Anahtarlamalı Güç Kaynağı (SMPS) Devreleri Nasıl Çalışır?

SMPS, Switch Mode Power Supply kelimesinin kısaltmasıdır. İsim açıkça, konseptin kullanılan cihazların darbeleri veya değiştirilmesiyle ilgili veya tamamen ilgisi olduğunu göstermektedir. SMPS adaptörlerinin şebeke voltajını daha düşük bir DC voltajına dönüştürmek için nasıl çalıştığını öğrenelim.

SMPS Topolojisinin Avantajı

SMPS adaptörlerinde fikir, şebeke giriş voltajını bir transformatörün birincil sargısına geçirmektir, böylece transformatörün sekonder sargısında daha düşük bir DC voltajı elde edilebilir.

Bununla birlikte, soru şu ki, aynı şey sıradan bir transformatörle de yapılabilir, öyleyse, işleyiş sıradan transformatörlerle basitçe uygulanabildiğinde bu tür karmaşık konfigürasyonun ihtiyacı nedir?

Kavram, çok verimli versiyonları olan ağır ve hantal transformatörlerin kullanımını ortadan kaldırmak için tam olarak geliştirilmiştir. SMPS güç kaynağı devreleri .

Çalışma prensibi oldukça benzer olsa da sonuçlar oldukça farklıdır.

Şebeke voltajımız da, gerekli dönüşümler için normal olarak normal transformatöre beslenen bir darbeli voltaj veya bir AC'dir, ancak trafoyu 500 mA kadar düşük akımda bile boyut olarak küçültemeyiz.

Bunun arkasındaki sebep, AC şebeke girişlerimizle ilgili çok düşük frekanstır.
50 Hz veya 60 Hz'de, bunları daha küçük transformatörler kullanarak yüksek DC akım çıkışlarına uygulamak için değer son derece düşüktür.

Bunun nedeni, frekans düştükçe, transformatör manyetizasyonu ile girdap akımı kayıplarının artması, bu da ısı yoluyla büyük akım kaybına neden olması ve daha sonra tüm işlemin çok verimsiz hale gelmesidir.

Yukarıdaki kaybı telafi etmek için, göreceli olarak daha büyük transformatör göbekleri, ilgili tel kalınlığı derecesiyle dahil edilir ve tüm üniteyi ağır ve hantal hale getirir.

Anahtar modlu bir güç kaynağı devresi bu sorunu çok akıllıca çözer.

Daha düşük frekans girdap akımı kayıplarını artırırsa, frekanstaki bir artışın tam tersini yapacağı anlamına gelir.

Yani, frekans artırılırsa, trafo çok daha küçük hale getirilebilir, ancak çıkışlarında daha yüksek akım sağlar.

Bu tam olarak bir ile yaptığımız şey SMPS devresi . İşleyişi şu noktalarla anlayalım:

SMPS adaptörleri nasıl çalışır?

Anahtarlamalı bir güç kaynağı devre şemasında, ilk olarak AC girişi düzeltilir ve ilgili DC büyüklüğünü üretmek için filtrelenir.

Yukarıdaki DC, iyi boyutlandırılmış bir küçük ferrit transformatör birincil sargısına teçhiz edilmiş bir yüksek voltaj transistörü veya bir mosfet içeren bir osilatör konfigürasyonuna uygulanır.

Devre, kapasitörler ve dirençler gibi diğer pasif bileşenler tarafından ayarlanan önceden belirlenmiş bazı frekansta salınım yapmaya başlayan, kendi kendine salınan bir konfigürasyon türü haline gelir.

Frekans genellikle 50 Khz'nin üzerindedir.

Bu frekans, transformatörün sekonder sargısında, telin dönüş sayısı ve SWG'si ile belirlenen eşdeğer bir voltaj ve akımı indükler.

Yüksek frekansların dahil olması nedeniyle, girdap akımı kayıpları ihmal edilebilir derecede küçük hale gelir ve yüksek akım DC çıkışı, daha küçük ferrit çekirdekli transformatörler ve nispeten daha ince tel sargısı yoluyla türetilebilir hale gelir.

Bununla birlikte, ikincil voltaj da birincil frekansta olacaktır, bu nedenle hızlı bir geri kazanım diyotu ve yüksek değerli bir kapasitör kullanılarak bir kez daha düzeltilir ve filtrelenir.

Çıkıştaki sonuç, herhangi bir elektronik devreyi çalıştırmak için etkili bir şekilde kullanılabilen, mükemmel şekilde filtrelenmiş bir düşük DC'dir.

SMPS'nin modern sürümlerinde, girişte transistörler yerine yüksek kaliteli IC'ler kullanılır.
IC'ler, yüksek frekanslı salınımları ve diğer birçok koruma özelliğini sürdürmek için yerleşik bir yüksek voltajlı mosfet ile donatılmıştır.

SMPS'nin Sahip Olduğu Yerleşik Korumalar

Bu IC'ler, çığ koruması, aşırı ısı koruması ve aşırı voltaj koruması gibi yeterli dahili koruma devresine ve ayrıca patlama modu özelliğine sahiptir.

Çığ koruması, acele sırasında güç anahtarı AÇIK akımı sırasında IC'nin hasar görmemesini sağlar.

Aşırı ısınma koruması, transformatör doğru şekilde sarılmazsa IC'nin otomatik olarak kapanmasını sağlar ve IC'den daha fazla akım çekerek onu tehlikeli derecede sıcak hale getirir.

Seri çekim modu, modern SMPS ünitelerinde bulunan ilginç bir özelliktir.

Burada, DC çıkışı, IC'nin bir algılama girişine geri beslenir. Herhangi bir nedenden ötürü, normalde yanlış ikincil sargıdan veya dirençlerin seçiminden dolayı, çıkış voltajı önceden belirlenmiş belirli bir değerin üzerine çıkarsa, IC, giriş anahtarlamasını kapatır ve kesikli patlamalara geçişi atlar.

Bu, çıkıştaki voltajı ve ayrıca çıkıştaki akımı kontrol etmeye yardımcı olur.

Bu özellik ayrıca, çıkış voltajının bir yüksek noktaya ayarlanması ve çıkış yüklenmemesi durumunda IC'nin patlama moduna geçmesini sağlayarak, ünitenin çıkış yeterince yüklenene kadar aralıklı olarak çalıştırılmasını sağlayarak ünitenin gücünden tasarruf etmesini sağlar. bekleme durumundayken veya çıkış çalışmadığında.

Çıkış bölümünden IC'ye geri bildirim, bir opto-kuplör aracılığıyla uygulanır, böylece çıkış, tehlikeli şoklardan kaçınarak, yüksek voltajlı şebeke AC girişinden oldukça uzakta kalır.