ยกตัวอย่างเพื่ออธิบายความแตกต่างระหว่างแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งและแหล่งจ่ายไฟแบบปกติ
เทคโนโลยีสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องพร้อมกับความก้าวหน้าและนวัตกรรมของเทคโนโลยีพาวเวอร์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากขนาดที่กะทัดรัด น้ำหนักเบา และมีประสิทธิภาพดีเยี่ยม ปัจจุบันอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจึงถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทุกชนิด เนื่องจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน จึงเป็นเทคนิคแหล่งจ่ายไฟที่จำเป็น
เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์พลังงานสมัยใหม่ถูกใช้โดยการเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟเพื่อควบคุมอัตราส่วนเวลาของการเปิดและปิดเพื่อรักษาแรงดันเอาต์พุตให้คงที่ ส่วนประกอบหลักของแหล่งจ่ายไฟสลับคือ MOSFET และ IC ควบคุม PWM แหล่งจ่ายไฟสลับและแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นมีความสัมพันธ์กัน หลอดสวิตชิ่งใช้เพื่อควบคุมการเปิด-ปิดกระแสไฟเพื่อสร้างกระแสพัลส์ความถี่สูงหลังจากที่ขั้วอินพุตปรับกระแสสลับเป็นกระแสตรงโดยตรงในขณะที่ทำงานภายใต้อิทธิพลของวงจรสั่นความถี่สูง ตัวเหนี่ยวนำถูกใช้เพื่อให้ไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำคงที่
โดยทั่วไปแล้ว MOSFET บวกกับ IC ควบคุมการมอดูเลตความกว้างพัลส์ประกอบกันเป็นแหล่งจ่ายไฟสลับ พาวเวอร์ซัพพลายแบบสวิตชิ่งกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นด้วยความก้าวหน้าและนวัตกรรมของเทคโนโลยีพาวเวอร์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากขนาดที่เล็ก น้ำหนักเบา และประสิทธิภาพสูง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของอุปกรณ์เหล่านี้
แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งสามารถแบ่งออกได้เป็นสามกลุ่มอย่างกว้างๆ ตามวิธีการเชื่อมต่ออุปกรณ์สวิตชิ่งในวงจร: แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งแบบอนุกรม แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งแบบขนาน และอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งแบบหม้อแปลง แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งชนิดหม้อแปลงสามารถแยกย่อยออกเป็นแบบพุชพูล ฮาล์ฟบริดจ์ ฟูลบริดจ์ และรูปแบบอื่นๆ สามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: ประเภทเดินหน้า, ประเภทฟลายแบ็ค, ประเภทการกระตุ้นเดี่ยว และประเภทการกระตุ้นสองครั้ง ขึ้นอยู่กับวิธีการกระตุ้นของหม้อแปลงและเฟสของแรงดันเอาต์พุต
แล้วแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งกับแหล่งจ่ายไฟธรรมดาต่างกันอย่างไร?
แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นหรือแหล่งจ่ายไฟที่ท่อปรับค่าทำงานในสภาวะเชิงเส้น เป็นสิ่งที่มีความหมายโดยคำว่า "แหล่งจ่ายไฟปกติ" ในทางตรงกันข้าม หลอดสวิตชิ่งทำงานในสองสถานะคือเปิดและปิดในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง: เปิด ซึ่งมีความต้านทานน้อย และปิด เมื่อความต้านทานมีมาก รูปแบบใหม่ของแหล่งจ่ายไฟที่เรียกว่าแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีประโยชน์ในด้านประสิทธิภาพสูง น้ำหนักเบา ความสามารถในการเพิ่มระดับและการลดระดับ และกำลังเอาต์พุตมหาศาล แต่เนื่องจากวงจรทำงานในโหมดสวิตชิ่ง สัญญาณรบกวนจึงค่อนข้างสำคัญ
ตามภาพประกอบ วงจรของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งแบบสเต็ปดาวน์ประกอบด้วยสวิตช์ ไดโอดแบบอิสระ ตัวเหนี่ยวนำการเก็บพลังงาน และตัวเก็บประจุตัวกรอง เมื่อปิดสวิตช์ แหล่งจ่ายไฟจะส่งกระแสไฟฟ้าผ่านสวิตช์และตัวเหนี่ยวนำไปยังโหลด ในขณะเดียวกันก็เก็บไฟฟ้าบางส่วนไว้ในตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ การเหนี่ยวนำตัวเองของตัวเหนี่ยวนำทำให้กระแสสร้างช้าลงหลังจากเปิดใช้งานสวิตช์ ป้องกันไม่ให้เอาต์พุตไปถึงค่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟอย่างรวดเร็ว กระแสในวงจรจะยังคงไหลจากซ้ายไปขวาแม้ว่าจะเปิดสวิตช์แล้วก็ตาม ปิดตามระยะเวลาที่กำหนดไว้เนื่องจากการเหนี่ยวนำตัวเองของตัวเหนี่ยวนำ กระแสนี้ไหลเวียนผ่านโหลด โผล่ออกมาจากสายกราวด์ เดินทางไปยังแอโนดของไดโอดแบบหมุนอิสระ ไหลผ่านไดโอด แล้ววนกลับไปที่ปลายด้านซ้ายของตัวเหนี่ยวนำ สามารถปรับเวลาปิดและเปิดของสวิตช์ได้ ซึ่งจะควบคุมแรงดันเอาต์พุต เป้าหมายของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะสำเร็จได้หากจัดการเวลาเปิดและปิดโดยการตรวจสอบแรงดันเอาต์พุตเพื่อรักษาแรงดันเอาต์พุตให้คงที่
หลอดปรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ทั้งแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งและแหล่งจ่ายไฟทั่วไปใช้หลักการป้อนกลับเพื่อทำให้แรงดันไฟฟ้าคงที่ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะปรับโดยใช้ท่อสวิตชิ่ง ในขณะที่แหล่งจ่ายไฟทั่วไปจะปรับโดยใช้ย่านขยายเชิงเส้นของไตรโอด ในทางตรงกันข้าม แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งใช้พลังงานน้อยกว่า มีช่วงการใช้งานที่กว้างกว่าสำหรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ และสร้างกระแสตรงที่มีการกระเพื่อมน้อยกว่า การรบกวนการสลับพัลส์เป็นข้อเสียเปรียบ
ท่อสวิตช์บนและสะพานล่างจะเปิดทีละหลอดตามแนวคิดการทำงานพื้นฐานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งแบบฮาล์ฟบริดจ์ ท่อสวิตชิ่งของสะพานด้านบนเป็นที่ที่กระแสเข้าก่อน พลังงานไฟฟ้าจะสะสมอยู่ในขดลวดเหนี่ยวนำโดยใช้ความสามารถในการกักเก็บ และในที่สุดสวิตช์ของบริดจ์ที่อยู่สูงขึ้นไปก็จะดับลง เมื่อท่อสวิตชิ่งด้านล่างของสะพานถูกเปิดใช้งาน ขดลวดเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุจะยังคงจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับโลกภายนอก มันถูกเรียกว่าแหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่งเนื่องจากท่อสวิตซ์ทั้งสองจะต้องเปิดและปิดตามลำดับ หลังจากปิดสวิตช์ท่อของสะพานด้านล่างแล้ว ให้เปิดสะพานด้านบนเพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน แตกต่างกันคือแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น ท่อน้ำที่สูงขึ้นจะปล่อยน้ำออกอย่างต่อเนื่องเนื่องจากไม่มีสวิตช์ที่เกี่ยวข้อง น้ำจะรั่วออกหากมีมากเกินไป ในท่อปรับการจ่ายไฟเชิงเส้นบางรุ่น เรามักจะสังเกตเห็นสิ่งนี้ พลังงานไฟฟ้าที่ไร้ขีดจำกัดทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน จากมุมมองนี้ ประสิทธิภาพการแปลงของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะต่ำมาก และเมื่อความร้อนสูง อายุการใช้งานของส่วนประกอบจะสั้นลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และส่งผลต่อการใช้งานสูงสุด
อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งและแหล่งจ่ายไฟปกติคือวิธีการทำงานของมัน ท่อปรับกำลังของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นทำงานอย่างต่อเนื่องในพื้นที่ขยายเสียงและทำงานตลอดเวลา จำเป็นต้องมีท่อปรับกำลังขนาดใหญ่และหม้อน้ำขนาดใหญ่ถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการสูญเสียพลังงานอย่างมากในท่อปรับ ซึ่งส่งผลให้เกิดความร้อนอย่างมากและประสิทธิภาพต่ำ ซึ่งมักจะอยู่ระหว่าง 40 เปอร์เซ็นต์ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ หลักการทำงานของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์แรงดันไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนจากไฟฟ้าแรงสูงเป็นแรงดันต่ำ โดยปกติจะประกอบด้วยหม้อแปลง ในขณะที่มีทางเลือกอื่นๆ เช่น แหล่งจ่ายไฟ KX ที่แก้ไขสัญญาณและเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ในวิธีนี้ ปริมาตรจะใหญ่ หนัก ไม่มีประสิทธิภาพ และสร้างความร้อนมาก แต่ก็มี ให้ประโยชน์เช่นการกระเพื่อมเล็กๆ อัตราการปรับที่ดี การรบกวนจากภายนอกเพียงเล็กน้อย และใช้งานได้กับวงจรแอนะล็อกหรือแอมพลิฟายเออร์อื่นๆ อุปกรณ์ไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งทำงานในสภาวะการสลับ สำหรับหม้อแปลงและที่เก็บพลังงานนั้น พลังงานจะถูกเก็บไว้ชั่วคราวผ่านขดลวดเหนี่ยวนำเมื่อปรับแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นจึงมีการสูญเสียน้อย มีประสิทธิภาพสูง และต้องการการกระจายความร้อนน้อยลง มาตรฐานที่สูงขึ้นใช้กับตัวเหนี่ยวนำซึ่งต้องสร้างขึ้น ของวัสดุที่สูญเสียน้อยและมีการซึมผ่านสูง หม้อแปลงของมันมีขนาดเท่าคำ ประสิทธิภาพอยู่ในช่วงตั้งแต่ 80 เปอร์เซ็นต์ถึง 98 เปอร์เซ็นต์โดยรวม แม้ว่าแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะมีขนาดเล็กและมีประสิทธิภาพสูง แต่ก็มีประสิทธิภาพน้อยกว่าแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นในแง่ของการกระเพื่อม แรงดัน และอัตราการปรับกระแส
