Diferența dintre sursele de alimentare cu mod de comutare și sursele de alimentare obișnuite: Caracteristici și diferențe

Marea majoritate a dispozitivelor electronice moderne funcționează pe curent continuu, cu niveluri scăzute de curent și tensiune. De exemplu, routerele consumă 12 volți și 5 amperi, iar smartphone-urile consumă în general 5 volți și 2 amperi. Dar circuitele casnice transportă un curent complet diferit – curent alternativ, cu o frecvență de 60 Hz, 220 volți și (de obicei) până la 6 amperi.

În consecință, pentru a utiliza aparate electronice într-un circuit casnic, acest curent trebuie transformat într-un fel sau altul. Pentru asta sunt destinate unitățile de alimentare. Sarcina lor este de a transforma curentul pentru a-i conferi o anumită tensiune, intensitate și frecvență (de la curent alternativ la curent continuu).

Dacă doriți să alegeți o sursă de alimentare adecvată sau să vă construiți una, veți întâlni adesea două variante – comutatorul obișnuit al transformatorului și comutatorul cu mod de comutare. Și care este diferența, în afară de complexitatea designului, nu este întotdeauna clară. Deci, în acest articol vom analiza diferențele dintre alimentarea cu mod de comutare și alimentarea obișnuită, vom examina caracteristicile și diferențele lor.

Surse de alimentare convenționale (tip transformator)

Sursele de alimentare cu transformator sunt printre primele dispozitive care au convertit electricitatea. Acestea sunt analogice, simple în construcție și relativ fiabile. Dar ele au și dezavantaje, cum ar fi faptul că sunt prea mari.

Transformatorul este principalul element funcțional al acestor PSU. Acesta este format din două bobine de inducție. Primul alimentează cu energie electrică de la o rețea casnică de 220 de volți și creează un câmp electromagnetic. Aceasta, la rândul său, induce o forță electromotoare pe cea de-a doua bobină. În acest fel, tensiunea poate fi redusă.

Curentul electric generat pe bobina de reducere este apoi alimentat la unitatea de redresare. De obicei, este format din mai multe diode de putere conectate într-un circuit în punte. Un condensator conectat în paralel cu puntea de diode este utilizat pentru a netezi tensiunea pulsatorie, iar apoi tranzistoarele de putere o stabilizează.

Rezultatul final este un curent continuu de o tensiune și o intensitate prestabilite. Rezistențele speciale de reglare, incluse în circuitul de stabilizare, sunt utilizate pentru a regla parametrii de funcționare a acestuia.

Unitățile de alimentare convenționale (de tip transformator) se caracterizează prin simplitate structurală maximă. În circuitul de bază al unui dispozitiv rudimentar, există doar trei părți: sistemul de bobine, puntea de diode și condensatorul.

Principalele avantaje ale surselor de alimentare convenționale:

1. Ușurința de asamblare și de proiectare. PSU de putere necesară poate fi asamblat de unul singur – este suficient să înțelegeți principiul de funcționare și să știți exact în ce scopuri veți utiliza dispozitivul;

2. Fiabilitate și durabilitate ridicată. Durata de viață a unităților este practic nelimitată dacă sunt utilizate corect. Astfel, este posibil ca și astăzi să se găsească modele funcționale produse cu mai mult de câteva decenii în urmă;

3. Disponibilitatea componentelor. Toate piesele necesare pot fi achiziționate de pe piețele de radio, de la pasionați și din magazinele speciale și nu este nevoie să comandați circuite specifice din străinătate;

4. Nu generați curenți vagabonzi de unde radio. Acest lucru previne practic interferențele în rețeaua de alimentare sau la utilizatorii finali.

Principalele dezavantaje ale surselor de alimentare convenționale:

1. Eficiență scăzută. Atunci când energia electrică este transmisă prin metoda transformatorului, se pierde pur și simplu o cantitate uriașă de energie. În plus, se pierde în plus o anumită eficiență din cauza utilizării unui stabilizator la ieșire pentru a obține parametri de funcționare stabili;

2. Mare. În plus, cu cât este mai puternic PSU, cu atât greutatea și dimensiunile sale sunt mai mari. În consecință, sursele de alimentare de mare putere pot avea dimensiuni foarte mici;

3. Creează un câmp electromagnetic semnificativ. Astfel, ele pot crea zgomot în alte căi de semnal – cum ar fi cablurile coaxiale sau cablurile cu perechi răsucite.

Toate aceste dezavantaje sunt atât de critice încât PSU convenționale nu sunt aproape niciodată folosite în prezent în casă. În schimb, se folosesc diode cu impulsuri.

Surse de alimentare cu comutație

Sursele de alimentare cu comutație sunt dispozitive complexe, de tip invertor. Diferența cheie față de sursele de alimentare convenționale este că tensiunea de intrare este direcționată direct către un redresor. Acesta generează apoi impulsuri de o anumită frecvență. Un subsistem de control separat este responsabil pentru acest lucru, astfel încât sursele de alimentare pulseddc sunt dispozitive digitale complete.

Deoarece sursele de alimentare cu comutație se remarcă prin complexitatea lor de proiectare și fundamentală, nu este adecvat să se ia în considerare schema de circuit a funcționării lor în cadrul acestui articol.

1. Curentul de la rețea este alimentat la supresorul de supratensiune, care minimizează distorsiunea de intrare și de ieșire;

2. Această sursă de alimentare transformă o undă sinusoidală de curent alternativ în curent continuu pulsatoriu;

3. Invertorul, controlat prin intermediul unui modul de control, generează semnale dreptunghiulare, de înaltă frecvență, din curentul continuu pulsat;

4. Curentul este livrat unui transformator de putere de comutare, care furnizează tensiune diverselor componente din cadrul blocului de alimentare, precum și sarcinii;

5. Curentul intră apoi în redresorul de ieșire și este netezit de filtrul de ieșire.

Acest lucru asigură nu numai o eficiență ridicată, ci și o amprentă redusă a dispozitivului. În plus, cu cât frecvența impulsurilor este mai mare, cu atât mai compactă este PSU prin reducerea dimensiunii transformatorului.

Principalele avantaje ale surselor de alimentare cu comutație:

1. Eficiență ridicată, de obicei în jur de 98%. Pierderile minore sunt datorate tranziențelor cauzate de comutarea comutatorului. Dar acestea sunt prea nesemnificative pentru a fi luate în considerare;

2. Dimensiuni compacte și greutate redusă. Acest lucru se datorează faptului că sursa de alimentare în mod comutat nu necesită un transformator masiv.

Principalele dezavantaje ale surselor de alimentare cu mod de comutare

1. Complexitatea constructivă. Este practic imposibil să construiți un astfel de dispozitiv la domiciliu fără cunoștințe de electronică sau inginerie electrică;

2. Încălzire semnificativă în timpul funcționării. Prin urmare, sursele de alimentare cu comutație de mare putere sunt echipate cu sisteme de răcire suplimentare, care măresc dimensiunea și greutatea dispozitivului;

3. Prezența zgomotului de înaltă frecvență. În consecință, pentru utilizarea în echipamente sensibile, astfel de surse de alimentare sunt echipate cu un filtru de zgomot, dar chiar și acesta nu oferă o protecție de 100% împotriva acestor „semnale nedorite”;

4. Puterea la sarcină trebuie să fie în intervalul nominal. Mai mult sau mai puțin de atât va provoca variații ale tensiunii de ieșire. În general, producătorii anticipează acest fenomen și oferă protecție împotriva unor astfel de situații anormale.

Dimensiunea compactă și eficiența ridicată au făcut ca sursele de alimentare cu comutație să fie foarte răspândite. În zilele noastre, acestea sunt utilizate în încărcătoare de telefoane mobile, încărcătoare de calculatoare și aparate electrocasnice și balasturi electronice pentru corpuri de iluminat.

Compararea surselor de alimentare cu comutare și de comutare obișnuită

Să comparăm aceste două tipuri de dispozitive, determinând care este mai bine de utilizat în această sau acea situație.

Alte lucruri fiind egale, PSU de impuls sunt preferabile. Acestea oferă o eficiență mai mare și, de asemenea, cântăresc câteva zeci de grame. Dar, în unele aplicații de precizie, modelele convenționale (cu transformator) sunt mai potrivite, deoarece nu blochează semnalul de ieșire cu interferențe.