منبع تغذیه سوئیچینگ

منبع تغذیه، یک عبارت عمومی برای توصیف مدارهایی است که از یک منبع ولتاژ در دسترس، ولتاژ DC با اندازه ثابت یا کنترل شده تولید می‌کنند. این ولتاژ DC خروجی در بسیاری از مدارها کاربرد دارد و تأمین آن ضروری است. برای مثال، تراشه‌های مدار مجتمع (ICها) که در مدارهای الکترونیکی به کار می‌روند، به یک ولتاژ DC استاندارد با دامنه ثابت نیاز دارند. در این آموزش با منبع تغذیه سوئیچینگ و انواع آن آشنا خواهیم شد.

در حالت کلی، دو نوع منبع تغذیه وجود دارد:

• منبع تغذیه خطی (Linear Regulated Power Supply)
• منبع تغذیه سوئیچینگ (Switched Mode Power Supply) یا SMPS

محبوب‌ترین انواع رگولاتورهای ولتاژ ثابت و خطی در دو نوع با ولتاژ خروجی مثبت و ولتاژ خروجی منفی موجود هستند. ولتاژ خروجی این دو نوعِ مکمل، دقیق و پایدار بوده و در محدوده ۵ تا ۲۴ ولت است که در بسیاری از مدارهای الکترونیکی به کار می‌رود.

استفاده از تنظیم کننده‌ها یا رگولاتورهای خطی ولتاژ نسبت به استفاده از مدارهای تنظیم کننده ولتاژی که از قطعات گسسته مانند دیود زنر و مقاومت یا ترانزیستور و حتی آپ امپ ساخته شده‌اند عموماً کارامدتر و ساده‌تر است.

طیف گسترده‌ای از این رگولاتورهای ولتاژِ سه ترمیناله وجود دارند که درون آن‌ها مدارهای تنظیم ولتاژ و محدود کننده جریان تعبیه شده است. رگولاتورهای خطی متغیری نیز در دسترس هستند که ولتاژ خروجی آن‌ها از صفر تا یک مقدار ماکزیمم مشخص قابل تغییر است.

منبع جریان

یک «منبع جریان»، عنصری از مدار است که بدون توجه به ولتاژ دو سرش، جریان ثابتی به مدار تزریق می‌کند. مفاهیم مربوط به منابع جریان ثابت ایده‌آل، مشابه منابع ولتاژ ایده‌آل است که در آموزش قبلی توضیح دادیم. نماد منبع جریان، دایره‌ای است که بردار داخل آن، جهت جریان را نشان می‌دهد. جهت جریان، متناظر با پلاریته منبع ولتاژ است و از سر مثبت خارج می‌شود. از حرف I برای مشخص کردن این منبع استفاده می‌کنیم.

منبع جریان ایده‌آل

از آن‌جایی که منبع جریان، یک جریان حالت ماندگار مستقل از بار را تولید می‌کند، «منبع جریان ثابت» نامیده می‌شود. مشابه منابع ولتاژ، منابع جریان نیز می‌توانند مستقل (ایده‌آل) یا وابسته (کنترل‌ شده)‌ باشند.

ساده‌ترین شکل منبع جریان، یک مقاومت سری با منبع ولتاژ است که جریان‌هایی از چند میلی‌آمپر تا چند هزار آمپر تولید می‌کند. منبع جریان صفر، معادل مدار باز است.

تعیین اندازه و پلاریته ولتاژ یک منبع جریان ایده‌آل به عنوان تابعی از جریان آن، ممکن است دشوار باشد؛ خصوصاْ وقتی که منابع ولتاژ یا جریان دیگری نیز در مدار باشند.