Kapcsolási mód tápegység topológiák összehasonlítva

Az öreg lineáris áramellátás évek óta folyamatos csökkenésnek örvend, mivel a kapcsoló üzemmódú tápegységek (SMPS) bekapcsolódtak. Az SMPS-nek a lineáris ellátásokkal szembeni egyértelmű előnye a méret és a hatékonyság volt, és mivel a világméretű energetikai válságok a nemzetközi, kereskedelmi és politikai színtéren élnek, az SMPS-nek csak a felgyorsulása volt tapasztalható.

Új technológiaként az SMPS magas komponensszámú száma drágábbá tette a technológiát, mint a lineáris. Az elektronikus kor megszületésével azonban az alkatrészek költségei olyan alacsonyak, hogy a lineáris transzformátorban a réz és a vas magas nyersanyag-tartalma költséghatékonyabbá tette az SMPS technológiát.

Még ha az összetettebb és az EMI szabályozásának nagyobb gondosságát is igényli, a kapcsolási üzemmódú tápegységek előnyei messze felülmúlják a lineáris tápegységeket, kivéve néhány niche alkalmazást.

A kapcsolási tápegységek több különböző szakaszból állnak. Ha a bemenet váltakozó áramú bemenet, akkor a bemeneti szakasznak tartalmaznia kell mind a bemeneti szűrőt, mind az egyenirányítót a DC bemenetre történő átalakításhoz. Az egyenáramú egyenáramú átalakítók nem igénylik az egyenirányítót. A frekvenciaváltó fokozata megfordul, és az egyenáramú bemeneti feszültséget az eredeti váltóáramú bemenetnél sokkal nagyobb frekvenciával kapcsolja, és azonnal átalakítja az egyenáramú bemenetet. A működési gyakoriságot gyakran úgy választják meg, hogy a 20 kHz-től 150 kHz-ig terjedő tartományban legyen, ami elég magas ahhoz, hogy a hallható hatótávolságon kívül legyen, és elég alacsony ahhoz, hogy az az EMC-re vonatkozó FCC-követelményeken kívül maradjon.

A frekvenciaváltó fázisa után a kimeneti szakasz korrigálja és kiszűri a kimenetet. Elkülönített kialakítás esetén transzformátort kell elhelyezni az egyenirányító és a kimeneti szakasz között. Ez a transzformátor sokkal kisebb, könnyebb és olcsóbb lehet, mint a lineáris tápegység transzformátor, a nagyobb kapcsolási frekvencia miatt.

A frekvenciaváltó fázisa után a kimeneti szakasz korrigálja és kiszűri a kimenetet. Elkülönített kialakítás esetén transzformátort kell elhelyezni az egyenirányító és a kimeneti szakasz között. Ez a transzformátor sokkal kisebb, könnyebb és olcsóbb lehet, mint a lineáris tápegység transzformátor, a nagyobb kapcsolási frekvencia miatt.

Az áramellátás tervezésekor jellemzően a tervezési kritériumok előnyben részesítik a kapcsolási üzemmódú tápegységet egy lineáris tápegységen keresztül. Amikor eldöntjük, hogy melyik SMPS topológiát használja, a döntés gyakran nehezebb.

A rossz topológia kiválasztása olyan tervezési projektet eredményezhet, amely nem felel meg a költségcéloknak, a hatékonysági céloknak vagy számos egyéb követelménynek. Az alábbiakban a leggyakoribb topológiákat és azok jellemzőit tárgyaljuk.

További információért forduljon hozzánk a sales@xfullstar.com oldalon