ความแตกต่างระหว่างแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์และแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้น

ความแตกต่างระหว่างแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์และแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้น

แหล่งจ่ายไฟสลับโหมดคืออะไร?

ชื่อภาษาอังกฤษ Switch Mode Power Supply หรือเรียกสั้น ๆ ว่า SMPS คือหน่วยจ่ายไฟ (PSU) ที่ใช้อุปกรณ์สวิตชิ่งบางชนิดในการส่งพลังงานจากแหล่งจ่ายไปยังโหลด โดยปกติอาจเป็น AC หรือ DC แต่โหลดเป็น DC

การใช้งานทั่วไปสำหรับแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์คือหน่วยจ่ายไฟสำหรับคอมพิวเตอร์ และกลายเป็นประเภทมาตรฐานของแหล่งจ่ายไฟสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง ต้นทุนต่ำ และความหนาแน่นของพลังงานสูง

หน่วยโครงสร้าง

แหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์เป็นแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมซึ่งใช้ตัวควบคุมการสลับความถี่สูงเพื่อแปลงพลังงานและควบคุมเอาต์พุตอย่างมีประสิทธิภาพ

สวิตชิ่งเรกูกูเลเตอร์เป็นทรานซิสเตอร์อีกครั้ง (เช่น พาวเวอร์มอสเฟต) เช่นเดียวกับลิเนียร์เรกูเลเตอร์ แต่ความแตกต่างคือทรานซิสเตอร์แบบพาสใน SMPS ไม่ได้อยู่ในความอิ่มตัวหรือเปิดเต็มที่ตลอดเวลา มันเปิดเต็มที่ การสลับระหว่างปิดเต็มที่ สถานะและความถี่สูงมาก ดังนั้น แหล่งจ่ายไฟสลับโหมดชื่อ

เนื่องจากเวลาเฉลี่ยที่องค์ประกอบสวิตชิ่ง (เช่น ทรานซิสเตอร์) ทำงานน้อยกว่า ปริมาณพลังงานที่สูญเสียหรือกระจายไปเนื่องจากความร้อนจึงน้อยมากเมื่อเทียบกับแหล่งจ่ายที่มีการควบคุมเชิงเส้น ซึ่งจะนำไปสู่การทำงานที่มีประสิทธิภาพสูงของ SMPS เนื่องจากแรงดันตกคร่อมทรานซิสเตอร์แบบผ่าน (หรือองค์ประกอบสวิตชิ่ง) มีขนาดเล็กมาก

ข้อได้เปรียบหลัก

โหลดไฟฟ้ากระแสตรงแบบอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์, ไมโครคอนโทรลเลอร์, LED, ทรานซิสเตอร์, ชิป, มอเตอร์ ฯลฯ ได้รับพลังงานจากแหล่งพลังงานมาตรฐาน เช่น แบตเตอรี่ น่าเสียดายที่ปัญหาหลักของแบตเตอรี่คือเมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงหรือต่ำเกินไป ดังนั้น SMPS จะให้เอาต์พุต DC ที่เสถียร

SMPS เป็นพาวเวอร์ซัพพลายแบบมัลติฟังก์ชั่น และสามารถเลือกโทโพโลยีต่างๆ ได้ตามประเภทการใช้งาน เช่น บูสต์ บัค พาวเวอร์ซัพพลายแยกอินพุตและเอาต์พุต

นอกจากนี้ การออกแบบ SMPS ที่ดี ประสิทธิภาพอาจสูงถึง 90 เปอร์เซ็นต์หรือสูงกว่านั้น ในทางตรงกันข้าม ประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้นขึ้นอยู่กับแรงดันตกคร่อมของทรานซิสเตอร์แบบผ่าน แต่ไม่ว่าในกรณีใด ประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟจะไม่สูงเท่ากับแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานคืออะไร? ตัวอย่างเช่น สมมติว่ามีแบตเตอรี่ลิเธียม 3V ที่ต้องลดระดับลงเป็นโหลด 1.8V ซึ่งใช้กระแสไฟ 100mA พลังงานที่เสียไปเนื่องจากความร้อนในทรานซิสเตอร์คือ 0.12W ดังนั้นประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟจึงเท่ากับ 40 เปอร์เซ็นต์

ยิ่งไปกว่านั้น SMPS IC ยังมีฟังก์ชันทั้งหมดของการออกแบบ SMPS แบบแยกส่วนไม่มากก็น้อย ดังนั้นจึงช่วยให้วิศวกรสามารถทดลองกับการออกแบบโครงการที่กำหนดเองได้