Tofauti Muhimu – SMPS dhidi ya Ugavi wa Nguvu za Linear
Vifaa vingi vya kielektroniki na umeme vinahitaji voltage ya DC ili kufanya kazi. Vifaa hivi, hasa vifaa vya kielektroniki vilivyo na saketi zilizounganishwa, vinapaswa kutolewa kwa voltage ya DC inayotegemeka, isiyoharibika ili vifanye kazi bila kufanya kazi vibaya au kuwaka. Madhumuni ya usambazaji wa umeme wa DC ni kusambaza voltage safi ya DC kwa vifaa hivi. Ugavi wa umeme wa DC umeainishwa katika hali ya mstari na swichi, ambayo ni kanuni za juu zinazohusika kufanya usambazaji wa njia kuu za AC kuwa DC laini. Usambazaji wa umeme wa laini hutumia kibadilishaji kubadilisha moja kwa moja chini ya volteji ya mtandao mkuu wa AC hadi kiwango kinachohitajika huku SMPS ikibadilisha AC hadi DC kwa kutumia kifaa cha kubadilishia ambacho husaidia kupata thamani ya wastani ya kiwango cha voltage inayotakikana. Hii ndiyo tofauti kuu kati ya SMPS na usambazaji wa umeme wa laini.
Ugavi wa Nguvu wa Linear ni nini?
Katika usambazaji wa umeme wa mstari, volteji ya mtandao mkuu wa AC hubadilishwa hadi volti ya chini moja kwa moja na kibadilishaji cha kushuka chini. Transfoma hii lazima ishughulikie nishati kubwa kwa kuwa inafanya kazi kwenye masafa ya mtandao mkuu wa AC 50/60Hz. Kwa hivyo, transfoma hii ni kubwa na kubwa, hivyo kufanya usambazaji wa umeme kuwa mzito na mkubwa.
Kiwango cha voltage ya kushuka chini hurekebishwa na kuchujwa ili kupata volteji ya DC inayohitajika kwa utoaji. Kwa kuwa voltage katika ngazi hii inakabiliwa na kutofautiana kulingana na kupotosha kwa voltage ya pembejeo, udhibiti wa voltage unafanywa kabla ya pato. Kidhibiti cha voltage katika usambazaji wa umeme wa mstari ni kidhibiti cha mstari, ambacho kawaida ni kifaa cha semiconductor ambacho hufanya kazi ya kupinga kutofautiana. Thamani ya upinzani wa pato hubadilika na mahitaji ya nguvu ya pato, na kufanya voltage ya pato mara kwa mara. Kwa hivyo, mdhibiti wa voltage hufanya kazi kama kifaa cha kusambaza nguvu. Mara nyingi, hutawanya nguvu nyingi ili kufanya voltage mara kwa mara. Kwa hiyo, mdhibiti wa voltage anapaswa kuwa na mabomba makubwa ya joto. Kama matokeo, vifaa vya umeme vya mstari vinakuwa nzito zaidi. Zaidi ya hayo, kutokana na kuteketezwa kwa nguvu na kidhibiti volteji kama joto, ufanisi wa usambazaji wa umeme wa mstari hushuka hadi takriban 60%.
Hata hivyo, vifaa vya umeme vya mstari havitoi kelele ya umeme kwenye volti ya kutoa. Inatoa kutengwa kati ya pato na pembejeo kwa sababu ya transformer. Kwa hivyo, vifaa vya umeme vya laini hutumika kwa programu za masafa ya juu kama vile vifaa vya masafa ya redio, programu za sauti, majaribio ya maabara ambayo yanahitaji usambazaji usio na kelele, usindikaji wa mawimbi na vikuza sauti.
Kielelezo 01: Ugavi wa Nishati na Kidhibiti Linear Voltage
SMPS ni nini?
SMPS (usambazaji wa umeme katika hali iliyowashwa) hufanya kazi kwenye kifaa cha kubadilisha transistor. Mara ya kwanza, pembejeo ya AC inabadilishwa kuwa voltage ya DC na rectifier, bila kupunguza voltage, tofauti na usambazaji wa umeme wa mstari. Kisha voltage ya DC inakabiliwa na ubadilishaji wa juu-frequency, kwa kawaida na transistor ya MOSFET. Hiyo ni, voltage kupitia MOSFET huwashwa na kuzimwa na ishara ya Lango la MOSFET, kwa kawaida ishara ya kunde-upana ya takriban 50 kHz (kizuizi cha kibadilishaji umeme). Baada ya operesheni hii ya kukata, fomu ya wimbi inakuwa ishara ya pulsated-DC. Baada ya hayo, transformer ya hatua ya chini hutumiwa kupunguza voltage ya ishara ya DC ya pulsated ya juu-frequency hadi kiwango cha taka. Hatimaye, kirekebisha matokeo na kichujio hutumika kurejesha voltage ya pato ya DC.
Kielelezo 02: Zuia Mchoro wa SMPS
Udhibiti wa volteji katika SMPS hufanywa kupitia mzunguko wa maoni unaofuatilia volteji ya kutoa. Ikiwa mahitaji ya nguvu ya mzigo ni ya juu, voltage ya pato huelekea kuongezeka. Ongezeko hili linatambuliwa na mzunguko wa maoni ya kidhibiti na hutumiwa kudhibiti uwiano wa on-to-off wa ishara ya PWM. Hivyo, wastani wa voltage ya ishara hubadilika. Kwa sababu hiyo, volteji ya pato inadhibitiwa ili isibadilike.
Kibadilishaji kubadilisha fedha kinachotumiwa katika SMPS hufanya kazi kwa masafa ya juu; hivyo, kiasi na uzito wa transformer ni kidogo sana kuliko yale ya usambazaji wa umeme wa mstari. Hii inakuwa sababu kuu ya SMPS kuwa ndogo zaidi na nyepesi kuliko mwenzake wa aina ya mstari. Kwa kuongezea, udhibiti wa voltage hufanywa bila kusambaza nguvu ya ziada kama upotezaji wa Ohmic au joto. Ufanisi wa SMPS unaongezeka hadi 85-90%.
Wakati huo huo, SMPS hutoa kelele ya masafa ya juu kutokana na uendeshaji wa MOSFET. Kelele hii inaweza kuonyeshwa katika voltage ya pato; hata hivyo, katika baadhi ya mifano ya juu na ya gharama kubwa, kelele hii ya pato inapunguzwa kwa kiasi fulani. Zaidi ya hayo, ubadilishaji huunda mwingiliano wa masafa ya kielektroniki na redio pia. Kwa hivyo, inahitajika kutumia kinga ya RF na vichungi vya EMI katika SMPS. Kwa hivyo, SMPS hazifai maombi ya masafa ya sauti na redio. Vifaa visivyoweza kuhisi kelele kama vile chaja za simu za mkononi, injini za DC, programu-tumizi za nishati ya juu, n.k. vinaweza kutumika na SMPS. Muundo wake ni mwepesi na mdogo huifanya iwe rahisi kutumiwa kama vifaa vya kubebeka pia.
Kuna tofauti gani kati ya SMPS na Linear Power Supply?
SMPS vs Linear Power Supply |
|
| SMPS hurekebisha mfumo mkuu wa AC moja kwa moja bila kupunguza volteji. Kisha DC iliyobadilishwa inabadilishwa kwa mzunguko wa juu kwa transformer ndogo ili kupunguza kiwango cha voltage inayotaka. Hatimaye, mawimbi ya AC ya masafa ya juu hurekebishwa hadi voltage ya pato ya DC. | Ugavi wa umeme wa laini hupunguza volteji hadi thamani inayohitajika mwanzoni kwa kibadilishaji kikubwa zaidi. Baada ya hapo, AC inarekebishwa na kuchujwa ili kufanya voltage ya pato ya DC. |
| Udhibiti wa Voltage | |
| Udhibiti wa voltage hufanywa kwa kudhibiti mzunguko wa kubadili. Voltage ya pato inafuatiliwa na mzunguko wa maoni na utofauti wa volteji hutumiwa kwa udhibiti wa masafa. | Votesheni ya DC iliyorekebishwa na kuchujwa inakabiliwa na ukinzani wa utoaji wa kigawanyaji volteji ili kutengeneza volteji ya kutoa. Upinzani huu unaweza kudhibitiwa kwa mzunguko wa maoni unaofuatilia mabadiliko ya volteji ya pato. |
| Ufanisi | |
| Kizalishaji cha joto katika SMPS ni cha chini kwa kulinganishwa kwa kuwa kibadilishaji cha transistor hufanya kazi katika maeneo ambayo hayajapitika na njaa. Ukubwa mdogo wa transformer ya pato pia hufanya hasara ya joto kuwa ndogo. Kwa hivyo, ufanisi ni wa juu (85-90%). | Nguvu ya ziada hutawanywa kama joto ili kufanya volteji idumu katika usambazaji wa umeme wa mstari. Aidha, transformer ya pembejeo ni kubwa zaidi; hivyo, hasara za transfoma ni kubwa zaidi. Kwa hivyo, ufanisi wa usambazaji wa umeme wa mstari uko chini hadi 60%. |
| Jenga | |
| Ukubwa wa kibadilishaji cha SMPS hauhitaji kuwa kubwa kwa kuwa inafanya kazi katika masafa ya juu. Kwa hiyo, uzito wa transformer pia itakuwa chini. Kwa hivyo, saizi, na vile vile uzito wa SMPS ni chini sana kuliko usambazaji wa umeme wa mstari. | Ugavi wa umeme wa laini ni mwingi zaidi kwa kuwa kibadilishaji data lazima kiwe kikubwa kutokana na masafa ya chini inayofanya kazi. Kadiri joto linavyozidi kuzalishwa katika kidhibiti cha umeme, njia za kupitishia joto zinapaswa kutumiwa pia. |
| Kelele na Upotoshaji wa Voltage | |
| SMPS hutoa kelele ya masafa ya juu kutokana na kubadili. Hii hupita kwenye voltage ya pato, na pia kwa pembejeo kuu wakati mwingine. Upotoshaji wa usawa katika nishati ya umeme unaweza pia kutokea katika SMPS. | Mitambo ya umeme ya laini haitoi kelele katika volti ya kutoa. Upotoshaji wa Harmonic ni mdogo sana kuliko ule wa SMPS. |
| Maombi | |
| SMPS inaweza kutumika kama vifaa vinavyobebeka kutokana na muundo mdogo. Lakini kwa vile inazalisha kelele ya masafa ya juu, SMPS haziwezi kutumika kwa programu zinazohimili kelele kama vile RF na programu za sauti. | Huduma za umeme za laini ni kubwa zaidi na haziwezi kutumika kwa vifaa vinavyobebeka. Kwa kuwa hazitoi kelele na voltage ya pato pia ni safi, hutumiwa kwa majaribio mengi ya umeme na kielektroniki katika maabara. |
Muhtasari – SMPS vs Linear Power Supply
SMPS na Ugavi wa umeme wa Linear ni aina mbili za vifaa vya umeme vya DC vinavyotumika. Tofauti kuu kati ya SMPS na usambazaji wa umeme wa mstari ni topolojia zinazotumiwa kudhibiti voltage na kushuka kwa voltage. Wakati usambazaji wa umeme wa mstari unabadilisha AC hadi volti ya chini mwanzoni, SMPS kwanza hurekebisha na kuchuja njia kuu ya AC na kisha kubadili AC ya masafa ya juu kabla ya kushuka chini. Kwa kuwa uzito na ukubwa wa kibadilishaji huongezeka kadiri masafa ya uendeshaji yanavyopungua, kibadilishaji umeme cha mstari wa pembejeo ni mzito na kikubwa zaidi tofauti na SMPS. Kwa kuongeza, kama udhibiti wa voltage unafanywa na uharibifu wa joto kupitia upinzani, vifaa vya umeme vya mstari vinapaswa kuwa na mabomba ya joto ambayo yanawafanya kuwa nzito zaidi. Mdhibiti wa SMPS hudhibiti mzunguko wa kubadili ili kudhibiti voltage ya pato. Kwa hiyo, SMPS ni ndogo kwa ukubwa na nyepesi kwa uzito. Kwa vile uzalishaji wa joto katika SMPS ni wa chini, ufanisi wao pia ni wa juu zaidi.
Pakua Toleo la PDF la SMPS dhidi ya Ugavi wa Nguvu za Linear
Unaweza kupakua toleo la PDF la makala haya na uitumie kwa madhumuni ya nje ya mtandao kulingana na madokezo ya manukuu. Tafadhali pakua toleo la PDF hapa Tofauti Kati ya SMPS na Ugavi wa Nishati ya Linear.
