منبع تغذیه های سوئیچینگ آداپتوری
آداپتور (پاور سوئیچینگ) یک نوع مبدل الکتریکی می‌باشد. این وسیله جریان متناوب برق با ولتاژ بالا را به جریان مستقیم با ولتاژ پایین تبدیل می‌کند. آداپتورهای جریان متناوب برای تأمین انرژی دستگاه‌های الکترونیکی که منبع تغذیه داخلی ندارند مورد استفاده قرار می‌گیرند. منبع تغذیه الکتریکی داخلی و آداپتورها دارای ساختاری مشابه هستند. در اصل بیشتر مبدل‌های جریان متناوب به جریان مستقیم منبع های تغذیه ای هستند که یک ترانسفرمر برای تبدیل ولتاژ بالا به ولتاژ کمتر، تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم، فیلتر و تبدیل امواج و همچنین کنترل جریان الکتریکی را در خود جا داده است. اندازه آداپتورها معمولاً به اندازه ترانسفورماتور بستگی دارد.
امروزه منابع تغذیه سوئیچینگ به خاطر مزایا بیشماری که دارند جایگزین منابع تغذیه ترانسی(هسته فلزی) شده است. این منابع ترکیبی از ترانس ،قطعات الکترونیک قدرت و یک مدار فرمان می باشند. این قطعات برق متناوب با فرکانس بالا (در حدود20 الی 200 کیلو هرتز ) توسط ترانزیستور های الکترونیک قدرت (MOSFET و IGBT ها ) ایجاد می کنند. در این شرایط می توان در حجم بسیار کمی توان قابل توجهی را تبدیل کرد.کارکرد اصلی آداپتورهای ولتاژ ثابت، تبدیل ولتاژ متناوب ۲۲۰ ولت شهری به ولتاژهای ثابتی چون ۵ ولت، ۱۲ ولت و ۲۴ ولت هست. این نوع آداپتورها نسبت به مدل‌های قدیمی ترانسی دارای چند مزیت ویژه هستند. کارایی این مدل در مصارف عمومی بیشتر است. همچنین به دلیل استفاده از فرکانس‌های بالاتر در تبدیل ولتاژ دارای حجم کوچک تری هستند و از وزن کمتری برخوردار می‌باشند. به واسطه دو خصوصیت آخر ذکرشده، قیمت این نوع آداپتورها در مدل‌های عام بسیار ارزان‌تر است.
مزایای منابع تغذیه سوئیچینگ
- وزن بسیار پایین به نسبت ترانس های هسته فلزی
- قیمت مناسبتر
- امکان جریان دهی بیشتر
- بازده (کارایی) بهترشر
- ثبات ولتاژ در خروجی به خاطر وجود فیدبک (بازخورد) داخلی
- محافظت در برابر اتصال کوتاه
- امکان تغییر ولتاژ خروجی حول وحوش ولتاژ خروجی (به طور مثال می توان خروجی یک منبع تغذیه 12 ولت را بین 10 الی 14 تنظیم کرد )
- نصب آسان
- خروجی کاملا DC بدون نیاز به یکسوساز
معایب منابع تغذیه سوئیچینگ
- طول عمر معین حدود 30.000 ساعت (حدود 5 سال مداوم )
- حساسیت بیشتر به رطوبت
- جریان لحظه ای کمتر
- نویز فرکانس بالا و هارمونیک بیشتر به خاطر سوئیچ با فرکانس بالا
پارامترهای اولیه و مهم در انتخاب آداپتورهای ولتاژ ثابت
ولتاژ خروجی
مهم ترین پارامتر آداپتور، ولتاژ خروجی آن است. سه ولتاژ رایج، عبارت‌اند از ولتاژ خروجی ۵ ولت که بیشتر برای گوشی‌های تلفن همراه استفاده می‌شود. ولتاژ خروجی ۱۲ ولت که برای روشنایی داخلی و ادواتی چون ال ای دی‌های نواری، ال ای دی‌های شاخه‌ای استفاده می‌شود. ولتاژ خروجی ۲۴ ولت که برای روشنایی خارجی نمای ساختمانی، کارکرد بیشتری دارد.
جریان و توان خروجی
دومین پارامتر مهم آداپتور، جریان خروجی آن می‌باشد. در یک ولتاژ خروجی مشخص، هر چه میزان جریان مصرف بار خروجی بیشتر باشد، توان مصرفی بیشتر می‌گردد زیرا توان مصرفی از حاصل ضرب ولتاژ خروجی در جریان خروجی به دست می‌آید. برای مثال، یک آداپتور ۱۲ ولت با جریان خروجی ۲ آمپر، توانی معادل ۲۴ وات دارد.
بازده آداپتور
بازده آداپتور، عبارت است از توان خروجی آداپتور تقسیم بر توان مصرفی ورودی آن. توجه گردد که همیشه، توان مصرفی ورودی بیشتر از توان خروجی آداپتور است. این اختلاف توان بین ورودی و خروجی در داخل آداپتور، به‌صورت گرما تلف می‌گردد و هر چه بازده بیشتر باشد، میزان گرمای تولیدی کمتر شده و بازده (کارایی) آداپتور بالاتر است. برای مثال یک آداپتور ۱۲ ولت با بار خروجی ۲ آمپر، دارای ۲۴ وات توان خروجی می‌باشد. بازده این آداپتور، ۸۰ درصد می‌باشد که این نشان‌دهنده آن است که توان ورودی آداپتور، ۳۰ وات است و بنابراین اختلاف ۶ وات در داخل آداپتور، به‌صورت گرما تلف می‌شود. نکته جالب‌توجه، آن است که سایز آداپتور، ارتباط مستقیم به میزان این تلفات دارد.
مدارهای حفاظتی داخلی آداپتورها
اکثر آداپتورها، ۳ گونه مدار حفاظتی داخلی دارند که از آداپتور و بار خروجی متصل به آن، در برابر خطرات محافظت می‌کنند. در زیر به این محافظت ها پرداخته می‌شود.
حفاظت اضافه بار
یک حالت عدم کارکرد، به‌وسیله جریان بار خروجی که بیشتر از مقدار مشخص است، ایجاد می‌گردد. جریان در آداپتور به یک میزان مشخص محدودشده است و به‌وسیله مدارهای حفاظت داخلی کنترل می‌گردد. اضافه جریان در بعضی حالت‌ها می‌تواند منجر به تخریب آداپتور شود. اتصالی بین خروجی مثبت و خروجی منفی آداپتور می‌تواند جریانی را در سیستم برقرار سازد که تنها به‌وسیله حداکثر جریان و امپدانس آداپتور محدودشده است. بدون محدودسازی، این جریان بالا می‌تواند منجر به تولید حرارت بیش‌ازحد تحمل و تخریب منبع تغذیه گردد؛ بنابراین اکثر آداپتورها، بایستی محدودکننده‌های جریان داشته باشند تا اگر جریان خروجی از میزان حداکثری بیشتر شد فعال گردد.
حفاظت اضافه حرارت
لازم است از افزایش دمای بیش‌ازحد آداپتور جلوگیری گردد. حرارت بیش‌ازحد می‌تواند به آداپتور و مدارات متصل به آن آسیب بزند؛ بنابراین بیشتر آداپتورها، از یک سنسور دما و مدارهای دیگر استفاده می‌کنند تا تغذیه را در دماهای بیش‌ازحد غیرفعال بسازد. در بعضی مواقع قطعات الکترونیکی استفاده‌شده در آداپتور، در برابر حرارت بالا، آسیب‌پذیر هستند. بسیاری از آداپتورها، شامل مدار حفاظت در برابر اضافه حرارت هستند که آداپتور را در صورت بروز دمای بالا خاموش می‌نماید.
حفاظت اضافه ولتاژ
این حالت عدم کارکرد، هنگامی اتفاق می‌افتد که ولتاژ خروجی بیشتر از مقدار مشخص شده می‌گردد که باعث تخریب بار متصل به آداپتور می‌گردد. به‌صورت عمومی، اکثر بارهای الکترونیکی، می‌توانند اضافه ولتاژ ۲۰ درصدی را بدون هر خرابی دائمی تحمل کنند. بسیاری از آداپتورها، مدارهای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ دارند که آن را در صورت اضافه ولتاژ مشخصی خاموش می‌نماید.
ملاحضات طراحی و بهره برداری از منابع تغذیه سوئیچینگ
- در نصب ولتاژ ورودی و خروجی دقت کنید در صورتی که جابجا وصل شود منبع خواهد سوخت
- در زمان طراحی جریان منبع را بصورت حداکثر در نظر نگیرید و با توجه به کاربرد جریان منبع را 1.5 الی 2 برابر جریان مصرفی تهیه کنید تا بتوانید از حداکثر طول عمر پاور استفاده کنید.
- حتما یک فیوز با 1.5 برابر حداکثر جریان راه اندازی منبع در ورودی قرار دهید. ممکن است به علت اتصال کوتاه منبع خطرساز شود.
- از قرار دادن آن درمکان هایی با رطوبت بالا اکیدا خوداری کنید (استخر،فضای باز )
- هرگز منبع را بطور کامل نپوشانید و فضایی برای جریان هوا داخل آن در نظر بگیرید.
- اگر برای الکتروموتور های DC استفاده می کنید جریان راه اندازی موتور را محاسبه کنید تا در زمان شروع کار منبع به حالت اتصال کوتاه نرود.
- برای سیم ها حتما از سرسیم و کابلشو استفاده کنید.
- اتصال ارت را حتما وصل نمایید تا دچار برق گرفتگی نشوید.
لیست انواع منابع تغذیه
