Arbejdsprincippet for at skifte strømforsyning

Den største fordel ved skifte strømforsyning over lineære (ikke-switchende) er, at strømkonverteringen kan udføres med høj effektivitet og i en lille formfaktor. Dette skyldes, at effekttabet i koblingstransistoren er minimalt. Dette tillader igen højere strømudgang ved lavere spændinger end lineære regulatorer.

Ud over den højere strømeffektivitet er skiftende strømforsyninger mere modstandsdygtige over for inputvariationer end deres lineære modstykker. Dette skyldes, at de har evnen til at stige op eller ned i udgangsspændingen for at regulere udgangsstrømmen for at opfylde belastningskravene.

Disse forsyninger bruges til husholdningsapparater, såsom computere og fjernsyn, men de kan også findes i industrielle omgivelser. I industrielle omgivelser bruges de til bulkstrømfordeling ved en lav jævnspænding, og individuelle udstyrsdele kan have switch-mode konvertere til at konvertere mellem forskellige spændinger.

Processen med at omdanne vekselstrøm til jævnstrøm starter med et AC-indgangssignal, som ensrettes og filtreres. Dette gives til en central koblingsdel af strømforsyningen, som igen giver udgangen til et styrekredsløb. Styrekredsløbet giver derefter den ønskede spænding til udgangen.

Denne spænding reguleres derefter af koblingselementet ved hjælp af pulsbreddemodulation (PWM). PWM-processen producerer højfrekvent støj, men den gør det muligt at skifte strømforsyninger til at være yderst effektive og være små i størrelse.

En anden vigtig fordel ved at skifte strømforsyning er, at de kan designes til at overholde reglerne om harmoniske. Dette skyldes, at de kan bruge et ekstra kredsløb til at filtrere disse uønskede harmoniske fra.

Et almindeligt eksempel er buck-boost-konverteren. Det er en simpel type ikke-isoleret konverter, der bruger en induktor og en aktiv switch.

Den kan trappes op eller ned for at producere den nødvendige udgangsspænding ved at variere koblingstransistorernes driftscyklus. Denne type konverter kan lettere integreres end en transformer, fordi der kun er behov for én induktor, og den kan nedtrappe spændingerne til en meget højere effektivitet end en transformer.

Disse omformere kan optimeres yderligere for at øge deres effektivitet ved at reducere tænd-modstanden af ​​switching-transistorerne og bruge et aktivt effektfaktorkorrektionskredsløb. De mest avancerede switchende strømforsyninger kan have effektivitetsniveauer på op til 96 %.

Derudover kan skiftende strømforsyninger designes til at håndtere temperaturvariationer bedre end deres lineære modstykker. Dette skyldes, at hudeffekten (mængden af ​​modstand forårsaget af ændringer i lederens overfladeareal) kan ignoreres ved lave frekvenser, men kan forårsage et stort energitab ved høje frekvenser.

Det betyder, at strømforsyninger med et godt design vil være i stand til at regulere spændingen uden at forårsage væsentlig forvrængning ved nogen belastning. De vil også have sikkerhedskredsløb for at sikre, at udgangsspændingen ikke påvirkes af overbelastningsforhold eller andre miljøfaktorer.