Sådan fungerer Switch Mode Power Supply (SMPS) kredsløb

SMPS er forkortelsen for ordet Switch Mode Power Supply. Navnet antyder tydeligt, at konceptet har noget eller helt at gøre med impulser eller skift af de anvendte enheder. Lad os lære, hvordan SMPS-adaptere fungerer til konvertering af netspænding til en lavere jævnstrømsspænding.

Fordel ved SMPS-topologi

I SMPS-adaptere er ideen at skifte lysnetsindgangsspændingen til en transformers primære vikling, så der kan opnås en lavere DC-spænding ved transformatorens sekundære vikling.

Spørgsmålet er dog, det samme kan gøres med en almindelig transformer, så hvad er behovet for en så kompliceret konfiguration, når funktionen simpelthen kan implementeres gennem almindelige transformatorer?

Konceptet blev udviklet nøjagtigt til at eliminere brugen af ​​tunge og omfangsrige transformere med meget effektive versioner af SMPS strømforsyningskredsløb .

Selvom driftsprincippet er helt det samme, er resultaterne meget forskellige.

Vores netspænding er også en pulserende spænding eller en vekselstrøm, der normalt føres ind i den almindelige transformer til de krævede konverteringer, men vi kan ikke gøre transformeren mindre i størrelse, selv med en strøm så lav som 500 mA.

Årsagen bag dette er den meget lave frekvens, der er involveret i vekselstrømsnettet.
Ved 50 Hz eller 60 Hz er værdien enormt lav for at implementere dem i høje DC-strømudgange ved hjælp af mindre transformere.

Dette skyldes, at når frekvensen falder, øges hvirvelstrømstabene med transformermagnetiseringen, hvilket resulterer i enormt strømtab gennem varme, og derefter bliver hele processen meget ineffektiv.

For at kompensere for ovenstående tab er relativt større transformerkerner involveret med den relevante grad af trådtykkelse, hvilket gør hele enheden tung og besværlig.

Et switch-strømforsyningskredsløb tackler dette problem meget klogt.

Hvis lavere frekvens øger hvirvelstrømstab, betyder en stigning i frekvensen det modsatte.

Det betyder, at hvis frekvensen øges, kunne transformeren gøres meget mindre, men alligevel ville give højere strøm ved deres udgange.

Det er præcis, hvad vi gør med en SMPS-kredsløb . Lad os forstå funktionen med følgende punkter:

Sådan fungerer SMPS-adaptere

I et koblingsdiagram for strømforsyningskontakt rettes indgangsstrømmen først og filtreres for at producere relevant DC-størrelse.

Ovenstående DC påføres en oscillatorkonfiguration, der omfatter en højspændingstransistor eller en mosfet, rigget til en veldimensioneret lille ferritransformator primærvikling.

Kredsløbet bliver en selvoscillerende type konfiguration, der begynder at svinge ved en forudbestemt frekvens, der er indstillet af andre passive komponenter som kondensatorer og modstande.

Frekvensen er normalt over 50 Khz.

Denne frekvens inducerer en ækvivalent spænding og strøm ved transformatorens sekundære vikling, bestemt af antallet af drejninger og ledningens SWG.

På grund af inddragelsen af ​​høje frekvenser bliver hvirvelstrømstab ubetydeligt lille, og højstrøm DC-output bliver afledt gennem mindre ferritkernetransformere og relativt tyndere trådvikling.

Imidlertid vil den sekundære spænding også være ved den primære frekvens, derfor bliver den igen rettet og filtreret ved hjælp af en hurtig gendannelsesdiode og en kondensator med høj værdi.

Resultatet ved udgangen er en perfekt filtreret lav DC, som kan bruges effektivt til betjening af ethvert elektronisk kredsløb.

I moderne versioner af SMPS anvendes hi-end IC'er i stedet for transistorer ved indgangen.
IC'erne er udstyret med en indbygget højspændingsmosfet til opretholdelse af højfrekvente svingninger og mange andre beskyttelsesfunktioner.

Hvilke indbyggede beskyttelser har SMPS

Disse IC'er har tilstrækkelig indbygget beskyttelseskredsløb som lavinebeskyttelse, overvarmebeskyttelse og output over spændingsbeskyttelse og også en burst mode-funktion.

Lavinebeskyttelse sikrer, at IC ikke beskadiges under tænd / sluk-strøm i strøm.

Overvarmebeskyttelsen sikrer, at IC'en automatisk slukkes, hvis transformatoren ikke vikles korrekt og trækker mere strøm fra IC'en, hvilket gør den farligt varm.

Burst-tilstanden er en interessant funktion, der følger med de moderne SMPS-enheder.

Her føres udgangsstrømmen tilbage til en sensingang på IC. Hvis udgangsspændingen på grund af en eller anden grund, normalt på grund af forkert sekundærvikling eller valg af modstande, stiger over en bestemt forudbestemt værdi, slukker IC for indgangskoblingen og springer omskiftningen til intermitterende burst.

Dette hjælper med at kontrollere spændingen ved udgangen og også strømmen ved udgangen.

Funktionen sikrer også, at hvis udgangsspændingen justeres til et højt punkt, og udgangen ikke indlæses, skifter IC til burst-tilstand og sørger for, at enheden betjenes intermitterende, indtil udgangen bliver tilstrækkeligt belastet, dette sparer enhedens strøm i standby-tilstand, eller når output ikke fungerer.

Feedback fra udgangssektionen til IC'en implementeres via en optokobler, så udgangen forbliver langt væk fra indgangsstrømmen til højspænding og undgår farlige stød.