منبع تغذیه سوئیچینگ صنعتی یکی از مهم ترین منابع در مدارها به شمار می روند. شناخت دقیق و استفاده درست و بهینه از این منابع می تواند عملکرد مدارها و دستگاه های الکترونیکی را به ایده آل ترین حالت ممکن نزدیک کند.
برای استفاده صحیح نیاز به یک شناخت کامل و مقایسه ای منبع تغذیه سوئیچینگ صنعتی است.
در ابتدا به تعریف پایه ای ترین مسئله یعنی منبع تغذیه می پردازیم.
منبع تغذیه، به مدارهایی گفته می شود از یک منبع ولتاژ AC، با اعمال تغییرات ولتاژ DC با اندازه متناسب و كنترل شده ارائه می دهند.
ولتاژ DC دریافتی در این مدار ها بسیار حائز اهمیت بوده و تأمین آن در بعضى از مدارها ضروری است.
انواع منبع تغذیه در مدار
در مجموع دو نوع منبع تغذیه وجود دارد که عبارتند از :
هر دو منبع ذکر شده کاربردی بوده و در صنعت در حال استفاده می باشند.
اما طبیعتا بسته به ظرفیت ها و ساختار آن ها مزایا و معایبی نسبت به یک دیگر دارند.
که در این میان منبع خطی دارای محدودیت های بیشتری نسبت به رقیب است.
منبع تغذیه سوئیچینگ صنعتی با دور زدن اکثر محدودیت های منبع تغذیه خطی توانست به سرعت جایگاه خود را تثبیت کرده و مورد توجه و اقبال بیشتری قرار بگیرد.
این منبع همیشه در فرکانس بالاتری نسبت به برق شهر کار می کند. دلیل رخ دادن این اتفاق این است که با بالا بردن فرکانس کاری منبع تغذیه حجم و وزن ترانسفرماتور منبع تغذیه کاهش یافته و وزن و حجم کلی منبع تغذیه کاهش می یابد.
باز یا بسته شدن یک سوئیچ الکترونیکی از اصول اصلی کارکرد منبع تغذیه سوئیچینگ صنعتی است.
این سوئیچ های الکترونیکی می توانند از نظر علم تئوری %۱۰۰ راندمان داشته و در عمل نیز تا حدود %۹۷ بازدهی داشته باشند.
یک منبع تغذیه سوییچینگ شامل قطعاتی مانند خازن ، سوئیچ و سلف می شود.
لازم به ذکر است که درون این منابع اثری از مقاومت ها و یا اجزایی که انرژی را به صورت گرما هدر می دهند، نیست.
یک سوئیچ الکترونیکی می تواند یک دیود، ترانزیستور bipolar، ماسفت و یا IGBT باشد. این نوع سوئیچ ها می توانند در حالت باز بودن با اختلاف ولتاژ نزدیک به صفر جریان را عبور دهند یا در حالت بسته بودن هیچ جریانی را از خود عبور ندهند. در هر دو حالت بر خلاف کارکرد یک رگولاتور خطی سوئیچ ها هیچ توانی را تلف نمی کنند.
برای شناخت دقیق تر این منبع به بررسی مزایا و معایب آن می پردازیم.
– بازده منبع تغذیه سوئیچینگ بین ۶۸ الی ۹۰ درصد بوده (نزدیک ترین حالت به شرایط ایده آل).
– قابلیت تنظیم ولتاژ خروجی در بازه گسترده تری از بازه ورودی
– استفاده از این منبع در توان های بالا
– سهولت در کنترل و بررسی خروجی با استفاده از قابلیت‌های مدارات مجتمع
– بخاطر افزايش فركانس كاری اجزای ذخيره گر انرژی می توانند كوچک تر ولی در عين حال با كارایی بيشتری عمل كنند.
در تمام سیستم ها و مدارات در کنار تمام برتری هایی که چشم‌گیر و قابل توجه است، همیشه معایب نیز وجود خواهند داشت.
– انتشار نویز در محیط اطراف به میزان قابل توجه و غیرقابل چشم پوشی
– ناپایداری ولتاژ در سامانه
– حساسیت زیاد به امواج محیط
– پیچیدگی در مراحل ساخت منبع
برای ساخت یک منبع تغذیه نیاز به پایه های مداری است تا اجزای منبع بر روی آن مونتاژ شود.
پرکاربردترین نوع مدار پایه برای این نوع منبع تغذیه مدار پایه باک، مدار پایه بوست و مدار پایه باک-بوست هستند.
هر یک از موارد بالا دارای ویژگی های خاص هستند که با توجه به ظرفیت های آنها انتخاب شده و استفاده می شود.
یک تفاوت دیگر مدار های پایه، جای گیری اجزای منبع تغذیه در این مدارها.
محل قرارگیری خازن، سلف، سوئیچ و در مدار ها متفاوت است.
حال که با خصوصیات منبع تغذیه سوییچینگ آشنا شدیم، وقت معرفی انواع مختلف آن است؛ منابع تغذیه سوئیچینگ صنعتی به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند که:
تفاوت‌های عمده این دو منبع تغذیه در رنج متفاوت ولتاژ ورودی، چینش و نوع ترمنیال های مورد استفاده، حفاظت اتصال کوتاه به کار رفته در آن و ساختار ظاهری آن ها با هم است.
به طور کلی می توان گفت در منبع تغذیه سوئیچینگ صنعتی ریلی محدوده قابل قبول ولتاژ ورودی بسیار گسترده تر از منابع تغذیه سوئیچینگ کف خواب است. به طور معمول در منابع تغذیه ریلی ولتاژ ورودی از ۱۰۰ ولت تا ۲۷۵ ولت بدون ایجاد مشکل در بازدهی منبع می تواند تغییر کند، اما محدوده ولتاژ ورودی منابع تغذیه کف خواب برای حالت ۲۲۰ ولت تنها به اندازه ۳۳ ولت بیشتر و کمتر از مقدار ۲۲۰ ولت می باشد.
از آنجا که در منابع کف خواب ترمینال‌های ورودی و خروجی برق شهر کنار هم چیده شده است خطر اتصال کوتاه ورودی و خروجی یا اشتباه در نصب و راه اندازی بیشتری نسبت به منابع تغذیه صنعتی ریلی است. اصولا پیشنهاد می‌شود به منظور زیبایی و سادگی نصب و ایمنی بیشتر از منابع تغذیه ای استفاده کنید که ترمینال های ورودی آن ها با فاصله ی مناسب تری از یکدیگر قرار گرفته باشند.
اگر از تابلو برق برای راه اندازی اتوماسیون برق صنعتی استفاده می کنید نصب منبع تغذیه روی ریل های تابلو از لحاظ بصری و تمیزی کار جلوه بسیار بهتری خواهد داشت.
همچنین نصب منبع تغذیه ریلی راحت تر و سریع تر نسبت به منبع تغذیه سوئیچینگ کف خواب خواهد بود.
یکی از مهم ترین فاکتورهای انتخاب منبع تغذیه قیمت آن خواهد بود. از نظر هزینه، هزینه ای که صرف خرید منابع تغذیه ریلی معمولا بیشتر از منابع تغذیه کتابی یا کف خواب است.
مشخصات فنی، قطعات، اجزا، طراحی، نحوه ساخت و قرارگیری ورودی و خروجی از جمله مواردی هستند که با شناخت دقیق آن ها میتوان تجزیه و تحلیل دقیق و بهتری نسبت به تجهیزات داشت و در حفظ و نگهداری تجهیزات حرفه ای برخورد کرد.
در پایان برای جمع بندی و اشاره به نکات برای حفظ و نگهداری از این منابع به تحلیل و بررسی تک تک اجزا و مشخصات فنی خواهیم پرداخت.
در منابع تغذیه سوئیچینگ از خازن های الکترولیتی بزرگی در فیلتر ورودی و فیلتر خروجی استفاده می شود و چون در ساختار این خازن ها از مواد شیمیایی استفاده شده، گرمای زیادی تحمل می کنند؛ لذا طول عمر این آیتم در منبع پایین بوده و بیشترین خرابی الکترونیکی منبع تغذیه سوئیچینگ صنعتی مربوط به این المان می باشد.
محیط کاری منابع تغذیه سوئیچینگ باید خنک و تمیز باشد، با توجه به دمای بالای خازن های الکترولیتی در مدار وجود فن و خنک کننده یکی از واجبات خواهد بود.
اگر منبع تغذیه ای همیشه در حال کار باشد متوسط طول عمر این منبع تغذیه سه سال می باشد؛ بعد از گذشت این مدت باید تست سلامت اجزا مدار انجام بشود.
اهمیت بررسی سلامت اجزا منبع تغذیه سوئیچینگ صنعتی از این رو بالا است که خرابی های ناشی از نشتی خازن های الکترولیت در منابع تغذیه، تثبیت ولتاژ های خروجی را در زمانی که جریان زیادی از منبع خارج می شود را کاهش می دهد و در سیستم های کامپیوتری این موضوع باعث هنگ کردن ناگهانی این سیستم ها می شود.
مهم ترین موضوعی که کیفیت هر منبع تغذیه‌ای را مشخص می کند، میزان ریپل و نویز هر شاخه از خروجی های پاور است.
ریپل ولتاژ خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ صنعتی باید کم باشد. اگر ریپل ولتاژ خروجی بیش از حد استاندارد باشد طول عمر تجهیزات الکترونیکی در سیستم کاهش می یابد.
با در نظر گرفتن این که برخی از تجهیزات شبکه و سیستم های کامپیوتری قیمت های قابل توجهی دارند، محافظت و نگهداری از آن ها در مقابل نوسان ولتاژ و نویز ها امر بسیار مهمی است.
ابزار اندازه گیری و کنترل ریپل ولتاژ خروجی “اسیلوسکوپ” می باشد.
امیدواریم که با خواندن این مقاله اطلاعات لازم و کافی درباره منبع تغذیه سوئیچینگ صنعتی کسب کرده باشید و این مطلب مفید واقع شده باشد.
