smps 1

Suatu Pengenalan kepada Switch-Mode Power Supplies 

Abstrak:  Switch-Mode Power Supplies adalah pilihan yang popular dan kadang-kadang perlu untuk penukaran kuasa DC-DC . Litar ini menawarkan manfaat yang berbeza dan tradeoffs apabila dibandingkan dengan kaedah alternatif menukarkan kuasa DC. Artikel ini membentangkan ringkasan kelebihan dan tradeoffs bekalan kuasa mod suis, dan juga menawarkan kajian mudah operasi dan teori mereka.Artikel ini juga dipaparkan dalam Jurnal Maxim Kejuruteraan, vol. 61 (PDF, 440kB).Memandangkan pelbagai peringkat voltan DC yang diperlukan oleh alat-alat elektronik banyak, pereka memerlukan satu cara untuk menukar standard kuasa-sumber potensi ke voltan yang ditentukan oleh beban. Penukaran voltan mesti serba boleh, cekap, proses dipercayai. Bekalan kuasa mod suis (SMPSs) sering digunakan untuk menyediakan pelbagai peringkat kuasa DC output yang diperlukan untuk aplikasi moden, dan penting dalam mencapai yang sangat berkesan, boleh dipercayai penukaran sistem kuasa DC-DC .

Mengapa SMPS? 
Majoriti beban DC elektronik dibekalkan dari sumber kuasa standard. Malangnya, voltan sumber standard mungkin tidak sepadan dengan tahap yang dikehendaki oleh mikropemproses, motor, LED, atau beban lain, terutama apabila sumber voltan tidak dikawal. Peranti bateri adalah contoh utama masalah: voltan tipikal timbunan Li + sel atau NiMH standard adalah sama ada terlalu tinggi / rendah atau jatuh terlalu jauh semasa menunaikan digunakan dalam aplikasi konvensional. 

Serba boleh (Versatility)
 Mujurlah, kepelbagaian SMPSs menyelesaikan masalah menukarkan sumber voltan standard ke yang boleh digunakan, output voltan tertentu. Terdapat pelbagai topologi, SMPS  yang dikelaskan kepada kategori asas ini bekalan kuasa melangkah, berundur, terbalikkan, atau bahkan meningkatkan dan ke bawah voltan input. Tidak seperti pengawal selia linear, yang hanya boleh melangkah ke input, SMPS menarik kerana topologi boleh dipilih untuk memenuhi hampir mana-mana voltan keluaran. 

Penyesuaian (Customization)
Selain itu,  IC SMPS moden direka dengan pelbagai tahap integrasi, membolehkan jurutera untuk memilih antara topologi dengan lebih atau kurang ciri-ciri standard SMPS dibawa masuk ke dalam IC. dengan berbuat demikian, pengeluar meringankan beban reka bentuk bagi bekalan, yang biasa digunakan kuasa khusus aplikasi atau menawarkan jurutera asas IC SMPS untuk projek-projek kostum, sekali gus meningkatkan fleksibiliti alat-alat yang digunakan secara meluas. 

Kecekapan (Efficiency)
Jurutera juga menghadapi masalah lain yang biasa bagaimana untuk menukar kuasa DC dengan cekap. Sebagai contoh, ia sering diperlukan untuk melangkah ke voltan input untuk mencapai output voltan yang lebih rendah. Satu penyelesaian yang mudah melaksanakan pengatur linear, peranti ini memerlukan hanya beberapa kapasitor dan pengurusan haba yang mencukupi. Walau bagaimanapun, di mana kesederhanaan itu berakhir, ketidakcekapan bermula-walaupun ke tahap yang tidak boleh diterima jika perbezaan voltan adalah besar.Kecekapan pengatur linear secara langsung berkaitan kuasa digugurkan seluruh transistor pas. Ini penurunan kuasa boleh menjadi penting kerana kuasa yang dilesapkan adalah sama dengan ILDO × (Vin- Vout).  Ini penurunan kuasa menghasilkan kecekapan rendah 50%, yang mengurangkan jangka hayat bateri sebanyak 50% (andaian operasi ideal).

Memahami kehilangan kecekapan ini, jurutera berbakti didorong untuk mencapai satu penyelesaian yang lebih baik, dan di sini adalah di mana SMPS cemerlang. Seorang SMPS direka dengan baik boleh mencapai kecekapan 90% atau lebih, bergantung pada beban dan tahap voltan.

Walaupun kecekapan tinggi adalah kelebihan utama dengan reka bentuk SMPS, faedah lain secara semulajadi berlaku akibat langsung mengurangkan kehilangan kuasa. Sebagai contoh, kesan haba dikurangkan dipatuhi dalam SMPS apabila dibandingkan dengan rakan-rakan yang kurang cekap. Manfaat ini bersamaan dengan keperluan pengurusan haba dikurangkan. Juga, lebih penting lagi, jangka hayat meningkat disebabkan kebolehpercayaan yang lebih baik, kerana komponen yang tidak tertakluk kepada haba yang berlebihan, kerana mereka akan berada dalam sistem yang kurang cekap.