خطي مقابل. تبديل مزودات الطاقة: ما الفرق؟

من المحتمل أنك تستخدم الهاتف الذكي أو الكمبيوتر المحمول أو الكمبيوتر الشخصي بشكل يومي. تستخدم هذه الأجهزة الإلكترونية التيار المباشر (DC) للعمل. ومع ذلك ، نظرًا لأن المنازل يتم تشغيلها عادةً بواسطة التيارات المتناوبة ذات الجهد العالي (AC) ، فستحتاج إلى ذلك لخفض الجهد وتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر باستخدام مصدر طاقة مثل وحدة الطاقة أو الشاحن.

أكثر مصادر الطاقة شيوعًا المستخدمة اليوم هي مصدر الطاقة الخطي والتبديل. إن معرفة أيهما يجب استخدامه لتطبيقات معينة سيحافظ على أمان إلكترونياتك ويعمل على النحو الأمثل.

استمر في القراءة أدناه للمقارنة بين إمدادات الطاقة الخطية والتبديل.

ما هي إمدادات الطاقة الخطية والتبديل؟

إمدادات الطاقة الخطية والتبديل هي أجهزة كهربائية تستخدم لتشغيل وشحن الأجهزة الإلكترونية التي تعمل بالتيار المستمر. تم تكليف هذه الأجهزة بأمرين: انخفاض الجهد وتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر. على الرغم من أن كلا الجهازين يخفضان الطاقة ويصححانها ، فإن الاختلاف في كيفية تحقيقهما لهذه المهام يجعلها أكثر ملاءمة لتطبيقات معينة.

مصدر الطاقة الخطي هو جهاز يستخدم في عمليات منخفضة الضوضاء والدقة. يسمح استخدامه للمحولات الثقيلة والمرشحات التناظرية بإمداد الطاقة هذا بإخراج جهد نظيف بتكلفة منخفضة الكفاءة ووزن أثقل وحجم أكبر. من الأفضل استخدام إمدادات الطاقة الخطية في معدات التسجيل ،

الآلات الموسيقية الكهربائيةوالمعدات الطبية وأدوات القياس المخبرية عالية الدقة.

يتم استخدام مصدر طاقة التبديل أو التبديل (SMPS) للعمليات عالية الكفاءة والتيار العالي. على عكس مصادر الطاقة الخطية ، يستخدم تبديل مصادر الطاقة استخدام مكونات الحالة الصلبة لتعديل وتنظيم الفولتية الواردة. تعتمد مصادر الطاقة هذه على التبديل عالي التردد باستخدام ترانزستورات الطاقة ، مما يجعلها صاخبة ولكنها عالية الكفاءة في استخدام الطاقة وخفيفة الوزن وصغيرة الحجم. غالبًا ما يتم استخدام تبديل إمدادات الطاقة في أجهزة الكمبيوتر وشواحن الهاتف ومعدات التصنيع والعديد من الأجهزة الإلكترونية ذات الجهد المنخفض.

كيف يعمل مزود الطاقة الخطي

باستخدام المكونات التناظرية البحتة المتوفرة في الخمسينيات من القرن الماضي ، كان على مصادر الطاقة الخطية الاعتماد على محولات الطاقة الثقيلة والمكثفات الإلكتروليتية الضخمة لخفض الفولتية وتصحيحها. على الرغم من إنتاج الترانزستورات بكميات كبيرة في ذلك الوقت ، إلا أن الفولتية العالية للتيار المتردد أنتجت ببساطة قدرًا كبيرًا من الحرارة بحيث يتعذر على الترانزستورات التعامل معها.

فيما يلي رسم تخطيطي لمصدر طاقة خطي:

يعمل مصدر الطاقة الخطي في ثلاث خطوات:

الخطوة 1: قم بخفض جهد التيار المتردد العالي الوارد من خلال استخدام محول.

الخطوة 2: يمر الجهد المنخفض بعد ذلك عبر مقوم كامل الجسر ، والذي يصحح جهد التيار المتردد إلى جهد تيار مستمر نابض.

الخطوه 3: تمر إشارات جهد التيار المستمر النابض عبر مرشح يتكون من محاثات ومكثفات. يزيل مرشح التنعيم تقلبات الإشارة لجهد التيار المستمر النابض ، مما يجعلها قابلة للاستخدام في الأجهزة الإلكترونية الحساسة.

كيف يعمل تبديل التيار الكهربائي

تبديل مصادر الطاقة هي أجهزة معقدة تستخدم مكونات الحالة الصلبة للقيام بتبديل طاقة عالي التردد ومحول أصغر من الفريت. يمكن لهذه الأنواع من مصادر الطاقة أن ترفع وتخفض الفولتية باستخدام حلقة التغذية الراجعة للتيار المستمر للتحكم في الفولتية الناتجة.

إليك طريقة عملها:

الخطوة 1: يدخل التيار المتردد عالي الجهد إلى مصدر الطاقة من خلال وحدة حماية الدائرة تتكون من فتيل ومرشح EMC. المصهر للحماية من الجهد الزائد ، ويحمي مرشح EMC الدائرة من تموجات الإشارة القادمة من التيار المتردد غير المرشح.

الخطوة 2: بعد التأكد من حماية الدائرة بشكل جيد ، يتم تمرير التيار المتردد عالي الجهد عبر الوحدة الثانية المكونة من مقوم كامل الجسر ومكثف تنعيم. يقوم مقوم الجسر الكامل بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر نابض ، والذي يتم تنعيمه بعد ذلك بواسطة مكثف.

الخطوه 3: ثم يتم إرسال التيار المستمر عالي الجهد من خلال برنامج تشغيل PWM ، والذي يأخذ الملاحظات ويتحكم في MOSFET للطاقة الذي ينظم الجهد من خلال التبديل عالي التردد. يؤدي التبديل أيضًا إلى تحويل تيار التيار المستمر المستقيم إلى موجة مربعة.

الخطوة الرابعة: تدخل موجة DC المربعة الآن في محول من قلب حديدي ، وتحول الإشارات مرة أخرى إلى موجات مربعة AC.

الخطوة الخامسة: تمر موجات التيار المتردد المربعة عبر مقوم الجسر ، وتحول الإشارة إلى تيار مستمر نابض ثم تمريره عبر مرشح تنعيم. ثم يتم استخدام الإخراج النهائي لإرسال إشارات إلى برنامج تشغيل PWM ، مما يجعل حلقة التغذية الراجعة تنظم الفولتية الناتجة.

خطي مقابل. تبديل إمدادات الطاقة

هناك أسباب مختلفة لاختيار مصدر الطاقة لاستخدامه في تطبيقات محددة. غالبًا ما تشمل هذه الكفاءة والضوضاء والموثوقية وقابلية الإصلاح والحجم والوزن والتكلفة. الآن بعد أن أصبحت لديك فكرة عامة عن كيفية عملها ، إليك كيفية تأثير طريقة معالجتها للطاقة على أدائها وقابليتها للاستخدام في تطبيقات معينة.

كفاءة

نظرًا لأن الكهرباء يجب أن تمر عبر سلسلة من المكونات الكهربائية والإلكترونية ، فإن عملية تصحيح وتنظيم الفولتية ستظل دائمًا غير فعالة. ولكن كم؟

اعتمادًا على كيفية تصنيفها ، يمكن أن يكون تبديل مزودات الطاقة كفاءة من 80 إلى 92٪. هذا يعني أن جهازك يمكنه إنتاج 80 - 92٪ من الطاقة التي تستهلكها. تأتي كفاءتها من استخدام مكونات أصغر لكنها فعالة تنظم الفولتية من خلال تبديل الجهد المنخفض عالي التردد.

في المقابل ، يمكن أن يكون مصدر الطاقة الخطي موفرًا للطاقة بنسبة 50-60٪ فقط نظرًا لاستخدامه لمكونات أكبر وأقل كفاءة.

ضوضاء الإشارة وتموج

على الرغم من عدم كفاءتها ، إلا أن مصادر الطاقة الخطية تعوض عن عدم كفاءتها من خلال مخرجات إشارة ثابتة ونظيفة ومنخفضة الضوضاء. يسمح استخدام مصدر الطاقة الخطي للمكونات التناظرية بمعالجة الكهرباء بطريقة سلسة وغير قابلة للتبديل ، مما يجعل ناتجها منخفض التموج أو ضوضاء منخفضة.

من ناحية أخرى ، يعتمد تبديل مصادر الطاقة على التبديل عالي التردد للجهود المنخفضة لتقليل الحرارة ، والحصول على كفاءات أفضل - وإنتاج الكثير من الضوضاء! يعتمد مقدار ضوضاء الإشارة على تصميم وجودة مصدر طاقة وضع التبديل المحدد.

حجم والوزن

يمكن أن يؤثر حجم ووزن مصدر الطاقة بشكل كبير على تطبيقه على الأجهزة الإلكترونية الأصغر. نظرًا لأن مصادر الطاقة الخطية تستخدم مكونات ثقيلة وكبيرة الحجم ، فإن استخدامها على الأجهزة الإلكترونية السرية أمر مستحيل ما لم تستخدم مزود الطاقة كشاحن.

بالنسبة إلى تبديل مصادر الطاقة ، نظرًا لأنها تستخدم مكونات صغيرة وخفيفة الوزن ، يمكن تصميمها لتكون صغيرة بما يكفي لتدمج في أجهزة أصغر بالفعل. إن الوزن المنخفض والحجم الصغير لمزود الطاقة المحول إلى جانب كفاءة الطاقة الخاصة به هو ما يجعله قابلاً للتطبيق على الغالبية العظمى من الأجهزة الإلكترونية المحمولة.

الموثوقية وقابلية الإصلاح

مع الأجزاء الأقل التي يمكن أن تنكسر أثناء التشغيل ، توفر مصادر الطاقة الخطية مخرجات متسقة وموثوقة. تسهل البساطة في تصميم واستخدام المكونات الإلكترونية الأكثر شيوعًا على الأشخاص مصدر الأجزاء وإصلاح المستلزمات الخطية.

نظرًا لوجود مكونات أكثر حساسية بشكل كبير ، فمن المرجح أن ينكسر تبديل مزودات الطاقة قبل أن يحدث مصدر طاقة خطي. ومع ذلك ، فإن التصميم الجيد واستخدام المكونات عالية الجودة يمكن أن يجعل تحويل إمدادات الطاقة موثوقًا به للغاية ، وربما حتى موثوق به مثل مزودات الطاقة الخطية. تكمن المشكلة الحقيقية في تبديل مصادر الطاقة في صعوبة إصلاحها كلما زاد تعقيد تصميمها.

الفعالية من حيث التكلفة

في الماضي ، كانت مصادر الطاقة الخطية هي الجهاز الأكثر فعالية من حيث التكلفة نظرًا لتصميمها البسيط واستخدام مكونات أقل. كما أن تصنيع مكونات أشباه الموصلات لم يكن مفيدًا. ومع ذلك ، مع زيادة الطلب على أشباه الموصلات، كان المصنعون قادرين على توسيع نطاق مكونات الحالة الصلبة وجعلها أرخص بكثير من ذي قبل. وهذا بدوره يجعل العديد من تصميمات إمداد الطاقة التحويلية أكثر فعالية من حيث التكلفة من إمدادات الطاقة الخطية.

استخدام مصدر الطاقة المناسب

هذا يتعلق بكل ما تحتاج لمعرفته حول إمدادات الطاقة الخطية وتبديلها. للتأكد من أن أجهزتك الإلكترونية آمنة ، استخدم دائمًا أجهزة الشحن الأصلية المرفقة مع الجهاز ، ولكن إذا لم تكن متوفرة ، يمكنك دائمًا شراء محول طاقة.

قبل الشراء ، تذكر أن مصادر الطاقة الخطية مثالية للإلكترونيات المستخدمة في التطبيقات الدقيقة مثل الآلات الموسيقية الكهربائية ، يتم استخدام أجهزة الراديو والأدوات الطبية ، أثناء تبديل إمدادات الطاقة في المواقف عالية الكفاءة مثل إمدادات طاقة الكمبيوتر وأجهزة الشحن و إضاءة.