Вероватно свакодневно користите паметни телефон, лаптоп или лични рачунар. Ови електронски уређаји користе једносмерну струју (ДЦ) за рад. Међутим, пошто се домаћинства обично напајају наизменичним струјама високог напона (АЦ), биће вам потребно да смањите напон и претворите наизменичну струју у једносмерну помоћу извора напајања као што је ваша струјна цигла или пуњач.
Најчешћи извори напајања који се данас користе су линеарни и прекидачки извори напајања. Ако знате који да користите за одређене апликације, ваша електроника ће бити безбедна и да ради оптимално.
Наставите да читате испод за поређење између линеарног и прекидачког напајања.
Шта су линеарна и прекидачка напајања?
Линеарни и прекидачки извори напајања су електрични уређаји који се користе за напајање и пуњење ДЦ електронских уређаја. Ови уређаји имају задатак да раде две ствари: нижи напон и претварају наизменичну струју у једносмерну. Иако оба уређаја смањују и исправљају снагу, разлика у начину на који постижу ове задатке чини их погоднијим за одређене апликације.
Линеарно напајање је уређај који се користи у ниским нивоима буке и прецизним операцијама. Његова употреба тешких трансформатора и аналогних филтера омогућава овом извору напајања да производи чисте напоне по цену ниске ефикасности, веће тежине и веће величине. Линеарни извори напајања се најбоље користе у опреми за снимање, електрични музички инструменти, медицинске опреме и високо прецизних лабораторијских мерних алата.
За високоефикасне и високострујне операције користи се прекидачки или прекидачки начин напајања (СМПС). За разлику од линеарних извора напајања, прекидачки извори напајања користе употребу полупроводничких компоненти за модулацију и регулацију долазних напона. Ови извори напајања се ослањају на високофреквентно пребацивање помоћу транзистора снаге, што их чини бучним, али високо ефикасним, лаганим и компактним. Прекидачки извори напајања се често користе у рачунарима, пуњачима за телефоне, производној опреми и многим нисконапонским електронским уређајима.
Како функционише линеарно напајање
Користећи чисто аналогне компоненте доступне 50-их година, линеарни извори напајања су морали да се ослањају на тешке енергетске трансформаторе и гломазне електролитичке кондензаторе да би снизили и исправили напоне. Иако су транзистори већ тада били масовно произведени, високи напони наизменичне струје су једноставно произвели превише топлоте да би транзистори могли да поднесу.
Ево шеме линеарног напајања:
Линеарно напајање ради у три корака:
Корак 1: Смањите долазни високи наизменични напон коришћењем трансформатора.
Корак 2: Снижени напон затим пролази кроз исправљач пуног моста, који исправља наизменични напон у пулсирајући једносмерни напон.
Корак 3: Пулсирајући сигнали једносмерног напона пролазе кроз филтер састављен од индуктора и кондензатора. Овај филтер за изглађивање уклања флуктуације сигнала пулсирајућег једносмерног напона, чинећи их употребљивим за деликатне електронске уређаје.
Како функционише прекидачко напајање
Прекидачки извори напајања су сложени уређаји који користе полупроводничке компоненте за пребацивање високе фреквенције и мањи трансформатор са феритним језгром. Ови типови извора напајања могу повећати и снизити напоне коришћењем ДЦ повратне петље за контролу излазних напона.
Ево како функционишу:
Корак 1: Високонапонска наизменична струја улази у напајање кроз модул заштите кола састављен од осигурача и ЕМЦ филтера. Осигурач је за заштиту од пренапона, а ЕМЦ филтер штити коло од таласа сигнала који долази из нефилтриране наизменичне струје.
Корак 2: Након што се увери да је коло добро заштићено, високонапонска наизменична струја се затим пропушта кроз други модул састављен од исправљача са пуним мостом и кондензатора за изравнавање. Исправљач са пуним мостом претвара наизменичну струју у пулсирајућу једносмерну струју, која се затим изравнава помоћу кондензатора.
Корак 3: Високонапонска једносмерна струја се затим шаље преко ПВМ драјвера, који узима повратне информације и контролише МОСФЕТ снаге који регулише напон преко високофреквентног пребацивања. Пребацивање такође претвара равну једносмерну струју у квадратни талас.
4. корак: ДЦ квадратни талас сада улази у трансформатор са феритним језгром, трансформишући сигнале назад у АЦ квадратне таласе.
Корак 5: квадратни таласи наизменичне струје пролазе кроз мостни исправљач, претварајући сигнал у пулсирајући једносмерни и затим га пролазећи кроз филтер за изглађивање. Коначни излаз се затим користи за слање сигнала ПВМ драјверу, који прави повратну петљу која регулише излазне напоне.
Линеарни вс. Свитцхинг Повер Супплиес
Постоје различити разлози зашто се бира напајање за одређене апликације. То би често укључивало ефикасност, буку, поузданост и поправљивост, величину и тежину и цену. Сада када имате општу представу о томе како функционишу, ево како њихов начин обраде енергије утиче на њихове перформансе и употребљивост у одређеним апликацијама.
Ефикасност
Пошто електрична енергија мора да прође кроз низ електричних и електронских компоненти, процес исправљања и регулације напона ће увек имати неефикасност. Али колико?
У зависности од тога како су оцењени, прекидачки извори напајања могу имати ефикасност од 80 - 92%. То значи да ваш уређај може да произведе 80 - 92% енергије коју сте у њега уложили. Његова ефикасност долази од коришћења мањих, али ефикасних компоненти које регулишу напоне кроз високофреквентно нисконапонско пребацивање.
Насупрот томе, линеарно напајање може бити само 50 - 60% енергетски ефикасно због употребе већих и мање ефикасних компоненти.
Шум и таласање сигнала
Иако неефикасна, линеарна напајања компензују своју неефикасност кроз своје стабилне, чисте излазе сигнала са ниским нивоом шума. Употреба аналогних компоненти у линеарном напајању омогућава им да обрађују електричну енергију на глатки начин и без преклапања, што чини њихов излаз ниским таласима или ниским шумом.
С друге стране, прекидачки извори напајања се ослањају на високофреквентно пребацивање ниског напона да би се смањила топлота, имала боља ефикасност—и производила много буке! Количина сигналног шума зависи од дизајна и квалитета специфичног прекидача за напајање.
Величина и тежина
Величина и тежина извора напајања могу значајно утицати на његову примену на мањим електронским уређајима. Пошто линеарни извори напајања користе тешке и гломазне компоненте, њихова употреба на дискретним електронским уређајима је немогућа осим ако не користите напајање као пуњач.
Што се тиче прекидачких извора напајања, пошто користе мале и лагане компоненте, они могу бити дизајнирани да буду довољно мали да постану интегрисани у већ мање уређаје. Мала тежина и мала величина прекидача за напајање у комбинацији са његовом енергетском ефикасношћу су оно што га чини применљивим на велику већину ручних електронских уређаја.
Поузданост и поправљивост
Са мањим деловима који се могу покварити током рада, линеарни извори напајања нуде конзистентне и поуздане излазе. Једноставност дизајна и употреба уобичајених електронских компоненти олакшавају људима набавку делова и поправку линеарног залиха.
Имајући знатно осетљивије компоненте, већа је вероватноћа да ће се прекидачки извори напајања покварити пре него што би линеарно напајање. Међутим, добар дизајн и употреба квалитетних компоненти могу учинити прекидачке изворе напајања веома поузданим, можда чак и поузданим као и линеарна напајања. Прави проблем са прекидачким изворима напајања је то што их је све теже поправити што је њихов дизајн сложенији.
Исплативости
У прошлости, линеарни извори напајања су били исплативији уређаји због једноставног дизајна и употребе мање компоненти. Такође није помогло ни то што је производња полупроводничких компоненти била скупа. Међутим, са полупроводници који су све траженији, произвођачи су били у могућности да скалирају и направе полупроводничке компоненте експоненцијално јефтиније него раније. Ово заузврат чини многе дизајне прекидачког напајања исплативијим од линеарних извора напајања.
Коришћење одговарајућег извора напајања
Дакле, то је отприлике све што треба да знате о линеарним и прекидачким изворима напајања. Да бисте били сигурни да су ваши електронски уређаји безбедни, увек користите оригиналне пуњаче који сте добили уз уређај, али ако нису доступни, увек можете купити адаптер за напајање.
Пре куповине, запамтите да су линеарни извори напајања идеални за електронику која се користи за прецизне апликације као што су електрични музички инструменти, радија и медицинских алата, док се прекидачки извори напајања користе за ситуације високе ефикасности као што су рачунарска напајања, пуњачи и осветљење.
