تسلا الکترونیک

تفاوت منبع تغذیه خطی با منبع تغذیه سوئیچینگ

نوشته شده توسط :
مهندس فهیمه فیاض

با پیشرفت تکنولوژی و گسترده شدن صنعت برق و الکترونیک همه افراد تقریبا با بردهای الکترونیکی آشنا هستند. از این بردهای الکترونیکی در لوازم برقی مانند: یخچال، موبایل، پنکه، تلویزیون و… استفاده می‌کنند. بردهای الکترونیکی در واقع به عنوان یکی از قطعات سخت افزاری در دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. منبع تغذیه انواع مختلفی دارد که ما در این مقاله منبع تغذیه خطی و منبع تغذیه سویچینگ و تفاوت‌های بین آن ها را بررسی می‌کنیم تا انتها همراه ما باشید.

منبع تغذیه خطی چیست؟

منبع تغذیه خطی قبل از سوئیچینگ ابداع شد. به منبع تغذیه خطی، منبع تغذیه سری نیز گفته می‌شود. در منبع تغذیه خطی، ابتدا از یک ترانسفورماتور AC متشکل از یک هسته آهنی و سیم پیچ برای کاهش به جریان متناوب ورودی (AC) استفاده می‌شود. سپس ولتاژ توسط یک دیود در یک مدار یکسو کننده و یک خازن در مدار صاف کننده به یک ولتاژ پایدار صاف تبدیل می‌شود.

ولتاژ خروجی از مدار یکسو کننده مجموعه ای از پیک های مثبت یک موج سینوسی است که یک جریان مستقیم پایدار نیست. بنابراین، ولتاژ از طریق یک مدار صاف کننده متشکل از یک خازن و سپس از طریق یک مدار تثبیت کننده (مدار کنترل) به یک سطح ثابت تبدیل می‌شود.

دو نوع مدار کنترل وجود دارد: شنت و سری. در هر دو روش ولتاژ DC خروجی را برای ثابت نگه داشتن آن نظارت و کنترل می‌کنند.

 تفاوت بین توان ورودی و توان خروجی به صورت گرما آزاد میشود، بنابراین در این مدل یک هیت سینک بزرگ برای دفع حرارت مورد نیاز است.

اگرچه منبع تغذیه خطی معمولاً به اندازه منبع تغذیه سوئیچ حالت (SMPS) کارآمد نیست، اما عملکرد بهتری را ارائه می‌دهد. اگر گستره صنعت الکترونیک را به دقت بررسی کنید، استفاده گسترده از منبع تغذیه خطی را در کاربردهایی که نیاز به کاهش شدید نویز دارند، مشاهده خواهید کرد.

دیاگرام یک منبع تغذیه خطی
بلوک دیاگرام منابع تغذیه خطی

منبع تغذیه سوئیچ چیست؟

منبع تغذیه حالت سوئیچ شده بر اساس اصل سوئیچینگ با استفاده از ترانزیستور یا (ماسفت) کار می‌کند. این مدل شامل مدار یکسو کننده، مدار فیلتر، چاپر، کنترلر چاپر، ترانسفورماتور خروجی و مدار فیلتر استاصل کار منبع تغذیه حالت سوئیچ شده بر اساس تکنیک سوئیچینگ است. در این مدل از منابع تغذیه ابتدا AC فرکانس پایین ابتدا به سیگنال DC تبدیل می‌شود. سپس این سیگنال DC با استفاده از مدار چاپر سویچ می‌شود. مدار چاپر از ترانزیستور سوئیچینگ ماسفت تشکیل شده است که با کمک مدار کنترلر چاپر روشن یا خاموش می‌شود.

 

تفاوت منبع تغذیه خطی و منبع تغذیه سوئیچینگ

هر دو منبع تغذیه منبعی هستند که جریان مستقیم ثابتی را ارائه می‌دهند همچنین به اختصار “جریان مستقیم” یا “DC” نیز گفته می‌شود.تفاوت معمولی بین منبع تغذیه خطی و منبع تغذیه سویچینگ، میزان نویز و اندازه خود منبع تغذیه است.اجازه دهید ابتدا تفاوت نویز را توضیح دهیم.

نویز ولتاژ یک منبع تغذیه سوئیچینگ ده برابر بیشتر از یک منبع تغذیه خطی و نویز جریان آن پنج برابر بیشتر از یک منبع تغذیه خطی است.  در منبع تغذیه خطی ابعاد بسته به فرکانس حداقل 2.4 برابر پهن‌تر و 2.5 برابر عمیق‌تر از منبع تغذیه سوئیچینگ است و وزن آن شش برابر بیشتر است. زیرا ترانسفورماتورها از هسته آهنی استفاده می‌کنند و ترانسفورماتور بزرگتر بر وزن آن تاثیر می‌گذارد.

 

تفاوت های دیگر آن

علاوه بر نویز و بزرگی ابعاد و جسه، تفاوت‌های زیادی بین منبع تغذیه خطی و سوئیچینگ وجود دارد. تفاوت های دیگر در اینجا توضیح داده شده است.

منبع تغذیه سوئیچینگ تلفات تبدیل انرژی کمتری دارند.

منبع تغذیه سوئیچینگ در ابتدا توسط ناسا برای استفاده در فضا ساخته شد. بنابراین، آنها برای بهره وری انرژی بالا توسعه یافته اند. منبع تغذیه سوئیچینگ کارآمدتر هستند زیرا منبع تغذیه خطی انرژی بیشتری را به عنوان گرما آزاد می‌کنند.

منبع تغذیه خطی سریعتر به نوسانات بار پاسخ می‌دهند

خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ توسط مدار کنترل می‌شود. از طرف دیگر منبع تغذیه خطی توسط پاسخ مدار تنظیم کننده کنترل می‌شوند. بنابراین منبع تغذیه خطی پاسخ سریع تری به نوسانات بار دارد.

اگر توان خروجی کم باشد، منبع تغذیه خطی را می‌توان ارزانتر کرد و اگر زیاد باشد، منبع تغذیه سوئیچینگ را ارزانتر کرد.

تولید منبع تغذیه خطی به دلیل ساختار ساده‌ترشان ارزان‌تر است. اما همانطور که در بالا ذکر شد، منبع تغذیه خطی نسبت به منبع تغذیه سوئیچینگ دارای راندمان پایین تری هستند و گرمای بیشتری تولید می‌کنند، بنابراین زمانی که مصرف برق افزایش می‌یابد، باید برای توان مصرفی خود منبع تغذیه خطی و گرمای ساطع شده از آن اقداماتی انجام شود.

بنابراین با افزایش مصرف برق، هزینه کل منبع تغذیه سویچینگ کمتر خواهد شد.به عنوان یک راهنمای تقریبی، اگر توان کمتر از 400 وات باشد، منبع تغذیه خطی را می‌توان با هزینه کمتری راه اندازی کرد.

 

منبع تغذیه سویچینگ
منبع تغذیه سویچینگ صنعتی

مزایای منبع تغذیه خطی

منبع تغذیه تنظیم شده خطی ممکن است حجیم و ناکارآمد باشند و برخی از مزایا این توپولوژی عبارتند از:

  • کاربرد ساده

 تنظیم کننده های خطی را می‌توان به صورت یک بسته کامل اجرا کرد. این باعث می‌شود مهندسین با هر سطح مهارتی بتوانند از ابتدا برنامه ریزی و طراحی کنند.

  • کم هزینه

 اگر دستگاه شما به توان خروجی کمتر از 10 وات نیاز دارد، هزینه قطعات و ساخت در مقایسه با منبع تغذیه سوئیچینگ بسیار کمتر است.

  • سر و صدای کم

رگولاتورهای خطی دارای ریپل ولتاژ خروجی بسیار کم و پهنای باند بالایی هستند. این آنها را برای هر برنامه حساس به نویز از جمله دستگاه های ارتباطی و رادیویی ایده آل می‌کند.

معایب

  • انعطاف پذیری محدود

از رگولاتورهای خطی فقط می‌توان برای پایین آوردن ولتاژ استفاده کرد. برای منبع تغذیه AC-DC یک ترانسفورماتور با یکسو سازی و فیلتر باید قبل از منبع تغذیه خطی قرار داده شود که به هزینه‌ها و تلاش کلی می‌افزاید. خروجی‌های مخدود منبع تغذیه تنظیم شده خطی، فقط یک ولتاژ خروجی را ارائه می‌دهد. اگر به مقدار بیشتری نیاز دارید، باید یک تنظیم کننده ولتاژ خطی جداگانه برای هر خروجی مورد نیاز را اضافه کنید.

  • راندمان ضعیف دستگاه

 تنظیم خطی متوسط به دلیل اتلاف گرما، بازدهی بین 30 تا 60 درصد را به دست می‌آورد. همچنین نیاز به افزودن یک هیت سینک دارد که به اندازه و وزن دستگاه می‌افزایدقبل از در نظر گرفتن استفاده از منبع تغذیه تنظیم‌شده خطی، به شدت توصیه می‌کنیم تلفات برقی را که از ورودی به خروجی دریافت می‌کنید در نظر بگیرید.

نتیجه گیری

منبع تغذیه سویچینگ به دلیل پیچیدگی برای توان‌های کمتر از 400 وات مناسب و به صرفه نیست اما در منبع تغذیه خطی مدارها ساده‌تر و برای توان کمتر از400 وات بهتر و به صرفه‌تر است. برای انتخاب نوع منبع تغذیه علاوه بر مسائل مالی بحث کیفیت محصول، اندازه و… هم مطرح است. برای خرید منبع تغذیه خطی مناسب می‌توانید از تیم تخصصی تسلاالکترونیک کمک بگیرید.

References:

https://electronicscoach.com/difference-between-linear-supply-and-switch-mode-power-supply.html
 
     https://resources.pcb.cadence.com/blog/2020-linear-power-supply-vs-switching-power-supply-advantages-and-disadvantages
 
https://www.autodesk.com/products/eagle/blog/linear-regulated-vs-switch-mode-power-    supply/    
 
                              https://www.matsusada.com/column/linear_switching_difference.html

این مطلب را به اشتراک بگذارید

طراحی مدار
تکنولوژی نصب سطحی SMT

همه آنچه که باید درباره قطعات نصب سطحی و طراحی مدارات SMD بدانید، مزایا ، معایب و راهنمای طراحی بردهای الکترونیکی با تکنولوژی نصب سطحی برای سرعت بخشیدن به فرایند تولید.

ادامه مطلب »
×

سلام

اگر نیاز به راهنمایی درباره محصولات و خدمات ما دارید از طریق واتساپ با متخصصین ما تماس بگیرید

× چگونه می‌توانم به شما کمک کنم؟