کال

تجربیات کامپیوتر، الکترونیک و لینوکس عبد

چرا منابع تغذیه سوئیچینگ را دوست داریم؟

۱۱ مرداد ۱۳۸۷ در دسته الکترونیک٬ سوئیچینگ

منابع تغذیه سوچینگ موجودات جالب و پر کاربردی هستند. فکر کنم هر علاقه‌مند به الکترونیکی بلاخره روزی به نوعی با یکی از انواع این مدار‌ها سروکار خواهد داشت.

در ابتدا کمی فلش‌بک:

(اگه حوصله ندارید می‌توانید از این قسمت عبور کنید بدون اینکه چیزی از دست بدهید!)

فکر کنم اولین باری که اسم منبع سوئیچینگ رو شنیدم اول دبیرستان بودم. یه کتاب خیلی خوب در عالم بچگی خریده بودم به نام اصول و مبانی الکترونیک ترجمه رضا خوش‌کیش (نویسنده مایکل تولی). کتاب یک فصل منابع تغذیه داشت که در انتهای همون فصل یک مدار سوییچینگ DC/DC ترانزیستوری قرار داشت. در توضیحات این قسمت نوشته بود:

متأسفانه این تثبیت‌کننده‌ها [منابع تغذیه سوئیچینگ] در مقایسه با تثبیت‌کننده‌های خطی متداول از پیچیدگی زیادی برخورداند می‌باشند.

خوب همین جمله برای من کافی بود که به سرعت از این بخش عبور کنم. برخورد بعدی من با منبع سوئیچنیگ در دانشگاه بود. یک استاد همه فن حریف، دست به آچار و خوش اخلاق داشتیم به نام میرزابابایی که درس‌های متفاوتی باهاش داشتم از جمله مدار واسط. یادمه در این درس بود که استاد اشاره‌ای به منابع تغذیه کامپیوتر و سوئیچنگ بودنشون کرد. من تا قبل از این همیشه‌ در تعجب بودم که چطوری منبع تغذیه کامپیوتر با اون ابعاد و وزن چنین توانی داره! چون همیشه فکر می‌کردم برای منبع به یک ترانس بزرگ نیازه و یه توان ۳۰۰ واتی چطور از پاور کامپیوتر در می‌آید!

چرا منبع سوئچینگ ؟

منابع خطی مانند یک مقاومت متغیر به عنوان یک مقسم ولتاژ عمل می‌کنند. در این حالت توان تلف شده در دستگاه به صورت خطی با اختلاف ولتاژ ورودی/خروجی و جریان عبوری در رابطه است. به سادگی مقدار توان تلف شده را می‌توان به این صورت محاسبه کرد:

P_{wasted} = (V_{in} - V_{out}) * I

به عنوان مثال فرض کنید شما برای تغذیه یک مدار میکروکنترلری با یک 7805 ولتاژ 5V در مدار درست کرده‌اید. در این حالت اگر جریان متوسط مدار شما ۱ آمپر باشد، توان تلف شده بر روی رگولاتور 7805 برای ولتاژ ورودی ۹ ولت برابر ۴ وات و برای ولتاژ ۱۲ ولت برابر ۷ وات است (چه قدر اینجا گرمه)!

ولی در منابع تغذیه سوئچینگ توان تلف شده ربطه مستقیمی با اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی ندارد! در اینجا فقط یک پارامتر به عنوان بازده (efficiency) مطرح است.

Efficiency =\eta= \frac{P_{in}}{P_{out}}\times 100

این بازده در منابع تغذیه سوئیچینگ معمولا در حدود ۷۵ تا ۹۰ درصد است. در این حالت توان تلف شده به این صورت به درست می‌آید:

P_{wasted} = P_{in} - P_{out} = P_{out} \times (\eta/100 - 1)

حالا در نظر بگیرد که به‌جای آن 7805 شما یک منبع تغذیه سوئچینگ DC/DC با بازده ۷۸٪ درست کرده‌‌اید. در این حالت بدون نگرانی از افزایش ولتاژ ورودی، توان تلف شده ۱.۱ وات است! معمولا بازده با افزایش ولتاژ ورودی افزایش نیز پیدا می‌کند.

مبنای کار منبع سوئیچینگ چیست؟

کتاب‌های فراوانی درباره منابع سوئیچینگ وجود دارد که جزئیات عملکرد را می‌توانید از آنها مطالعه کنید. ولی به صورت خیلی ابتدایی من یک توضیح مختصری در حد سوادم در اینجا می‌نویسم.

در منبع سوئیچینگ برای کنترل اندازه ولتاژ از روش PWM بر مبنای تغییر duty-cycle (به بیان ساده نسبت زمان روشن بودن به خاموش بودن سوئیچ) استفاده می‌شود. فرکانس کاری این PWM معمولا به نسبت بالا است (به خصوص نسبت به ۵۰ هرتز در توپولوژی‌هایی که ولتاژ AC برق شهر را تبدیل به ولتاژ DC می‌کنند). این فرکانس از حدود ۱۰KHz تا ۱MHz بسته به تراشه‌ها متغیر است. بالا بودن این فرکانس علاوه بر این کمک می‌کند که اندازه ترانس در مقایسه با منابع خطی کوچکتر‌ شود.

انشاالله در پست‌های بعدی توضیحات بیشتری به علاوه یک مدار ساده نمونه می‌نویسم.

– برای مطالعه بیشتر این کتاب‌چه را در اینجا مطالعه نمایید.

– مقایسه‌ای جالب بین منابع سوئیچینگ و خطی را در اینجا مطالعه نمایید.

ارسال نظر
٬٬
منبع تغذیه سوئیچینگ DC/DC با LM2576 »

۴ نظر به “چرا منابع تغذیه سوئیچینگ را دوست داریم؟”

  • hossean
    ۶ شهریور ۱۳۸۷ at ۳:۲۶ ب.ظ

    خیلی ممنون که این مطالب را نوشتی اگر میتونی در مورد طرز کارش به من یکم اطلاعات بدی خیلی خیلی ممنون میشم( خیلی فوری )
    عبد
    کدام قسمت را می‌فرمایید؟
    (در پست بعدی نیز یک مدار نمونه وجود دارد)

  • محمد
    ۹ بهمن ۱۳۸۷ at ۲:۱۵ ب.ظ

    سلام میتونی در باره آمار واردات و مصرف داخلی منبع تغذیه یا سوئیچجینگ در ایران به من اطلاعات بدی اگه این کارو انجام بدی یعنی ایولا داری
    عبد
    متاسفانه من اصلا از بازار اطلاعی ندارم. من فقط یک علاقه‌مند الکترونیک و کامپیوتر هستم و متاسفانه هنوز در بازار و صنعت هم کار نکرده‌ام!

  • axcyjx
    ۱ تیر ۱۳۸۸ at ۸:۳۰ ب.ظ

    b9E5K7 aibillvagyoo, [url=http://ylbvaxspoxqs.com/]ylbvaxspoxqs[/url], [link=http://qmtleijlzukb.com/]qmtleijlzukb[/link], http://qtlmfxeudazl.com/

  • سعید
    ۱۳ تیر ۱۳۸۸ at ۹:۴۳ ق.ظ

    سلام
    خسته نباشی
    یک سری اطلاعات می خواستم درباره عناوین زیر (البته هر چه سریعتر)
    در مورد هر کدام که اطلاعاتی دارید لطفا برام توضیح دهید.(یا لینک)
    1- در چه کاربردهایی از خطی و در کدام سوئیچینگ به کار می رود
    2- ارایش های متفاوت هر کدام کی به کار می روند و مزایا و معایب آنها چیست؟
    در ایران برای هسته ی ترانس ها که شناسنامه ای وجود ندارد شما چگونه با این مشکل کنار می ایید؟
    خیلی ممنونم>

نوشتن نظر