סביר להניח שאתה משתמש בסמארטפון, מחשב נייד או מחשב אישי על בסיס יומי. מכשירים אלקטרוניים אלה משתמשים בזרם ישר (DC) כדי לעבוד. עם זאת, מכיוון שבדרך כלל משקי בית מופעלים על ידי זרמי מתח גבוה (AC), תצטרך כדי להוריד את המתח ולהמיר AC ל-DC על ידי שימוש בספק כוח כגון לבנת החשמל או המטען שלך.

ספקי הכוח הנפוצים ביותר בשימוש כיום הם ספק הכוח הליניארי והמתג. לדעת באיזה מהם להשתמש עבור יישומים ספציפיים, ישמור על בטיחות האלקטרוניקה שלך ועבודה אופטימלית.

המשך לקרוא להלן להשוואה בין ספקי כוח ליניאריים למיתוג.

מהם ספקי כוח ליניאריים ומתגים?

ספקי כוח ליניאריים ומתגיים הם מכשירים חשמליים המשמשים להפעלת וטעינת מכשירים אלקטרוניים DC. התקנים אלה מחויבים לעשות שני דברים: להוריד מתח ולהמיר AC ל-DC. למרות ששני המכשירים מורידים ומתקינים את הספק, ההבדל באופן שבו הם משיגים משימות אלו הופך אותם למתאימים יותר ליישומים מסוימים.

קרדיט תמונה: סטפן רידג'ווי/פליקר

ספק כוח ליניארי הוא מכשיר המשמש בפעולות רעש נמוך ודיוק. השימוש שלו בשנאים כבדים ומסננים אנלוגיים מאפשר לספק כוח זה להוציא מתחים נקיים במחיר של יעילות נמוכה, משקל כבד יותר וגודל גדול יותר. ספקי כוח ליניאריים משמשים בצורה הטובה ביותר בציוד הקלטה,

instagram viewer
כלי נגינה חשמליים, ציוד רפואי וכלי מדידה מעבדתיים בעלי דיוק גבוה.

קרדיט תמונה: Faculteitsbibliotheek Letteren & Wijsbegeerte/פליקר

ספק כוח מתג או מצב מתג (SMPS) משמש לפעולות ביעילות גבוהה ובזרם גבוה. שלא כמו ספקי כוח ליניאריים, ספקי כוח מיתוג משתמשים ברכיבי מצב מוצק כדי לווסת ולווסת מתחים נכנסים. ספקי כוח אלה מסתמכים על מיתוג בתדר גבוה באמצעות טרנזיסטורי כוח, מה שהופך אותם לרועשים אך חסכוניים ביותר בהספק, קלים וקומפקטיים. מיתוג ספקי כוח משמשים לעתים קרובות במחשבים, מטענים לטלפונים, ציוד ייצור ומכשירים אלקטרוניים רבים במתח נמוך.

כיצד פועל ספק כוח ליניארי

באמצעות שימוש ברכיבים אנלוגיים בלבד הזמינים בשנות ה-50, ספקי כוח ליניאריים נאלצו להסתמך על שנאי כוח כבדים וקבלים אלקטרוליטיים מגושמים כדי להוריד ולתקן מתחים. למרות שטרנזיסטורים כבר יוצרו בהמוניהם אז, מתחי AC גבוהים פשוט הפיקו יותר מדי חום מכדי שהטרנזיסטורים יוכלו להתמודד.

להלן סכימה של ספק כוח ליניארי:

ספק כוח ליניארי פועל בשלושה שלבים:

שלב 1: הורד את מתח ה-AC הגבוה הנכנס באמצעות שנאי.

שלב 2: המתח המוורד לאחר מכן עובר דרך מיישר גשר מלא, המיישר מתח AC למתחי DC פועם.

שלב 3: האותות הפועם של מתח DC עוברים דרך מסנן המורכב משרנים וקבלים. מסנן החלקה זה מסיר את תנודות האות של מתח DC פועם, מה שהופך אותם לשימושים עבור מכשירים אלקטרוניים עדינים.

כיצד פועל ספק כוח מיתוג

מיתוג ספקי כוח הם מכשירים מורכבים המשתמשים ברכיבי מצב מוצק כדי לבצע מיתוג מתח בתדר גבוה ושנאי ליבת פריט קטן יותר. סוגים אלה של ספקי כוח יכולים להעלות ולהוריד מתחים על ידי שימוש בלולאת משוב DC כדי לשלוט במתחי המוצא.

כך הם עובדים:

שלב 1: ה-AC במתח גבוה נכנס לאספקת החשמל דרך מודול הגנת מעגל המורכב מפתיל ומסנן EMC. הנתיך מיועד להגנה על מתח יתר, ומסנן ה-EMC מגן על המעגל מפני אדוות האותות המגיעות מה-AC הבלתי מסונן.

שלב 2: לאחר ווידוא שהמעגל מוגן היטב, ה-AC במתח גבוה מועבר דרך המודול השני המורכב ממיישר גשר מלא וקבל החלקה. מיישר הגשר המלא ממיר AC ל-DC פועם, אשר לאחר מכן מוחלק על ידי קבל.

שלב 3: לאחר מכן, ה-DC במתח גבוה נשלח דרך דרייבר PWM, אשר לוקח משוב ושולט ב-MOSFET הספק המווסת את המתח באמצעות מיתוג בתדר גבוה. המיתוג גם הופך את זרם ה-DC הישר לגל ריבועי.

שלב 4: גל ריבועי DC נכנס כעת לשנאי ליבת פריט, וממיר את האותות בחזרה לגלי ריבוע AC.

שלב 5: גלי ה-AC מרובעים עוברים דרך מיישר גשר, ממירים את האות ל-DC פועם ואז מעבירים אותו דרך מסנן החלקה. הפלט הסופי משמש לאחר מכן לשליחת אותות לדרייבר ה-PWM, אשר יוצר לולאת משוב המווסתת את מתחי המוצא.

ליניארי לעומת החלפת ספקי כוח

ישנן סיבות שונות לכך שספק כוח נבחר לשימוש ביישומים ספציפיים. אלה יכללו לרוב יעילות, רעש, אמינות וניתנות לתיקון, גודל ומשקל ועלות. עכשיו שיש לך מושג כללי על איך הם עובדים, הנה איך הדרך שלהם לעבד אנרגיה משפיעה על הביצועים והשימושיות שלהם ביישומים מסוימים.

יְעִילוּת

מכיוון שחשמל צריך לעבור דרך סדרה של רכיבים חשמליים ואלקטרוניים, לתהליך התיקון והוויסות של המתחים תמיד יהיו חוסר יעילות. אבל כמה?

בהתאם לאופן הדירוג שלהם, החלפת ספקי כוח יכולה להיות בעלת יעילות של 80 - 92%. המשמעות היא שהמכשיר שלך יכול להפיק 80 - 92% מהאנרגיה שהשקעת בו. היעילות שלו נובעת משימוש ברכיבים קטנים אך יעילים המווסתים מתחים באמצעות מיתוג מתח נמוך בתדר גבוה.

לעומת זאת, ספק כוח ליניארי יכול להיות חסכוני באנרגיה רק ​​ב-50 - 60% בשל השימוש שלו ברכיבים גדולים יותר ופחות יעילים.

רעש אות ואדוות

למרות שהם לא יעילים, ספקי כוח ליניאריים מפצים על חוסר היעילות שלהם באמצעות יציאות האותות היציבות, הנקיות וחסרות הרעש שלהם. השימוש של ספק כוח ליניארי ברכיבים אנלוגיים מאפשר להם לעבד את החשמל בצורה חלקה וללא מיתוג, מה שהופך את הפלט שלהם לאדוות נמוך או לרעש נמוך.

מצד שני, מיתוג ספקי כוח מסתמכים על מיתוג בתדר גבוה של מתחים נמוכים כדי להפחית את החום, להיות בעלי יעילות טובה יותר - ולהפיק הרבה רעש! כמות רעשי האות תלויה בעיצוב ובאיכות של ספק הכוח הספציפי במצב מתג.

גודל ומשקל

הגודל והמשקל של ספק כוח יכולים להשפיע רבות על היישום שלו על מכשירים אלקטרוניים קטנים יותר. מכיוון שספקי כוח ליניאריים משתמשים ברכיבים כבדים ומגושמים, השימוש בהם במכשירים אלקטרוניים דיסקרטיים אינו אפשרי אלא אם כן אתה משתמש בספק הכוח כמטען.

לגבי החלפת ספקי כוח, מכיוון שהם משתמשים ברכיבים קטנים וקלי משקל, ניתן לעצב אותם כך שיהיו קטנים מספיק כדי להשתלב במכשירים קטנים יותר. המשקל הנמוך והגודל הקטן של ספק כוח מיתוג בשילוב עם יעילות הספק שלו הם אלו שהופכים אותו ליישום לרוב הגדול של מכשירים אלקטרוניים כף יד.

אמינות ויכולת תיקון

עם חלקים פחותים שעלולים להישבר במהלך הפעולה, ספקי כוח ליניאריים מציעים תפוקות עקביות ואמינות. הפשטות בתכנון והשימוש ברכיבים אלקטרוניים נפוצים יותר מקלים על אנשים להשיג חלקים ולתקן אספקה ​​ליניארית.

עם רכיבים עדינים יותר באופן משמעותי, סביר יותר שהחלפת ספקי כוח תישבר לפני שספק כוח ליניארי יישבר. עם זאת, עיצוב טוב ושימוש ברכיבים איכותיים יכולים להפוך את מיתוג ספקי הכוח לאמינים מאוד, אולי אפילו אמינים כמו ספקי כוח ליניאריים. הבעיה האמיתית עם החלפת ספקי כוח היא שקשה יותר ויותר לתקן אותם ככל שהעיצוב שלהם מורכב יותר.

עלות תועלת

בעבר, ספקי כוח ליניאריים היו המכשיר החסכוני יותר בשל העיצוב הפשוט שלהם והשימוש ברכיבים פחותים. זה גם לא עזר שייצור רכיבי מוליכים למחצה היה יקר. עם זאת, עם מוליכים למחצה מבוקשים יותר, היצרנים הצליחו לבצע קנה מידה ולהפוך רכיבי מצב מוצק לזולים באופן אקספוננציאלי מבעבר. זה, בתורו, הופך תכנוני מיתוג רבים של ספקי כוח לחסכוניים יותר מאשר ספקי כוח ליניאריים.

שימוש בספק הכוח המתאים

אז זה בערך כל מה שתצטרכו לדעת על ספקי כוח ליניאריים ומתגים. כדי להבטיח שהמכשירים האלקטרוניים שלך בטוחים, השתמש תמיד במטענים המקוריים שהגיעו עם המכשיר, אבל אם הם לא זמינים, אתה תמיד יכול לקנות מתאם מתח.

לפני הקנייה, זכור שספקי כוח ליניאריים הם אידיאליים עבור מוצרי אלקטרוניקה המשמשים ליישומים מדויקים כגון כלי נגינה חשמליים, מכשירי רדיו וכלים רפואיים, בעוד מיתוג ספקי כוח משמשים למצבים בעלי יעילות גבוהה כגון ספקי כוח למחשבים, מטענים ו תְאוּרָה.