا يجعله مناسبًا للاستخدام كأجهزة محمولة أيضًا.
ما هو الفرق بين SMPS ومزود الطاقة الخطي؟
SMPS مقابل مزود الطاقة الخطي |
|
| SMPS يصحح مباشرة التيار الكهربائي المتردد دون تقليل الجهد. ثم يتم تبديل التيار المتردد المحول بتردد عالٍ لمحول أصغر لتقليله إلى مستوى الجهد المطلوب. أخيرًا ، يتم تصحيح إشارة التيار المتردد عالية التردد إلى جهد خرج التيار المستمر. | يعمل مصدر الطاقة الخطي على تقليل الجهد إلى القيمة المطلوبة في البداية بواسطة محول أكبر. بعد ذلك ، يتم تصحيح التيار المتردد وتصفيته لإخراج جهد التيار المستمر. |
| تنظيم الجهد | |
| يتم تنظيم الجهد عن طريق التحكم في تردد التبديل. يتم مراقبة جهد الخرج بواسطة دائرة التغذية الراجعة ويستخدم تباين الجهد للتحكم في التردد. | يتعرض جهد التيار المستمر المصحح والمفلتر لمقاومة خرج من مقسم الجهد لجعل جهد الخرج. يمكن التحكم في هذه المقاومة من خلال دائرة تغذية مرتدة تراقب تغير جهد الخرج. |
| كفاءة | |
| توليد الحرارة في SMPS منخفض نسبيًا لأن ترانزستور التبديل يعمل في مناطق الانقطاع والجوع. الحجم الصغير لمحول الإخراج يجعل فقدان الحرارة صغيراً. لذلك تكون الكفاءة أعلى (85-90٪) | يتم تبديد الطاقة الزائدة كحرارة لجعل الجهد ثابتًا في مصدر طاقة خطي. علاوة على ذلك ، فإن محول الإدخال أكبر بكثير ؛ وبالتالي ، فإن خسائر المحولات أعلى. لذلك ، فإن كفاءة مزود الطاقة الخطي منخفضة تصل إلى 60٪. |
| بناء | |
| لا يحتاج حجم محول SMPS إلى أن يكون كبيرًا لأنه يعمل بتردد عالٍ. لذلك ، سيكون وزن المحول أقل أيضًا. ونتيجة لذلك ، فإن حجم ووزن SMPS أقل بكثير من مزود الطاقة الخطي. | مصادر الطاقة الخطية أكبر بكثير نظرًا لأن محول الإدخال يجب أن يكون كبيرًا بسبب التردد المنخفض الذي يعمل عليه. نظرًا لتوليد المزيد من الحرارة في منظم الجهد ، يجب استخدام المشتتات الحرارية أيضًا. |
| تشوهات الضوضاء والجهد | |
| SMPS تولد ضوضاء عالية التردد بسبب التبديل. هذا يمر في جهد الخرج ، وكذلك إلى أنابيب الإدخال في بعض الأحيان. يمكن أيضًا أن يكون التشوه التوافقي في الطاقة الرئيسية ممكنًا في SMPSs. | لا تنتج مصادر الطاقة الخطية ضوضاء في جهد الخرج. التشويه التوافقي أقل بكثير من التشوه التوافقي. |
| التطبيقات | |
| SMPS يمكن استخدامها كأجهزة محمولة بسبب البنية الصغيرة. ولكن نظرًا لأنها تولد ضوضاء عالية التردد ، فلا يمكن استخدام SMPS للتطبيقات الحساسة للضوضاء مثل تطبيقات الترددات اللاسلكية والتطبيقات الصوتية. | مصادر الطاقة الخطية أكبر بكثير ولا يمكن استخدامها للأجهزة المحمولة. نظرًا لأنها لا تولد ضوضاء والجهد الناتج نظيفًا أيضًا ، يتم استخدامها في معظم الاختبارات الكهربائية والإلكترونية في المعامل. |
ملخص - SMPS مقابل مزود الطاقة الخطي
SMPS وإمدادات الطاقة الخطية نوعان من مصادر طاقة التيار المستمر قيد الاستخدام. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين SMPS ومصدر الطاقة الخطي في الهياكل المستخدمة لتنظيم الجهد وتنحي الجهد.بينما يقوم مصدر الطاقة الخطي بتحويل التيار المتردد إلى جهد منخفض في البداية ، تقوم SMPS أولاً بتصحيح وترشيح التيار المتردد الرئيسي ثم التبديل إلى تيار متردد عالي التردد قبل التنحي. نظرًا لأن وزن المحول وحجمه يزدادان مع انخفاض تردد التشغيل ، فإن محول إدخال مزودات الطاقة الخطية يكون أثقل وأكبر بكثير على عكس SMPS. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن تنظيم الجهد يتم من خلال تبديد الحرارة من خلال المقاومة ، يجب أن تحتوي مصادر الطاقة الخطية على أحواض حرارة تجعلها أثقل. يتحكم منظم SMPSs في تردد التبديل للتحكم في جهد الخرج. لذلك ، SMPS أصغر حجمًا وأخف وزنًا. نظرًا لأن توليد الحرارة في SMPS أقل ، فإن كفاءتها أعلى أيضًا.
تنزيل نسخة PDF من SMPS مقابل مزود الطاقة الخطي
يمكنك تنزيل نسخة PDF من هذه المقالة واستخدامها للأغراض غير المتصلة بالإنترنت وفقًا لملاحظات الاقتباس. يرجى تحميل نسخة PDF هنا الفرق بين SMPS ومزود الطاقة الخطي.
