Doneu un exemple per il·lustrar la diferència entre una font d'alimentació commutada i una font d'alimentació normal
La tecnologia d'alimentació de commutació evoluciona contínuament juntament amb el progrés i la innovació de la tecnologia de l'electrònica de potència. A causa de la seva mida compacta, pes lleuger i gran eficiència, actualment s'utilitzen fonts d'alimentació commutades en pràcticament tots els equips electrònics. Tenint en compte el ràpid desenvolupament de la indústria de la informació electrònica actual, és una tècnica d'alimentació essencial.
La tecnologia moderna d'electrònica de potència s'utilitza canviant fonts d'alimentació per regular la relació de temps d'encesa i apagat per tal de mantenir una tensió de sortida constant. Els components principals d'una font d'alimentació commutada són un MOSFET i un IC de control PWM. La font d'alimentació de commutació i la font d'alimentació lineal estan relacionades. El tub de commutació s'utilitza per controlar l'encesa i apagat del corrent per crear un corrent de pols d'alta freqüència després que el seu terminal d'entrada rectifiqui directament el corrent altern en corrent continu mentre funciona sota la influència del circuit oscil·lant d'alta freqüència. S'utilitza un inductor per proporcionar un corrent continu de baixa tensió constant.
Normalment, un MOSFET més un IC de control de modulació d'amplada de pols constitueixen una font d'alimentació de commutació. Les fonts d'alimentació de commutació s'han tornat cada cop més habituals amb l'avenç i la innovació de la tecnologia d'electrònica de potència a causa de la seva petita mida, pes lleuger i alta eficiència, cosa que demostra la seva importància.
Les fonts d'alimentació de commutació es poden classificar àmpliament en tres grups segons com es connecten els dispositius de commutació al circuit: fonts d'alimentació de commutació en sèrie, fonts d'alimentació de commutació paral·leles i fonts d'alimentació de commutació de transformadors. La font d'alimentació de commutació de tipus transformador es pot desglossar encara més en push-pull, mig pont, pont complet i altres variacions. Es pot dividir en quatre categories: tipus directe, tipus flyback, tipus d'excitació única i tipus d'excitació doble, depenent de com s'excita el transformador i de la fase de la tensió de sortida.
Aleshores, quina diferència hi ha entre la font d'alimentació commutada i la font d'alimentació normal?
Una font d'alimentació lineal, o una font d'alimentació en la qual el tub d'ajust funciona en una condició lineal, és el que normalment s'entén amb el terme "font d'alimentació normal". En canvi, el tub de commutació funciona en dos estats d'encesa i apagat en una font d'alimentació commutada: encès, on la resistència és mínima, i apagat, on la resistència és considerable. Una forma relativament nova de font d'alimentació anomenada font d'alimentació de commutació té els avantatges d'una alta eficiència, pes lleuger, capacitat d'augment i baixada i una gran potència de sortida. Però com que el circuit funciona en un mode de commutació, el soroll és força important.
A tall d'il·lustració, el circuit de la font d'alimentació de commutació reduïda està format per interruptors, díodes de roda lliure, inductors d'emmagatzematge d'energia i condensadors de filtre. Quan l'interruptor està tancat, la font d'alimentació envia electricitat a través de l'interruptor i l'inductor a la càrrega alhora que emmagatzema part de l'electricitat al condensador i l'inductor. L'autoinductància de la inductància fa que el corrent s'acumuli lentament després d'activar l'interruptor, evitant que la sortida assoleixi ràpidament el valor de la tensió de la font d'alimentació. El corrent del circuit continuarà fluint d'esquerra a dreta fins i tot després de canviar l'interruptor. apagat durant un període de temps predeterminat a causa de l'autoinductància de l'inductor. Aquest corrent circula per la càrrega, surt del cable de terra, viatja fins a l'ànode del díode de roda lliure, flueix a través del díode i després torna a girar cap a l'extrem esquerre de l'inductor. Es poden ajustar els temps de tancament i obertura de l'interruptor, que controla la tensió de sortida. L'objectiu de la regulació de la tensió s'aconsegueix si el temps d'encesa i apagat es gestiona controlant la tensió de sortida per mantenir la tensió de sortida constant.
El tub d'ajust de tensió utilitzat tant a la font d'alimentació de commutació com a la font d'alimentació comuna utilitza el principi de retroalimentació per estabilitzar la tensió. La font d'alimentació de commutació s'ajusta mitjançant el tub de commutació, mentre que la font d'alimentació convencional s'ajusta normalment mitjançant la regió d'amplificació lineal del triode. En canvi, la font d'alimentació de commutació utilitza menys energia, té un rang d'aplicació més ampli per a la tensió de CA i produeix CC amb menys ondulació. La interferència de pols de commutació és un inconvenient.
Els tubs de commutació del pont superior i del pont inferior s'encenen un a la vegada com a concepte de funcionament bàsic d'una font d'alimentació de commutació de mig pont. El tub de commutació del pont superior és on entra primer el corrent. L'energia elèctrica s'acumula a la bobina d'inductància utilitzant la seva capacitat d'emmagatzematge, i finalment s'apaga l'interruptor del pont superior. Quan s'activa el tub de commutació del pont inferior, la bobina d'inductància i el condensador continuaran proporcionant electricitat al món exterior. Es coneix com a font d'alimentació de commutació perquè els dos tubs de commutació s'han d'encendre i apagar seqüencialment. Després d'apagar el tub de l'interruptor del pont inferior, obriu el pont superior per permetre que l'electricitat flueixi. La font d'alimentació lineal és diferent. La canonada d'aigua més alta descarrega aigua constantment perquè no hi ha cap interruptor implicat. L'aigua es filtrarà si n'hi ha massa. En alguns tubs d'ajust de la font d'alimentació lineal, ho observem sovint. Tota l'energia elèctrica il·limitada es transforma en energia tèrmica. Des d'aquesta perspectiva, l'eficiència de conversió de la font d'alimentació lineal és extremadament baixa i, quan la calor és alta, la vida útil del component s'escurçarà inevitablement i tindrà un impacte en l'efecte d'ús final.
Tanmateix, la diferència clau entre la seva font d'alimentació commutada i la seva font d'alimentació normal és com funciona. El tub d'ajust de potència de la font d'alimentació lineal funciona contínuament a l'àrea d'amplificació i està sempre en funcionament. Es necessiten tubs d'ajust de potència enormes i es construeix un radiador gran com a resultat de la pèrdua de potència important al tub d'ajust, que es tradueix en una generació de calor significativa i una baixa eficiència, sovint entre el 40 i el 60 per cent. El principi de funcionament de la font d'alimentació lineal requereix l'ús d'un dispositiu de tensió per canviar d'alta tensió a baixa tensió. Normalment consta d'un transformador, mentre que hi ha alternatives com la font d'alimentació KX que rectifica el senyal i emet una tensió de CC. En aquest mètode, el volum és gran, pesat, ineficient i genera molta calor, però també té avantatges com una petita ondulació, una bona taxa d'ajust, poca interferència exterior i funciona amb circuits analògics o altres amplificadors. El dispositiu d'alimentació de la font d'alimentació de commutació funciona en condicions de commutació. És per al transformador i l'emmagatzematge d'energia que l'energia s'emmagatzema temporalment a través de la bobina d'inductància quan s'ajusta la tensió, de manera que hi ha poca pèrdua, alta eficiència i menys necessitat de dissipació de calor. S'apliquen estàndards més alts a la inductància, que s'ha de construir. de materials de baixa pèrdua i alta permeabilitat. El seu transformador té una mida de paraula. L'eficiència oscil·la entre el 80 i el 98 per cent en general. Tot i que la font d'alimentació de commutació és petita i té una alta eficiència, és menys eficient que les fonts d'alimentació lineals pel que fa a la velocitat d'ajustament d'ondulació, tensió i corrent.
