انواع مختلفی از منابع تغذیه تنظیم شده وجود دارد. منابع تغذیه تثبیت شده سری از ترانسفورماتورهای قدرت، عناصر یکسو کننده، خازن های فیلتر، عناصر تنظیم (لوله های تنظیم یا رگولاتورهای سه پرتو و غیره)، ولتاژ مرجع، شبکه نمونه برداری، انبساط مقایسه، و حفاظت اضافه بار یا اتصال کوتاه و غیره تشکیل شده اند. ترکیبات زیرا منبع تغذیه تثبیت شده سری یک مدار تثبیت شده خطی است و لوله تنظیم کننده پایدار است. از معایب آن می توان به مصرف برق بالا، راندمان پایین و مقیاس کوچک نوسانات در شبکه اشاره کرد. به طور کلی، منبع تغذیه تنظیم شده سری اجازه می دهد تا مقیاس نوسانات شبکه 220 و ± 22 ولت باشد. به منظور کاهش مصرف برق و بهبود بهره وری، منبع تغذیه تنظیم شده از نوع سوئیچ معرفی شده است.
ویژگیهای منبع تغذیه سوئیچینگ :
- منبع تغذیه سوئیچینگ مستقیماً اصلاح و تنظیم فیلتر را روی ولتاژ شبکه انجام می دهد و سپس ولتاژ توسط رگولاتور سوئیچینگ تثبیت می شود. بنابراین نیازی به ترانسفورماتور نیست.
- منابع تغذیه سوئیچینگ معمولاً از دستگاه های نیمه هادی قدرت به عنوان سوئیچ استفاده می کنند و ولتاژ خروجی را با دستکاری چرخه وظیفه کلید تنظیم می کنند. ترانزیستور قدرت (GTR) را به عنوان مثال در نظر بگیرید. هنگامی که لوله سوئیچینگ اشباع و روشن می شود، افت ولتاژ در کلکتور و امیتر نزدیک به صفر است. هنگامی که لوله سوئیچینگ خاموش است، جریان کلکتور آن صفر است، بنابراین مصرف برق کم و بازده بالا است. راندمان می تواند به 70 تا 95 درصد برسد. و مصرف برق کم است، رادیاتور نیز بر این اساس کاهش می یابد.
- فرکانس سوئیچینگ ده ها کیلوهرتز است و مقدار ظرفیت خازن فیلتر و سلف مورد استفاده کم است. بنابراین، منبع تغذیه سوئیچینگ دارای ویژگی های وزن سبک و اندازه کوچک است.
- به دلیل مصرف کم انرژی و افزایش دمای پایین در داخل دستگاه، ثبات و قابلیت اطمینان کل دستگاه بهبود می یابد.
منابع تغذیه به دو دسته منابع تغذیه سوئیچینگ و منابع تغذیه تنظیم شده تقسیم می شوند. این دو منبع تغذیه متفاوت هستند، اما شباهت هایی نیز وجود دارد.
منبع تغذیه سوئیچینگ یک منبع تغذیه تنظیم شده است که در دوران مدرن رایج شده است. دارای ویژگی های راندمان بالا، مقیاس ولتاژ گسترده و ولتاژ خروجی پایدار است. در حال حاضر به طور گسترده استفاده می شود. به عنوان مثال، منبع تغذیه ATX برای کامپیوتر، آداپتور برق لپ تاپ، منبع تغذیه چاپگر، شارژر تلفن همراه و غیره. منبع تغذیه تنظیم شده زمانی است که قدرت بار تغییر می کند، ولتاژ خروجی همچنان یک مقدار ولتاژ ثابت را حفظ می کند. منابع تغذیه سوئیچینگ نیز منبع تغذیه تنظیم شده هستند، اما منابع تغذیه تنظیم شده را نمی توان مستقیماً منبع تغذیه سوئیچینگ نامید.
تفاوت های دو منبع تغذیه از نظر ساختار،عملکرد و کاربردها :
1. روش کار:
منبع تغذیه تنظیم شده (خطی):
در این نوع منبع تغذیه، ولتاژ ورودی (AC) ابتدا توسط یک ترانسفورماتور به ولتاژ پایین‌تری تبدیل می‌شود. سپس از طریق یکسوسازی (rectification) و فیلترینگ، ولتاژ DC تولید می‌شود. در نهایت، از یک تنظیم‌کننده ولتاژ (regulator) برای تثبیت ولتاژ خروجی استفاده می‌شود. در این فرآیند، انرژی اضافی به شکل گرما در تنظیم‌کننده ولتاژ تلف می‌شود.
منبع تغذیه سوئیچینگ:
این نوع منبع تغذیه ابتدا ولتاژ AC ورودی را یکسوسازی کرده و به DC تبدیل می‌کند. سپس این ولتاژ DC با استفاده از یک ترانزیستور سوئیچینگ به فرکانس بالا تبدیل می‌شود و در ادامه، این ولتاژ دوباره به سطح مورد نظر تبدیل شده و تثبیت می‌شود. روش سوئیچینگ به دلیل عملکرد در فرکانس‌های بالا، امکان استفاده از قطعات کوچکتر و با بازده بالاتر را فراهم می‌کند.
2. بازده انرژی :
منبع تغذیه تنظیم شده:
بازده این نوع منبع تغذیه پایین‌تر است، زیرا انرژی اضافی به صورت گرما تلف می‌شود. این نوع منابع معمولاً بین 30% تا 50% بازده دارند.
منبع تغذیه سوئیچینگ:
بازده بالاتری دارد و معمولاً بین 70% تا 90% است، زیرا انرژی کمتری به شکل گرما از دست می‌رود.
3. اندازه و وزن :
منبع تغذیه تنظیم شده:
به دلیل استفاده از ترانسفورماتورهای بزرگ و قطعات بیشتر، اندازه و وزن بیشتری دارد.
منبع تغذیه سوئیچینگ:
به دلیل فرکانس بالای عملکرد و استفاده از قطعات کوچکتر، اندازه و وزن کمتری دارد.
4. پایداری و نویز:
منبع تغذیه تنظیم شده:
ولتاژ خروجی بسیار پایدار است و نویز کمی دارد. برای کاربردهای حساس که نیاز به ولتاژ دقیق و پایدار دارند، مناسب است.
منبع تغذیه سوئیچینگ:
به دلیل سوئیچینگ فرکانس بالا، ممکن است نویز الکترومغناطیسی ایجاد کند، اما با طراحی مناسب می‌توان این نویزها را کاهش داد.
5. کاربردها :
منبع تغذیه تنظیم شده:
برای کاربردهایی که نیاز به ولتاژ خروجی بسیار پایدار دارند مانند تجهیزات آزمایشگاهی و دستگاه‌های صوتی با کیفیت بالا، استفاده می‌شود.
منبع تغذیه سوئیچینگ:
در کاربردهایی که نیاز به بازده بالا و اندازه کوچک دارند، مانند رایانه‌ها، تجهیزات مخابراتی و دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل، استفاده می‌شود.
6. هزینه :
منبع تغذیه تنظیم شده:
هزینه تولید این نوع منبع تغذیه به دلیل استفاده از قطعات بیشتر و بزرگ‌تر، معمولاً بالاتر است.
منبع تغذیه سوئیچینگ:
به دلیل استفاده از قطعات کوچکتر و تولید انبوه، هزینه تولید کمتری دارد.
هر دو نوع منبع تغذیه کاربردهای خاص خود را دارند و انتخاب بین آن‌ها بستگی به نیازهای خاص پروژه و شرایط کاربرد دارد.
استابلايزر-استابيلايزر-ترانس