Arbetsprincipen för att byta strömförsörjning

Den största fördelen med byta strömförsörjning över linjära (icke-switchande) är att effektomvandlingen kan utföras med hög effektivitet och i en liten formfaktor. Detta beror på att effektförlusten i switchtransistorn är minimal. Detta i sin tur tillåter högre strömutgång vid lägre spänningar än linjära regulatorer.

Förutom den högre strömeffektiviteten är switchade nätaggregat mer motståndskraftiga mot ingångsvariationer än sina linjära motsvarigheter. Detta beror på att de har förmågan att öka eller minska utspänningen för att reglera utströmmen för att möta belastningskraven.

Dessa tillbehör används för hushållsapparater, såsom datorer och tv-apparater, men de kan också hittas i industriella miljöer. I industriella miljöer används de för bulkkraftdistribution vid låg DC-spänning och enskilda utrustningsartiklar kan ha switch-mode-omvandlare för att konvertera mellan olika spänningar.

Processen att omvandla växelström till likström börjar med en AC-ingångssignal, som likriktas och filtreras. Detta ges till en central kopplingsdel av strömförsörjningen, som i sin tur ger utsignalen till en styrkrets. Styrkretsen ger då önskad spänning till utgången.

Denna spänning regleras sedan av omkopplingselementet med hjälp av pulsbreddsmodulering (PWM). PWM-processen producerar en del högfrekvent brus, men den gör det möjligt för switchade strömförsörjningar att vara mycket effektiva och vara små i storlek.

En annan viktig fördel med att byta strömförsörjning är att de kan utformas för att följa bestämmelserna om övertoner. Detta beror på att de kan använda en extra krets för att filtrera bort dessa oönskade övertoner.

Ett vanligt exempel är buck-boost-omvandlaren. Det är en enkel typ av oisolerad omvandlare som använder en induktor och en aktiv switch.

Den kan stegas upp eller ned för att producera den erforderliga utspänningen genom att variera kopplingstransistorernas arbetscykel. Denna typ av omvandlare kan enklare integreras än en transformator eftersom endast en induktor behövs, och den kan sänka spänningarna till en mycket högre effektivitetsgrad än en transformator.

Dessa omvandlare kan optimeras ytterligare för att öka deras effektivitet genom att minska på-motståndet hos switchtransistorerna och använda en aktiv effektfaktorkorrigeringskrets. De mest avancerade switchande nätaggregaten kan ha effektivitetsnivåer på upp till 96 %.

Dessutom kan switchade nätaggregat utformas för att hantera temperaturvariationer bättre än sina linjära motsvarigheter. Detta beror på att hudeffekten (mängden motstånd orsakad av förändringar i ledarens yta) kan ignoreras vid låga frekvenser, men kan orsaka en stor energiförlust vid höga frekvenser.

Detta innebär att nätaggregat med bra design kommer att kunna reglera spänningen utan att orsaka betydande distorsion vid någon belastning. De kommer också att ha säkerhetskretsar för att säkerställa att utspänningen inte påverkas av överbelastningsförhållanden eller andra miljöfaktorer.