“ แหล่งพลังงานสลับ” และแหล่งพลังงานปกติ” แตกต่างกันอย่างไร

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยประสิทธิภาพและความกะทัดรัดของแหล่งพลังงาน เป็นสิ่งสำคัญ ด้วยการย่อขนาดที่ยอดเยี่ยมน้ำหนักเบาและประสิทธิภาพสูงการสลับแหล่งพลังงานได้กลายเป็นโซลูชันแหล่งพลังงานที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ บทความนี้จะสำรวจหลักการทำงานการจำแนกลักษณะและความแตกต่างระหว่างแหล่งพลังงานสลับและแหล่งพลังงานเชิงเส้นแบบดั้งเดิมและเปิดเผยว่าเทคโนโลยีแหล่งพลังงานนี้ตรงกับความต้องการของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ร่วมสมัยอย่างไร

Z3PW-power-source

แหล่งพลังงานสลับคืออะไร?

เทคโนโลยีการสลับแหล่งพลังงานก็มีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอเนื่องจากเทคโนโลยีพลังงานอิเล็กทรอนิกส์พัฒนาและก้าวหน้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยเกือบทั้งหมดที่มีขนาดเล็กน้ำหนักเบาและประสิทธิภาพที่ดีขึ้นอยู่กับการสลับแหล่งพลังงานในปัจจุบัน สำหรับการเติบโตอย่างระเบิดของภาคข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ของวันนี้มันเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญอย่างยิ่ง
แหล่งพลังงานสลับเป็นแหล่งพลังงานที่ใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่ทันสมัยเพื่อควบคุมอัตราส่วนเวลาของหลอดสวิตช์เพื่อเปิดและใกล้เพื่อรักษาแรงดันเอาต์พุตที่เสถียร มักจะประกอบด้วย mosfet และการปรับความกว้างพัลส์ (PWM) ควบคุม IC แหล่งพลังงานสลับ
ค่อนข้างไปยังแหล่งพลังงานเชิงเส้นแหล่งพลังงานสลับคือปลายอินพุตของมันจะแก้ไขพลังงาน AC เป็นพลังงาน DC ทันทีจากนั้นภายใต้การดำเนินการของวงจรการแกว่งความถี่สูงที่หลอดสวิตช์ใช้เพื่อควบคุมและปิดของกระแสไฟฟ้า สร้างกระแสชีพจรความถี่สูง ตัวเหนี่ยวนำ-หม้อแปลงไฟฟ้าความถี่สูง-ช่วยให้พลังงาน DC แรงดันไฟฟ้าต่ำอย่างต่อเนื่อง
แกนกลางของหม้อแปลงมีสัดส่วนผกผันกับสี่เหลี่ยมจัตุรัสของความถี่ในการดำเนินงานของแหล่งพลังงานสลับ; ดังนั้นความถี่จะช่วยลดขนาดแกน สิ่งนี้จะช่วยลดหม้อแปลงลงอย่างมากดังนั้นน้ำหนักและปริมาตรของแหล่งพลังงานจะลดน้ำหนักลง ยิ่งไปกว่านั้นเนื่องจากมันควบคุม DC โดยตรงประสิทธิภาพของแหล่งพลังงานนี้จึงสูงกว่าหนึ่งเชิงเส้น ผู้คนพบว่าสิ่งนี้เป็นที่ต้องการเนื่องจากช่วยประหยัดกระแสไฟฟ้า วงจรมีความซับซ้อนการบำรุงรักษาเป็นสิ่งที่ท้าทายและค่อนข้างปนเปื้อน เสียงของแหล่งพลังงานมีความสำคัญและไม่เหมาะสำหรับวงจรเสียงรบกวนต่ำ

ลักษณะของแหล่งพลังงานสลับ

โดยปกติแล้วการควบคุม MOSFET และพัลส์การปรับความกว้าง (PWM) IC ประกอบด้วยแหล่งพลังงานสลับ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมดที่มีลักษณะที่มีขนาดเล็กน้ำหนักเบาและประสิทธิภาพสูงในขณะนี้ใช้แหล่งพลังงานสลับด้วยการพัฒนาและความคิดสร้างสรรค์ของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์พลังงาน ความเกี่ยวข้องของมันชัดเจน

การจำแนกประเภทของแหล่งพลังงานสลับ

สามประเภทหลักของแหล่งพลังงานสลับสามารถแยกแยะได้จากลักษณะที่อุปกรณ์สลับเชื่อมโยงในวงจร: แหล่งพลังงานสลับซีรีส์แหล่งพลังงานสลับแบบขนานและแหล่งพลังงานสลับหม้อแปลง
ในหมู่พวกเขา Push-Pull, Half-Bridge, Full-Bridge และอื่น ๆ สามารถเป็นหน่วยงานเพิ่มเติมของแหล่งพลังงานสลับหม้อแปลง การกระตุ้นของหม้อแปลงและเฟสของแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตช่วยให้หนึ่งสามารถแยกออกเป็นประเภทไปข้างหน้า, ประเภท flyback, ประเภทการเร่งความเร็วเดี่ยว, ประเภทการขยายสองครั้งและประเภทอื่น ๆ

ความแตกต่างระหว่างแหล่งพลังงานสลับและแหล่งพลังงานธรรมดา

โดยปกติแล้วแหล่งพลังงานธรรมดาเป็นเชิงเส้น แหล่งพลังงานเชิงเส้นหมายถึงแหล่งพลังงานที่หลอดปรับทำงานในสถานะเชิงเส้น ที่แตกต่างกันในแหล่งพลังงานสลับ การทำงานในสองสถานะ: เปิด - ความต้านทานขนาดเล็กมาก, ปิด - ความต้านทานขนาดใหญ่มาก, หลอดสวิตช์ - ด้วยแหล่งพลังงานสลับ - เรามักจะเรียกว่าหลอดปรับ
แหล่งพลังงานที่ค่อนข้างล่าสุดคือการสลับแหล่งพลังงาน ประสิทธิภาพสูงน้ำหนักเบาขั้นตอนแรงดันไฟฟ้าและขั้นตอนลงและกำลังขับที่แข็งแกร่งเป็นประโยชน์ อย่างไรก็ตามเนื่องจากวงจรทำงานในสถานะการสลับเสียงค่อนข้างใหญ่

ตัวอย่าง: แหล่งพลังงานสลับบั๊ก

หลักการทำงานของแหล่งพลังงานสลับบั๊กนั้นเป็นหลักว่าวงจรประกอบด้วยไดโอดอิสระตัวเหนี่ยวนำการจัดเก็บพลังงานตัวเก็บประจุตัวกรองสวิตช์ (ท่อเอฟเฟกต์ triode หรือสนามในวงจรจริง) ฯลฯ
เมื่อสวิตช์ถูกปิดแหล่งพลังงานจะจ่ายพลังงานให้กับโหลดผ่านสวิตช์และตัวเหนี่ยวนำและเก็บส่วนหนึ่งของพลังงานไฟฟ้าในตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำตัวเองทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ หลังจากสวิตช์เปิดดังนั้นจึงป้องกันการส่งออกทันทีจากแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงาน
สวิตช์ถูกปิดหลังจากเวลาผ่านไป กระแสในวงจรจะยังคงที่นั่นคือมันจะยังคงไหลจากซ้ายไปขวาเนื่องจากการเหนี่ยวนำตนเองของตัวเหนี่ยวนำ-ซึ่งสามารถเข้าใจได้อย่างชัดเจนมากขึ้นเนื่องจากผลเฉื่อยของตัวเหนี่ยวนำกำหนดกระแสใน วงจร โหลดได้รับกระแสนี้ ผลตอบแทนจากสายการไหลของสายดินไปยังขั้วบวกของไดโอดฟรี ผ่านไดโอด กลับไปที่ปลายซ้ายของตัวเหนี่ยวนำดังนั้นจึงสร้างลูป
โดยการควบคุมเวลาของการปิดสวิตช์และการเปิด (เช่นการปรับความกว้าง PWM-pulse) แรงดันเอาต์พุตสามารถควบคุมได้ หากเวลาในการเปิดและปิดถูกควบคุมโดยการตรวจจับแรงดันเอาต์พุตเพื่อให้แรงดันเอาต์พุตไม่เปลี่ยนแปลงวัตถุประสงค์ของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะบรรลุผล
เกี่ยวกับแหล่งพลังงานปกติเช่นเดียวกับการสลับแหล่งพลังงานพวกเขาทั้งคู่มีหลอดปรับแรงดันไฟฟ้าและใช้แนวคิดข้อเสนอแนะเพื่อให้แรงดันคงที่ ความแตกต่างหลักคือแหล่งพลังงานธรรมดามักใช้พื้นที่ขยายเชิงเส้นของทรานซิสเตอร์สำหรับการปรับในขณะที่แหล่งพลังงานสลับใช้หลอดสวิตช์สำหรับการปรับ ในทางตรงกันข้ามแหล่งพลังงานสลับมีปัจจัยระลอกคลื่นที่เหนือกว่าสำหรับเอาท์พุท DC การใช้พลังงานขนาดเล็กและการใช้งานที่หลากหลายสำหรับแรงดันไฟฟ้า AC การเปลี่ยนสัญญาณรบกวนพัลส์มีข้อเสีย
แหล่งพลังงานสลับสะพานครึ่งสะพานธรรมดาส่วนใหญ่ทำงานบนพื้นฐานที่หลอดสวิตช์ของสะพานบนและล่าง-VMOs เมื่อความถี่สูง-เปิดอยู่ในทางกลับกัน ขั้นแรกกระแสกระแสไหลผ่านหลอดสวิตช์สะพานด้านบนและฟังก์ชั่นการจัดเก็บของขดลวดเหนี่ยวนำจะใช้เพื่อรวบรวมพลังงานไฟฟ้าในขดลวด ในที่สุดหลอดสวิตช์สะพานล่างจะเปิดอยู่ในขณะที่หลอดสวิตช์สะพานด้านบนถูกปิด ตัวเก็บประจุและขดลวดตัวเหนี่ยวนำใช้แหล่งพลังงานของภายนอกต่อไป สะพานด้านบนจะเปิดขึ้นเพื่อให้กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อปิดท่อสวิตช์สะพานล่าง นี่คือการย้ำหลายครั้ง มันเรียกว่าแหล่งพลังงานสลับเนื่องจากหลอดสวิตช์ทั้งสองเปิดและปิดในทางกลับกัน
แหล่งพลังงานเชิงเส้นแตกต่างกัน ท่อน้ำด้านบนจะว่างเปล่าเสมอเนื่องจากไม่มีการมีส่วนร่วมของสวิตช์ ควรมีอยู่มากเกินไปมันจะรั่วไหลออกมา นี่คือเหตุผลที่ท่อปรับแหล่งพลังงานเชิงเส้นบางส่วนทำให้เกิดความร้อนจำนวนมากและพลังงานไฟฟ้าที่ไม่จำเป็นทั้งหมดจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน จากมุมมองนี้ชีวิตของส่วนประกอบจะถูกลดลงเพื่อลดลงดังนั้นอิทธิพลของเอฟเฟกต์การใช้งานจุดจบและประสิทธิภาพการแปลงของแหล่งพลังงานเชิงเส้นค่อนข้างแย่เมื่อความร้อนสูง

ความแตกต่างหลัก: โหมดการทำงาน

ท่อปรับพลังงานของแหล่งพลังงานเชิงเส้นทำงานอยู่ในพื้นที่ขยาย ปัจจุบันผ่านผ่านไปอย่างต่อเนื่อง จำเป็นต้องใช้หลอดปรับกำลังขนาดใหญ่และมีการวางอ่างล้างจานความร้อนขนาดใหญ่เนื่องจากหลอดปรับทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าบ่อยครั้งที่ 40% –60% (จะต้องได้รับการยอมรับว่าเป็นแหล่งพลังงานเชิงเส้นที่ดีจริงๆ) ความร้อนนั้นมีความสำคัญและประสิทธิภาพค่อนข้างแย่
แหล่งพลังงานเชิงเส้นทำงานในโหมดการทำงานโดยอุปกรณ์ขั้นตอนลงจะต้องมีอยู่ตั้งแต่แรงดันไฟฟ้าสูงถึงแรงดันไฟฟ้าต่ำ โดยปกติจะเป็นหม้อแปลง มีแหล่งพลังงาน KX เช่นนี้ จากนั้นหลังจากการแก้ไขแรงดันไฟฟ้า DC จะถูกส่งออก ในแง่นี้ปริมาตรมีขนาดใหญ่มากมีขนาดค่อนข้างใหญ่ไม่มีประสิทธิภาพและการสร้างความร้อนก็มีขนาดใหญ่เช่นกัน แต่ยังมีประโยชน์: ระลอกคลื่นเล็กอัตราการปรับที่ดีการรบกวนภายนอกเล็กน้อยเหมาะสำหรับวงจรอะนาล็อกหรือแอมป์ต่างๆ ฯลฯ
ทำงานในสภาพการสลับอุปกรณ์พลังงานของแหล่งพลังงานสลับพลังงานจะถูกเก็บไว้ชั่วขณะผ่านขดลวดเหนี่ยวนำเมื่อแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนไปดังนั้นการสูญเสียของมันจะน้อยที่สุดประสิทธิภาพสูงและข้อกำหนดการกระจายความร้อนต่ำ แต่มันยังมีความต้องการมากขึ้นสำหรับหม้อแปลงและตัวเหนี่ยวนำการจัดเก็บพลังงาน มันจะต้องสร้างจากการแพร่กระจายสูงและวัสดุที่สูญเสียไปต่ำ หม้อแปลงของมันเป็นเพียงหนึ่งคำเล็ก ๆ ประสิทธิภาพทั่วไปคือ 80% ถึง 98% แม้ว่าแหล่งพลังงานสลับมีขนาดกะทัดรัดและประสิทธิภาพที่ดี แต่อัตราการปรับแรงดันไฟฟ้าและอัตราการปรับปัจจุบันมีส่วนลดมากเมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานเชิงเส้น

เทคโนโลยีแหล่งพลังงานสลับถูกนำมาใช้มากขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากข้อดีของประสิทธิภาพสูงขนาดเล็กและน้ำหนักเบา แม้ว่าจะมีความซับซ้อนของวงจรและปัญหาด้านเสียง แต่ปัญหาเหล่านี้จะค่อยๆได้รับการแก้ไขผ่านนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ เมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งพลังงานเชิงเส้นแบบดั้งเดิมแหล่งพลังงานการสลับมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในประสิทธิภาพการใช้พลังงานและปริมาณซึ่งแสดงถึงทิศทางใหม่สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีแหล่งพลังงาน ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี Power Electronics ทำให้การสลับแหล่งพลังงานคาดว่าจะบรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและแอพพลิเคชั่นที่กว้างขึ้นในอนาคต