Kādas ir pārslēgšanas strāvas adapteru priekšrocības un trūkumi?

Strāvas adapteri ir būtiskas sastāvdaļas dažādu viedo elektronisko ierīču vadīšanai, un to darbība tieši ietekmē tehniskās specifikācijas un iekārtas drošu, uzticamu darbību. Pašlaik plaši izmantotie maiņstrāvas/līdzstrāvas strāvas adapteri ir iedalīti divās galvenajās kategorijās: zemfrekvences lineārie strāvas adapteri un augstas{2} frekvences komutācijas strāvas adapteri. Zemas-frekvences lineāros strāvas adapterus mūsdienās izmanto reti. Tā kā augstfrekvences pārslēgšanas strāvas adapteru galvenie iekšējie komponenti darbojas augstas-frekvences pārslēgšanas stāvoklī, to efektivitāte var sasniegt 80% līdz 90%, ar ļoti zemu enerģijas patēriņu. To konversijas efektivitāte ir gandrīz divreiz lielāka nekā parastajiem lineārajiem regulētajiem barošanas avotiem, padarot tos par galveno produktu maiņstrāvas{11}}līdzstrāvas adapteros mūsdienās.

Komutācijas strāvas adapteris sastāv no vairākiem galvenajiem komponentiem, tostarp pilna viļņa-taisngrieža, komutācijas tranzistora, piedziņas signāla, brīvgaitas diodes, enerģijas uzkrāšanas induktora un filtra kondensatora. Faktiski komutācijas strāvas adaptera galvenā daļa ir maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājs. Šeit mēs sniedzam šādus skaidrojumus par maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājiem un invertoriem:

• Invertors: ierīce, kas pārvērš līdzstrāvu maiņstrāvas strāvā. Invertorus plaši izmanto rezerves barošanas sistēmās, kas sastāv no baterijām vai citiem līdzstrāvas avotiem.
• AC-līdzstrāvas pārveidotājs: ierīce, kas pārvērš maiņstrāvu par līdzstrāvu. Šāda veida iekārtas tiek plaši izmantotas komutācijas barošanas blokos un adapteros.

  

1. Kompakts izmērs un viegls: komutācijas strāvas adapteros netiek izmantoti apjomīgi strāvas{0}}frekvences transformatori. Turklāt, tā kā pārslēgšanas MOSFET jaudas izkliede ir ievērojami samazināta, lielas siltuma izlietnes vairs nav vajadzīgas. Šie divi faktori veicina komutācijas strāvas adapteru mazo izmēru un vieglo svaru.
2. Zems enerģijas patēriņš un augsta efektivitāte: komutācijas strāvas adaptera ķēdē pārslēgšanas MOSFET mainās starp ieslēgšanas un izslēgšanas stāvokļiem zem piedziņas signāla ar ļoti lielu pārslēgšanās ātrumu -parasti frekvencēs virs 50 kHz. Dažās uzlabotās komutācijas strāvas ķēdēs frekvences var sasniegt vairākus simtus kHz vai pat tuvu 1 MHz. Tas ievērojami samazina pārslēgšanas MOSFET jaudas izkliedi un ievērojami uzlabo efektivitāti, kas var sasniegt pat 90%.
3. Ievērojami uzlabota filtrēšanas efektivitāte, samazinot nepieciešamo filtra kondensatoru kapacitāti un izmēru: Pārslēgšanas strāvas adapteru darbības frekvence parasti pārsniedz 50 kHz, kas ir vairāk nekā 1000 reižu augstāka nekā lineāri regulējamu strāvas adapteru darbības frekvence. Tas palielina filtrēšanas efektivitāti pēc iztaisnošanas gandrīz 1000 reizes. Pat ar pus-viļņu iztaisnošanu, kam seko kondensatora filtrēšana, efektivitāte tiek uzlabota par 500 reizēm. Ar tādu pašu pulsācijas izejas spriegumu filtra kondensatora kapacitāte komutācijas barošanas avotā ir tikai 1/500 līdz 1/1000 no kapacitātes lineāri regulētā barošanas avotā.
4. Plašs sprieguma regulēšanas diapazons: Pārslēgšanas strāvas adaptera izejas spriegumu regulē piedziņas signāla darba cikls. Ieejas sprieguma izmaiņas var kompensēt, regulējot frekvenci vai impulsa platumu. Tādējādi, pat ja tīkla spriegums ievērojami svārstās, adapteris var uzturēt stabilu izejas spriegumu. Tā rezultātā komutācijas strāvas adapteriem ir plašs sprieguma regulēšanas diapazons un lieliska stabilitāte. Turklāt darba cikla pielāgošanas metodes ietver impulsa -platuma modulāciju (PWM) un frekvences modulāciju (FM). Komutācijas barošanas avoti piedāvā ne tikai plašu sprieguma regulēšanas diapazonu, bet arī nodrošina vairākas metodes sprieguma stabilizācijas sasniegšanai, ļaujot dizaineriem elastīgi izvēlēties no dažāda veida komutācijas jaudas IC risinājumiem, pamatojoties uz praktiskām prasībām.

Tā kā invertora ķēde ģenerē augstas{0}}frekvences spriegumu, tas var radīt traucējumus tuvumā esošajam aprīkojumam. Nepieciešams atbilstošs ekranējums un zemējums. Komutācijas barošanas avotā jaudu-regulējošais tranzistors darbojas komutācijas stāvoklī, ģenerējot maiņstrāvas spriegumu un strāvu, kas rada smaiļu traucējumus un rezonanses traucējumus citos ķēdes komponentos. Neveicot pienācīgus slāpēšanas, likvidēšanas un ekranēšanas pasākumus, šie traucējumi var nopietni ietekmēt visas ierīces normālu darbību. Turklāt šādi traucējumi var izplatīties elektrotīklā, traucējot tuvumā esošo elektronisko instrumentu, iekārtu un sadzīves tehnikas darbību.
 

Patiesībā tagad ir pieejamas īpaši integrētas mikroshēmas, kas vienkāršo perifērijas shēmas un pat nodrošina plug{0}}and-konstrukciju. Piemēram, TOP-sērijas komutācijas barošanas blokiem (vai barošanas moduļiem) ir nepieciešami tikai daži pasīvie komponenti un komutācijas transformators, lai izveidotu pamata komutācijas barošanas avotu.