Diferenca kryesore – SMPS vs Furnizimi linear me energji elektrike
Shumica e pajisjeve elektronike dhe elektrike kërkojnë tension DC për të funksionuar. Këto pajisje, veçanërisht pajisjet elektronike me qarqe të integruara, duhet të furnizohen me një tension DC të besueshëm dhe pa shtrembërim, në mënyrë që ato të funksionojnë pa keqfunksionim ose djegie. Qëllimi i një furnizimi me energji DC është të furnizojë këto pajisje me tension të pastër DC. Furnizimet me energji DC kategorizohen në modalitet linear dhe të ndërprerë, të cilat janë topologjitë e përfshira për të bërë furnizimin me rrjet AC në DC të qetë. Furnizimi linear i energjisë përdor një transformator për të ulur drejtpërdrejt tensionin e rrjetit AC në një nivel të dëshiruar, ndërsa SMPS konverton AC në DC duke përdorur një pajisje komutuese e cila ndihmon për të marrë një vlerë mesatare të nivelit të tensionit të dëshiruar. Ky është ndryshimi kryesor midis SMPS dhe furnizimit linear me energji elektrike.
Çfarë është një furnizim linear me energji elektrike?
Në një furnizim linear me energji elektrike, voltazhi AC i rrjetit konvertohet në një tension më të ulët drejtpërdrejt nga një transformator që zvogëlohet. Ky transformator duhet të përballojë një fuqi të madhe pasi funksionon në frekuencën e rrjetit AC 50/60Hz. Prandaj, ky transformator është i rëndë dhe i madh, duke e bërë furnizimin me energji të rëndë dhe të madh.
Tensioni i ulur më pas korrigjohet dhe filtrohet për të marrë tensionin DC të kërkuar për daljen. Meqenëse tensioni në këtë nivel i nënshtrohet ndryshimeve në varësi të shtrembërimeve të tensionit të hyrjes, një rregullim i tensionit bëhet përpara daljes. Rregullatori i tensionit në një furnizim linear me energji elektrike është një rregullator linear, i cili zakonisht është një pajisje gjysmëpërçuese që vepron si një rezistencë e ndryshueshme. Vlera e rezistencës së daljes ndryshon me kërkesën për fuqinë dalëse, duke e bërë tensionin e daljes konstant. Kështu, rregullatori i tensionit funksionon si një pajisje për shpërndarjen e energjisë. Shumicën e kohës, shpërndan fuqinë e tepërt për ta bërë tensionin konstant. Prandaj, rregullatori i tensionit duhet të ketë ngrohës të mëdhenj. Si rezultat, furnizimet lineare të energjisë bëhen shumë më të rënda. Për më tepër, si rezultat i shpërndarjes së energjisë nga rregullatori i tensionit si nxehtësi, efikasiteti i një furnizimi linear të energjisë bie deri në rreth 60%.
Megjithatë, furnizimet lineare të energjisë nuk prodhojnë zhurmë elektrike në tensionin e daljes. Siguron izolim midis daljes dhe hyrjes për shkak të transformatorit. Prandaj, furnizimet lineare të energjisë përdoren për aplikacione me frekuencë të lartë si pajisjet e radiofrekuencës, aplikacionet audio, testet laboratorike që kërkojnë furnizim pa zhurmë, përpunim sinjali dhe përforcues.
Figura 01: Furnizimi me energji elektrike me një rregullator linear të tensionit
Çfarë është SMPS?
SMPS (furnizimi me energji me modalitet të ndërprerë) funksionon në një pajisje transistor komutues. Në fillim, hyrja AC konvertohet në tension DC nga një ndreqës, pa ulur tensionin, ndryshe nga një furnizim linear me energji elektrike. Pastaj voltazhi DC i nënshtrohet një ndërrimi me frekuencë të lartë, zakonisht nga një transistor MOSFET. Kjo do të thotë, voltazhi përmes MOSFET ndizet dhe fiket nga sinjali i portës MOSFET, zakonisht një sinjal i moduluar me gjerësi pulsi prej rreth 50 kHz (blloku i chopper/inverter). Pas këtij operacioni të prerjes, forma e valës bëhet një sinjal pulsues-DC. Pas kësaj, përdoret një transformator zbritës për të ulur tensionin e sinjalit DC të pulsuar me frekuencë të lartë në nivelin e dëshiruar. Së fundi, një ndreqës në dalje dhe një filtër përdoren për të rikthyer tensionin DC në dalje.
Figura 02: Diagrami bllokues i një SMPS
Rregullimi i tensionit në SMPS bëhet nëpërmjet një qarku feedback që monitoron tensionin e daljes. Nëse kërkesa për fuqi e ngarkesës është e lartë, voltazhi i daljes tenton të rritet. Kjo rritje zbulohet nga qarku i reagimit të rregullatorit dhe përdoret për të kontrolluar raportin ndezje-fikje të sinjalit PWM. Kështu, tensioni mesatar i sinjalit ndryshon. Si rezultat, tensioni i daljes kontrollohet për të mbajtur konstant.
Transformatori zbritës i përdorur në SMPS funksionon në një frekuencë të lartë; Kështu, vëllimi dhe pesha e transformatorit janë shumë më pak se ato të një furnizimi linear me energji elektrike. Kjo bëhet një arsye kryesore që një SMPS të jetë shumë më i vogël dhe më i lehtë se homologu i tij i tipit linear. Për më tepër, rregullimi i tensionit bëhet pa shpërngulur fuqinë e tepërt si humbje Ohmike ose nxehtësi. Efikasiteti i SMPS shkon deri në 85-90%.
Në të njëjtën kohë, një SMPS gjeneron zhurmë me frekuencë të lartë për shkak të funksionimit të ndërrimit të MOSFET. Kjo zhurmë mund të reflektohet në tensionin e daljes; megjithatë, në disa modele të avancuara dhe të shtrenjta, kjo zhurmë dalëse zbutet deri diku. Për më tepër, ndërrimi krijon gjithashtu ndërhyrje elektromagnetike dhe radiofrekuencash. Prandaj, kërkohet përdorimi i mbrojtjes RF dhe filtrave EMI në SMPS. Prandaj, SMPS nuk janë aplikacione të përshtatshme audio dhe radiofrekuencash. Pajisjet më pak të ndjeshme ndaj zhurmës si karikuesit e telefonave celularë, motorët DC, aplikacionet me fuqi të lartë, etj. mund të përdoren me SMPS. Dizajni më i lehtë dhe më i vogël e bën të përshtatshëm për t'u përdorur edhe si pajisje portative.
Cili është ndryshimi midis SMPS dhe furnizimit me energji lineare?
SMPS vs Furnizimi me energji lineare |
|
| SMPS korrigjon drejtpërdrejt rrjetin AC pa ulur tensionin. Pastaj DC e konvertuar kalohet në frekuencë të lartë për një transformator më të vogël për ta ulur atë në nivelin e tensionit të dëshiruar. Më në fund, sinjali AC me frekuencë të lartë korrigjohet në tensionin e daljes DC. | Furnizimi linear i energjisë zvogëlon tensionin në vlerën e dëshiruar në fillim nga një transformator më i madh. Pas kësaj, AC korrigjohet dhe filtrohet për të bërë tensionin e daljes DC. |
| Rregullorja e Tensionit | |
| Rregullimi i tensionit bëhet duke kontrolluar frekuencën e komutimit. Tensioni i daljes monitorohet nga qarku i reagimit dhe ndryshimi i tensionit përdoret për kontrollin e frekuencës. | Tensioni DC i korrigjuar dhe i filtruar i nënshtrohet një rezistence dalëse të një ndarësi të tensionit për të krijuar tensionin e daljes. Kjo rezistencë kontrollohet nga një qark reagimi që monitoron ndryshimin e tensionit të daljes. |
| Efiçenca | |
| Prodhimi i nxehtësisë në SMPS është relativisht i ulët pasi transistori komutues funksionon në rajonet e ndërprerjes dhe të urisë. Madhësia e vogël e transformatorit të daljes gjithashtu e bën humbjen e nxehtësisë të vogël. Prandaj, efikasiteti është më i lartë (85-90%). | Fuqia e tepërt shpërndahet si nxehtësi për ta bërë tensionin konstant në një furnizim linear me energji elektrike. Për më tepër, transformatori i hyrjes është shumë më i rëndë; Kështu, humbjet e transformatorit janë më të larta. Prandaj, efikasiteti i një furnizimi linear me energji është aq i ulët sa 60%. |
| Ndërtimi | |
| Madhësia e transformatorit të një SMPS nuk duhet të jetë e madhe pasi funksionon në frekuencë të lartë. Prandaj, pesha e transformatorit gjithashtu do të jetë më e vogël. Si rezultat, madhësia, si dhe pesha e një SMPS është shumë më e ulët se një furnizim linear me energji elektrike. | Furnizimet lineare të energjisë janë shumë më të mëdha pasi transformatori i hyrjes duhet të jetë i madh për shkak të frekuencës së ulët në të cilën funksionon. Meqenëse gjenerohet më shumë nxehtësi në një rregullator të tensionit, duhet të përdoren gjithashtu edhe ngrohëset. |
| Zhurma dhe shtrembërime të tensionit | |
| SMPS gjeneron një zhurmë me frekuencë të lartë për shkak të ndërrimit. Kjo kalon në tensionin e daljes, si dhe në rrjetin e hyrjes ndonjëherë. Shtrembërimi harmonik në energjinë elektrike mund të jetë gjithashtu i mundur në SMPS. | Furnizimet lineare të energjisë nuk prodhojnë zhurmë në tensionin e daljes. Shtrembërimi harmonik është shumë më i vogël se ai i SMPS-ve. |
| Aplikacione | |
| SMPS mund të përdoret si pajisje portative për shkak të strukturës së vogël. Por duke qenë se gjeneron një zhurmë me frekuencë të lartë, SMPS-të nuk mund të përdoren për aplikacione të ndjeshme ndaj zhurmës, si p.sh. RF dhe aplikacionet audio. | Furnizimet lineare të energjisë janë shumë më të mëdha dhe nuk mund të përdoren për pajisjet portative. Meqenëse nuk prodhojnë zhurmë dhe tensioni i daljes është gjithashtu i pastër, ato përdoren për shumicën e testeve elektrike dhe elektronike në laboratorë. |
Përmbledhje – SMPS vs Furnizimi me energji lineare
SMPS dhe Furnizimet lineare të energjisë janë dy lloje të furnizimeve me energji DC në përdorim. Dallimi kryesor midis SMPS dhe furnizimit linear të energjisë është topologjitë e përdorura për rregullimin e tensionit dhe uljen e tensionit. Ndërsa furnizimi linear i energjisë konverton AC në tension të ulët në fillim, SMPS fillimisht korrigjon dhe filtron AC elektrik dhe më pas kalon në një AC me frekuencë të lartë përpara se të largohet. Meqenëse pesha dhe madhësia e transformatorit rriten me zvogëlimin e frekuencës së funksionimit, transformatori i hyrjes së furnizimit linear të energjisë është shumë më i rëndë dhe më i madh ndryshe nga SMPS. Përveç kësaj, meqenëse rregullimi i tensionit bëhet me shpërndarjen e nxehtësisë përmes rezistencave, furnizimet lineare të energjisë duhet të kenë ngrohës që i bëjnë ato edhe më të rënda. Rregullatori i SMPS-ve kontrollon frekuencën e kalimit për të kontrolluar tensionin e daljes. Prandaj, SMPS janë më të vogla në madhësi dhe më të lehta në peshë. Meqenëse gjenerimi i nxehtësisë në SMPS është më i ulët, efikasiteti i tyre është gjithashtu më i lartë.
Shkarko versionin PDF të SMPS vs Furnizimi me energji lineare
Mund të shkarkoni versionin PDF të këtij artikulli dhe ta përdorni për qëllime jashtë linje sipas shënimeve të citimit. Ju lutemi shkarkoni versionin PDF këtu Diferenca midis SMPS dhe furnizimit linear me energji elektrike.
