Pagrindinis skirtumas – SMPS ir linijinis maitinimo š altinis
Daugeliui elektroninių ir elektros prietaisų, kad jie veiktų, reikalinga nuolatinė įtampa. Šie prietaisai, ypač elektroniniai įrenginiai su integrinėmis grandinėmis, turėtų būti tiekiami su patikima, be iškraipymų nuolatinės srovės įtampa, kad jie veiktų nesugedę ar nesudegę. Nuolatinės srovės maitinimo š altinio paskirtis yra tiekti švarią nuolatinę įtampą šiems įrenginiams. Nuolatinės srovės maitinimo š altiniai skirstomi į linijinius ir komutuojamus režimus, kurie yra topologijos, reikalingos norint, kad kintamosios srovės tiekimas į tinklą būtų sklandus. Linijinis maitinimo š altinis naudoja transformatorių, kad tiesiogiai sumažintų kintamosios srovės tinklo įtampą iki norimo lygio, o SMPS konvertuoja kintamąją srovę į nuolatinę, naudodamas perjungimo įrenginį, kuris padeda gauti vidutinę norimo įtampos lygio vertę. Tai yra pagrindinis skirtumas tarp SMPS ir linijinio maitinimo š altinio.
Kas yra linijinis maitinimo š altinis?
Linijiniame maitinimo š altinyje tinklo kintamosios srovės įtampa konvertuojama į žemesnę įtampą tiesiogiai sumažinto transformatoriaus pagalba. Šis transformatorius turi atlaikyti didelę galią, nes veikia kintamosios srovės tinklo dažniu 50/60 Hz. Todėl šis transformatorius yra nepatogus ir didelis, todėl maitinimo š altinis yra sunkus ir didelis.
Sumažinta įtampa ištaisoma ir filtruojama, kad būtų gauta išėjimui reikalinga nuolatinė įtampa. Kadangi įtampa šiame lygyje kinta priklausomai nuo įėjimo įtampos iškraipymų, prieš išėjimą atliekamas įtampos reguliavimas. Linijinio maitinimo š altinio įtampos reguliatorius yra linijinis reguliatorius, kuris paprastai yra puslaidininkinis įtaisas, veikiantis kaip kintamasis rezistorius. Išėjimo varžos vertė keičiasi atsižvelgiant į išėjimo galios poreikį, todėl išėjimo įtampa tampa pastovi. Taigi, įtampos reguliatorius veikia kaip galią išsklaidantis įtaisas. Dažniausiai jis išsklaido energijos perteklių, kad įtampa būtų pastovi. Todėl įtampos reguliatorius turi turėti didelius aušintuvus. Dėl to linijiniai maitinimo š altiniai tampa daug sunkesni. Be to, dėl įtampos reguliatoriaus galios išsklaidymo kaip šilumos, linijinio maitinimo efektyvumas sumažėja net apie 60%.
Tačiau linijiniai maitinimo š altiniai nekelia elektrinio triukšmo dėl išėjimo įtampos. Dėl transformatoriaus jis užtikrina izoliaciją tarp išėjimo ir įvesties. Todėl linijiniai maitinimo š altiniai naudojami aukšto dažnio programoms, pvz., radijo dažnio įrenginiams, garso programoms, laboratoriniams tyrimams, kuriems reikalingas maitinimas be triukšmo, signalų apdorojimas ir stiprintuvai.
01 pav. Maitinimas su linijiniu įtampos reguliatoriumi
Kas yra SMPS?
SMPS (perjungiamo režimo maitinimo š altinis) veikia perjungiančiame tranzistoriaus įrenginyje. Iš pradžių kintamosios srovės įvestis yra konvertuojama į nuolatinę įtampą lygintuvu, nesumažinant įtampos, skirtingai nei linijiniame maitinimo š altinyje. Tada nuolatinė įtampa yra perjungiama aukšto dažnio perjungimu, paprastai naudojant MOSFET tranzistorių. Tai reiškia, kad įtampa per MOSFET įjungiama ir išjungiama MOSFET vartų signalu, paprastai impulso pločio moduliuotu signalu, kurio dažnis yra apie 50 kHz (chopper / inverterio blokas). Po šios smulkinimo operacijos bangos forma tampa pulsuojančiu nuolatinės srovės signalu. Po to aukšto dažnio pulsuojančio nuolatinės srovės signalo įtampai sumažinti iki norimo lygio naudojamas žeminamasis transformatorius. Galiausiai išėjimo lygintuvas ir filtras naudojami nuolatinei išėjimo įtampai atkurti.
02 pav.: SMPS blokinė diagrama
Įtampa reguliuojama SMPS naudojant grįžtamojo ryšio grandinę, kuri stebi išėjimo įtampą. Jei apkrovos galios poreikis yra didelis, išėjimo įtampa linkusi didėti. Šį padidėjimą nustato reguliatoriaus grįžtamojo ryšio grandinė ir jis naudojamas PWM signalo įjungimo ir išjungimo santykiui valdyti. Taigi vidutinė signalo įtampa pasikeičia. Dėl to išėjimo įtampa kontroliuojama taip, kad ji būtų pastovi.
SMPS naudojamas žeminamasis transformatorius veikia aukštu dažniu; taigi transformatoriaus tūris ir svoris yra daug mažesni nei linijinio maitinimo š altinio. Tai tampa pagrindine priežastimi, kodėl SMPS yra daug mažesnis ir lengvesnis nei jo linijinio tipo atitikmuo. Be to, įtampos reguliavimas atliekamas neišsklaidant perteklinės galios kaip ominių nuostolių ar šilumos. SMPS efektyvumas siekia 85–90%.
Tuo pat metu SMPS generuoja aukšto dažnio triukšmą dėl MOSFET perjungimo operacijos. Šis triukšmas gali atsispindėti išėjimo įtampoje; tačiau kai kuriuose pažangiuose ir brangiuose modeliuose šis išvesties triukšmas yra tam tikru mastu sumažintas. Be to, perjungimas taip pat sukuria elektromagnetinius ir radijo dažnio trikdžius. Todėl SMPS reikia naudoti RF ekranavimą ir EMI filtrus. Todėl SMPS netinka garso ir radijo dažnių programoms. Su SMPS galima naudoti mažiau triukšmui jautrią įrangą, pvz., mobiliųjų telefonų įkroviklius, nuolatinės srovės variklius, didelės galios programas ir kt. Dėl lengvesnio ir mažesnio dizaino jį patogu naudoti ir kaip nešiojamus įrenginius.
Kuo skiriasi SMPS ir linijinis maitinimo š altinis?
SMPS vs linijinis maitinimo š altinis |
|
| SMPS tiesiogiai išlygina kintamosios srovės tinklą, nesumažinant įtampos. Tada konvertuota nuolatinė srovė perjungiama aukštu dažniu mažesniam transformatoriui, kad būtų sumažinta iki norimo įtampos lygio. Galiausiai aukšto dažnio kintamosios srovės signalas ištaisomas į nuolatinės srovės išėjimo įtampą. | Tiesinis maitinimo š altinis sumažina įtampą iki norimos vertės pradžioje didesniu transformatoriumi. Po to kintamoji srovė ištaisoma ir filtruojama, kad būtų gaunama nuolatinės srovės įtampa. |
| Įtampos reguliavimas | |
| Įtampos reguliavimas atliekamas valdant perjungimo dažnį. Išėjimo įtampą stebi grįžtamojo ryšio grandinė, o įtampos kitimas naudojamas dažniui valdyti. | Ištaisyta ir filtruota nuolatinė įtampa yra veikiama įtampos daliklio išėjimo varža, kad būtų sukurta išėjimo įtampa. Ši varža yra valdoma grįžtamojo ryšio grandine, kuri stebi išėjimo įtampos kitimą. |
| Efektyvumas | |
| Šilumos generavimas SMPS yra palyginti mažas, nes perjungimo tranzistorius veikia išjungimo ir bado srityse. Mažas išėjimo transformatoriaus dydis taip pat sumažina šilumos nuostolius. Todėl efektyvumas didesnis (85–90%). | Galios perteklius yra išsklaidomas kaip šiluma, kad linijinio maitinimo š altinio įtampa būtų pastovi. Be to, įvesties transformatorius yra daug didesnis; taigi transformatoriaus nuostoliai didesni. Todėl linijinio maitinimo š altinio efektyvumas siekia net 60%. |
| Sukurti | |
| SMPS transformatoriaus dydis neturi būti didelis, nes jis veikia aukštu dažniu. Todėl transformatoriaus svoris taip pat bus mažesnis. Dėl to SMPS dydis ir svoris yra daug mažesni nei linijinio maitinimo š altinio. | Tiesiniai maitinimo š altiniai yra daug didesni, nes įvesties transformatorius turi būti didelis dėl žemo dažnio, kuriuo jis veikia. Įtampos reguliatoriuje generuojama daugiau šilumos, todėl taip pat turėtų būti naudojami šilumnešiai. |
| Triukšmas ir įtampos iškraipymai | |
| SMPS dėl perjungimo sukuria aukšto dažnio triukšmą. Tai pereina į išėjimo įtampą, o kartais ir į įvesties tinklą. Harmoninis maitinimo iškraipymas gali būti įmanomas ir SMPS. | Tiesijiniai maitinimo š altiniai neskleidžia išėjimo įtampos triukšmo. Harmoninis iškraipymas yra daug mažesnis nei SMPS. |
| Programos | |
| SMPS gali būti naudojamas kaip nešiojamieji įrenginiai dėl mažos konstrukcijos. Tačiau kadangi SMPS sukuria aukšto dažnio triukšmą, jie negali būti naudojami triukšmui jautrioms programoms, pvz., RF ir garso programoms. | Linijiniai maitinimo š altiniai yra daug didesni ir jų negalima naudoti nešiojamiesiems įrenginiams. Kadangi jie nekelia triukšmo, o išėjimo įtampa taip pat yra švari, jie naudojami daugeliui elektrinių ir elektroninių bandymų laboratorijose. |
Santrauka – SMPS vs linijinis maitinimo š altinis
SMPS ir linijiniai maitinimo š altiniai yra naudojami dviejų tipų nuolatinės srovės maitinimo š altiniai. Pagrindinis skirtumas tarp SMPS ir linijinio maitinimo š altinio yra topologijos, naudojamos įtampos reguliavimui ir įtampos mažinimui. Nors tiesinis maitinimo š altinis pradžioje konvertuoja kintamąją srovę į žemą įtampą, SMPS pirmiausia ištaiso ir filtruoja tinklo kintamąją srovę, o tada pereina prie aukšto dažnio kintamosios srovės. Kadangi transformatoriaus svoris ir dydis didėja mažėjant veikimo dažniui, linijinių maitinimo š altinių įvesties transformatorius yra daug sunkesnis ir didesnis nei SMPS. Be to, kadangi įtampa reguliuojama išsklaidant šilumą per varžas, linijiniai maitinimo š altiniai turi turėti šilumos šalintuvus, kurie dar labiau apsunkintų. SMPS reguliatorius valdo perjungimo dažnį, kad valdytų išėjimo įtampą. Todėl SMPS yra mažesnio dydžio ir lengvesni. Kadangi šilumos generavimas SMPS yra mažesnis, jų efektyvumas taip pat didesnis.
Atsisiųskite SMPS vs linijinio maitinimo š altinio PDF versiją
Galite atsisiųsti šio straipsnio PDF versiją ir naudoti ją neprisijungus, kaip nurodyta citatų pastabose. Atsisiųskite PDF versiją čia. Skirtumas tarp SMPS ir linijinio maitinimo š altinio.
