สิ่งที่แยกแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งออกจากแหล่งจ่ายไฟปกติ
แหล่งจ่ายไฟธรรมดาโดยทั่วไปจะเป็นแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น และแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นหมายถึงแหล่งจ่ายไฟที่ท่อควบคุมทำงานในสถานะเชิงเส้น มันแตกต่างกันที่แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง หลอดสวิตชิ่ง (ในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง เรามักเรียกหลอดปรับค่าว่าหลอดสวิตชิ่ง) ทำงานในสองสถานะของเปิดและปิด: เปิด - ความต้านทานน้อยมาก ปิด - ที่ ความต้านทานมีขนาดใหญ่มาก
แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเป็นแหล่งจ่ายไฟที่ค่อนข้างใหม่ มีข้อได้เปรียบของประสิทธิภาพสูง น้ำหนักเบา สเต็ปอัพและสเต็ปดาวน์ และกำลังขับขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวงจรทำงานในสถานะสวิตชิ่ง สัญญาณรบกวนจึงค่อนข้างมาก
ตัวอย่าง: แหล่งจ่ายไฟสลับแบบ step-down
เรามาพูดถึงหลักการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งแบบสเต็ปดาวน์โดยสังเขป: วงจรประกอบด้วยสวิตช์ (ทรานซิสเตอร์หรือหลอดเอฟเฟกต์สนามในวงจรจริง), ไดโอดแบบอิสระ, ตัวเหนี่ยวนำการเก็บพลังงาน และตัวเก็บประจุตัวกรอง
เมื่อปิดสวิตช์ แหล่งจ่ายไฟจะจ่ายพลังงานให้กับโหลดผ่านสวิตช์และตัวเหนี่ยวนำ และเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนหนึ่งไว้ในตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ เนื่องจากการเหนี่ยวนำตัวเองของตัวเหนี่ยวนำ หลังจากเปิดสวิตช์ กระแสเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ นั่นคือ เอาต์พุตไม่สามารถเข้าถึงค่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟได้ทันที
หลังจากช่วงเวลาหนึ่งสวิตช์จะปิดและเนื่องจากการเหนี่ยวนำตัวเองของตัวเหนี่ยวนำ (สามารถเปรียบเทียบได้ด้วยสายตาว่ากระแสในตัวเหนี่ยวนำมีผลเฉื่อย) กระแสในวงจรจะไม่เปลี่ยนแปลง นั่นคือไหลต่อไปจากซ้ายไปขวา กระแสนี้ไหลผ่านโหลด ส่งกลับจากสายกราวด์ ไหลไปยังแอโนดของไดโอดแบบหมุนอิสระ ผ่านไดโอด และกลับไปที่ปลายด้านซ้ายของตัวเหนี่ยวนำ จึงเกิดเป็นลูป
โดยการควบคุมเมื่อสวิตช์ปิดและเปิด (เช่น PWM - Pulse Width Modulation) สามารถควบคุมแรงดันเอาต์พุตได้ หากควบคุมเวลาเปิดและปิดด้วยการตรวจจับแรงดันเอาต์พุตเพื่อรักษาแรงดันเอาต์พุตให้คงที่ วัตถุประสงค์ของการควบคุมแรงดันจะบรรลุผลสำเร็จ
แหล่งจ่ายไฟทั่วไปและแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีหลอดควบคุมแรงดันไฟฟ้าเหมือนกัน ซึ่งใช้หลักการป้อนกลับเพื่อทำให้แรงดันไฟฟ้าคงที่ ข้อแตกต่างคือแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งใช้หลอดสวิตชิ่งเพื่อปรับ และแหล่งจ่ายไฟทั่วไปโดยทั่วไปจะใช้พื้นที่ขยายเชิงเส้นของไตรโอดเพื่อปรับ เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีการใช้พลังงานต่ำ ใช้งานได้หลากหลายกับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ และค่าสัมประสิทธิ์การกระเพื่อมของเอาต์พุต DC ที่ดีกว่า ข้อเสียคือการสลับการรบกวนของพัลส์
หลักการทำงานหลักของแหล่งจ่ายไฟสลับแบบฮาล์ฟบริดจ์ทั่วไปคือท่อสวิตช์ของสะพานด้านบนและสะพานด้านล่าง (ท่อสวิตช์เป็น VMOS เมื่อความถี่สูง) จะเปิดสลับกัน ประการแรก กระแสไหลผ่านท่อสวิตช์ของสะพานด้านบน ในขดลวด ในที่สุดหลอดสวิตช์ของสะพานด้านบนจะปิด และท่อสวิตช์ของสะพานด้านล่างจะเปิดขึ้น และขดลวดเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุยังคงจ่ายพลังงานให้กับภายนอกต่อไป จากนั้นปิดสวิตช์ท่อของสะพานล่างแล้วเปิดสะพานบนเพื่อให้กระแสเข้า ทำซ้ำเช่นนี้ เพราะท่อสวิตช์ทั้งสองต้องเปิดและปิดสลับกันจึงเรียกว่าสวิตช์ไฟ จัดหา.
แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะแตกต่างกัน เนื่องจากไม่มีสวิตช์ ท่อน้ำด้านบนจึงระบายน้ำออกเสมอ หากมีน้ำมากเกินไปก็จะรั่วไหลออกมา นี่คือสิ่งที่เรามักจะเห็นในท่อปรับการจ่ายไฟเชิงเส้นบางรุ่น พลังงานไฟฟ้าที่ไม่มีที่สิ้นสุดจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนทั้งหมด จากมุมมองนี้ ประสิทธิภาพการแปลงของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นต่ำมาก และเมื่อความร้อนสูง อายุการใช้งานของส่วนประกอบจะลดลง ซึ่งส่งผลต่อผลการใช้งานขั้นสุดท้าย
ความแตกต่างหลัก: วิธีการทำงาน
ท่อปรับกำลังของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะทำงานในพื้นที่ขยายเสมอ และกระแสที่ไหลผ่านจะต่อเนื่อง เนื่องจากท่อปรับกำลังสูญเสียพลังงานจำนวนมาก จึงต้องใช้ท่อปรับกำลังขนาดใหญ่และติดตั้งหม้อน้ำขนาดใหญ่ ความร้อนจึงร้ายแรง และประสิทธิภาพต่ำมาก โดยทั่วไป 40 เปอร์เซ็นต์ ~ 60 เปอร์เซ็นต์ (ต้องบอกว่า มันเป็นเส้นตรงมาก) แหล่งจ่ายไฟ)
วิธีการทำงานของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นทำให้จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนจากไฟฟ้าแรงสูงเป็นแรงดันต่ำ โดยทั่วไปจะเป็นหม้อแปลงไฟฟ้า และยังมีตัวจ่ายไฟอื่นๆ เช่น แหล่งจ่ายไฟ KX ซึ่งจะแก้ไขและส่งออกแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ด้วยวิธีนี้ ไดรฟ์ข้อมูลมีขนาดใหญ่ ยุ่งยาก ประสิทธิภาพต่ำ และเกิดความร้อนสูง แต่ก็มีข้อดีเช่นกัน: การกระเพื่อมขนาดเล็ก, อัตราการปรับที่ดี, การรบกวนจากภายนอกเล็กน้อย, เหมาะสำหรับใช้กับวงจรแอนะล็อก / เครื่องขยายเสียงต่างๆ ฯลฯ
อุปกรณ์ไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งทำงานในสถานะสวิตชิ่ง เมื่อปรับแรงดันไฟฟ้า พลังงานจะถูกเก็บไว้ชั่วคราวผ่านขดลวดเหนี่ยวนำ เพื่อให้สูญเสียน้อย ประสิทธิภาพสูง และความต้องการในการกระจายความร้อนต่ำ แต่มีความต้องการต่ำสำหรับหม้อแปลงและตัวเหนี่ยวนำการเก็บพลังงาน นอกจากนี้ยังมีข้อกำหนดที่สูงขึ้น และจำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีการสูญเสียต่ำและการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง หม้อแปลงเป็นคำขนาดเล็ก ประสิทธิภาพโดยรวมคือ 80 เปอร์เซ็นต์ถึง 98 เปอร์เซ็นต์ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีประสิทธิภาพสูงแต่มีขนาดเล็ก แต่เมื่อเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น อัตราการปรับคลื่นและแรงดันและกระแสของมันมีส่วนลด
