معرفی ترانزیستور IGBT

IGBT چیست ؟

ترانزیستور دو قطبی با درگاه عایق‌ شده یا IGBT (کوتاه‌شده Insulated gate bipolar transistor = ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق شده) یک نیمه هادی قدرت بوده و در درجه اول به عنوان یک سوئیچ الکترونیکی استفاده می شود که در دستگاه های جدید برای بازده بالا و سوئیچینگ سریع استفاده میشود. این سوئیچ برق در بسیاری از لوازم مدرن از جمله خودروهای برقی، قطار، یخچال ها، تردمیل، دستگاه های تهویه مطبوع و حتی سیستم های استریو و تقویت کننده هااستفاده میشود. همچنین در ساخت انواع اینورترها، ترانس های جوش و UPS کاربرد دارد.

IGBT  یک نیمه هادی جدید و کاملاً صنعتی است که از ترکیب دو نوع ترانزیستور BJT و MOSFET ساخته شده است بطوریکه از دید ورودی شما یک ترانزیستور MOSFET را می بینید و از نظر خروجی یک BJT. 

BJTها و MOSFETها دارای خصوصیاتی هستند که از نقطه نظرهایی یکدیگر را تکمیل می کنند.BJTها در حالت روشن (وصل) دارای تلفات هدایت کمتری هستند در حالیکه زمان سوئیچینگ آنها به خصوص در زمان خاموش شدن طولانی تر است.

MOSFETها قادرند که به مراتب سزیعتر قطع و وصل کنند لیکن تلفات هدایت آنها بیشتر است . IGBT یک ترانزیستوری است که مزایایBJTوMOSFET را با هم دارد مثل : *امپدانس ورودی بالا مثل MOSFET که باعث می شود که با انرژی کمی به حالت وصل سوئیچ می گردد.

* افت ولتاژ و تلفات کم مانندBJT ؛ نظیر BJTها دارای ولتاژ حالت روشن (وصل) کوچکی است به عنوان مثال در وسیله ای با مقدار نامی 1000V ولتاژ حالت وصل (Von ) در حدود 2 الی 3 ولت است. اسامی پایه ها هم از روی همان اسامی قبلی انتخاب شده G ازMOSFET و E , C ازترانزیستورهایBJT. در نتیجه با این ترکیب ساده شما المانی را استفاده میکنید که دارای امپدانس بالای گیت و قابلیت تحمل ولتاژ بالا است. سرعت سوییچ کردن این نوع دارای محدودیت بوده بطور نمونه KHz 1 الی 50KHz که در کل بین دو نوع BJT و MOSFET قرار میگیرد. وبه خاطر امپدانس ورودی بسیار بالایی که دارد بسیار حساس می باشد و بیشتر در کوره های القایی برای تقویت دامنه ولتاژ استفاده می شود، و در کل مورد استفاده این نوع ترانزیستورها بیشتر برای راه اندازی المانهای توان بالا می باشد. مهمترین و تقریباً تنها کارایی IGBT سوئیچینگ جریانهای بالا می باشد. igbt ترانزیستور سریعی در عملکرد است زمان قطع و وصل در آن در حدود 1 میکروثانیه می باشد. چون که زمان بازیابی در این ترانزیستور خیلی کم است در نتیجه این ترانزیستور در فرکانسهای بالا عملکرد مناسبی دارد.

منبع : المیکرو

و مطلبی دیگر در سایت electrovolt.ir

سلف چیست ؟

 چهارشنبه ، ۱۳ اسفند ۱۳۹۳  محمد حمیدی  مفاهیم و تعاریف الکترونیکی

سلف چیست ؟

سلف ( inductor ) که به نام هایی مانند پیچه ( کویل Coil ) و راکتور ( reactor ) نیز شناخته می شود ، یک المان الکترونیکی 2 پایه پسیو ( غیر فعال ) است که در مقابل تغییرات جریان الکتریکی از خود مقاومت نشان می دهد . سلف دارای یک رسانا مانند سیم است که به صورت پیچه ( سیم پیچ ) درآمده است . هنگام عبور جریان از سلف ، انرژی به صورت میدان مغناطیسی موقت در کویل ( پیچه ) ذخیره می شود . هنگامی که جریان سلف تغییر می کند ، مقدار میدان مغناطیسی اطاف سلف نیز دچار تغییراتی می شود و این تغییرات باعث بوجود آمدن یک اختلاف پتانسیل در رسانا می شوند و باعث بوجود آمدن یک جریان در جهت مخالف تغییرات جریان بوجود آمده می گردد .

مشخصه هر سلف را با نام اندوکتانس می شناسند و واحد اندوکتانس هانری است و با حرف H نمایش داده می شود. اندوکتانس نسبت ولتاژ به نرخ تغییرات جریان می باشد. سلف یکی از 3 المان اصلی خطی و غیر فعال مداری است ( سلف – خازن – مقاومت ) . یکی از عوامل موثر در اندکتانس سلف ها جنس هسته سلف می باشد. هرچه هسته سلف نفوذپذیری مغناطیسی بیشتری داشته باشد اندوکتانس سلف بیشتر می شود. سلف ممکن است فاقد هسته باشد یا به عبارتی Air Core یا با هسته هوا باشد. برخی سلف ها نیز از موادی مانند فریت و آهن به عنوان هسته بهره می برند که باعث افزایش میدان مغناطیسی و در نهایت باعث افزایش اندوکتانس سلف می گردد.

سلف ها دارای کاربرد های گسترده ای در مدار های AC هستند. از سلف برای فیلتر کردن جریان متناوب ( AC ) و عبور جریان مستقیم ( DC ) و ساخت فیلتر های فرکانسی ، مدارات سوییچنگ ، مبدل های DC-DC، ساخت مدار های مخابراتی مانند رادیو اسفاده می شود. به طور کلی سلف ها در برابر جریان مستقیم ( DC ) مانند یک تکه سیم عمل می کنند . اما فرکانس های بالا را از خود عبور نمی دهند و برای هر سلفی با توجه به اندوکتانس فرکانس های قابل عبور ، متفاوت اند.

سلف را با نماد های زیر در مدار های االکترونیکی نمایش می دهند :

انواع مقاومت های الکترونیکی (الکتریکی)

انواع مقاومت های الکترونیکی

 دوشنبه ، ۲۸ اردیبهشت ۱۳۹۴  محمد حمیدی  مفاهیم و تعاریف الکترونیکی

به این نوشته رای دهید

انواع مقاومت های الکترونیکی

مقاومت ها یکی از عناصر پایه مداری در علم الکترونیک هستند و نقش اصلی آنها مقاومت در برابر عبور جریان است. مقدار مقاومت را با واحد اهم و با نشانه ( Ω ) نشان می دهند. مقدار مقاومت در حقیقت معکوس رسانایی ( G ) است ( G = 1/R ) . در یک مقاومت ایده آل مقدار مقاومت همواره ثابت است ، اما در دنیای واقعی مقدار مقاومت ها با توجه به دما و میزان جریان عبوری ممکن است دچار تغییراتی شود ، همین امر باعث می شود تا پارامتری به نام توان برای مقاومت مطرح شود که با واحد وات ( W ) اندازه گیری می شود. در حقیقت توان نامی ( nominal power rating ) باید همواره بیش از حداکثر توان مورد نیاز مقاومت تعیین شود ، که توان حداکثر را با استفاده از رابطه P max = R * I max^2 محاسبه نمود.

طبقه بندی انواع مقاومت : 

مقاومت ها را می توان بر اساس کاربرد و نوع ماده تشکیل دهنده طبقه بندی نمود ، در ابتدا مقاومت ها به دو دسته کلی مقاومت های ثابت ( Fixed Resistors ) ومقاومت های متغیر ( Variable Resistors ) تقسیم بندی می شوند.

مقاومت های ثابت Fixed Resistors : 

مقاومت های فیلم کربن : 

مقاومت های فیلم کربن در حقیقت پر استفاده ترین و ارزانترین نوع مقاومت است که کمتر کسی است که تا کنون این نوع مقاومت را ندیده باشد. این مقاومت ها اغلب دارای تلرانس ±۵ % هستند و معمولا در توان های ۱/۸ وات ، ۱/۴ وات و ۱/۲ وات در بازار یافت می شوند. این مقاومت ها  همانطور که در تصویر زیر مشخص است ، معمولا با پیچیده شدن یک لایه نازک کربنی دارای ناخالصی ( فیلم کربن ) به دور یک هسته سرامیکی ساخته می شوند و دو سر مقاومت به ۲ قطعه رسانا کلاهی شکل دارای پایه متصل می گردد که پایه های قطعه را تشکیل می دهد تا بتوان قطعه را بر روی برد لحیم نمود. در نهایت پوششی عایق روی مقاومت را می پوشاند و سپس کد های رنگی بر روی آن درج می شود.

مقاومت های فیلم فلز : 

مقاومت های فیلم فلز ( Metal Film Resistor ) از نظر شکل ساختمان مانند مقاومت های فیلم کربن هستند با این تفاوت که به جای فیلم کربن از فیلم فلز استفاده می شود. این نوع مقاومت ها زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که دقت بیشتری نیاز داشته باشیم. نیکل کروم یا نیکروم ( Ni-Cr ) معمولا به عنوان ماده اصلی در ساخت فیلم فلز ( Metal Film ) مورد استفاده قرار می گیرد. مقاومت های فیلم فلز با دقت های ۲% ، ۱% و ۰٫۵ % در بازار موجود هستند. این مقاومت ها دارای نویز کمی هستند و تاثیر دما بر روی آنها کم است و برای مدت زیادی با دقت بالا قابل استفاده هستند.

مقاومت های سیمی : 

مقاومت های Wire Wound یا مقاومت های سیمی یکی از انواع مقاومت های الکترونیکی هستند که با استفاده از سیم های فلزی دارای مقاومت ساخته می شوند. به علت اینکه مقدار مقاومت این مقاومت های به طول سیم پیچیده شده بستگی دارد ، با این روش می توان مقاومت هایی با مقادیر دقیق ساخت.

مقاومت های وات بالا ( High-Wattage ) را می توان با پیچیدن سیم های ضخیم ساخت . این نوع از مقاومت ها را نمی توان در مدار های فرکانس بالا استفاده نمود زیرا در صورت استفاده ، در فرکانس های بالا سیم پیچیده شده خاصیت سلفی پیدا خواهد نمود و باعث ایجاد اختلال در عملکرد مدار خواهد شد.

مقاومت آجری یا سرامیکی : 

مقاومت آجری نیز یکی از انواع مقاومت های سیمی است که مقاومت سیمی در داخل یک کاور سرامیکی قرار می گیرد و زیر این کاور های سرامیکی با نوع خاصی از سیمان پر می شود. این مقاومت ها از ۱ وات تا دهها وات در بازار موجود هستند. نکته ی حائز اهمیت در مورد این مقاومت ها اینست که این نوع مقاومت در هنگام کار می تواند تا حد زیادی گرم و یا داغ شود و در هنگام طراحی مدار باید محل مناسبی برای نصب این مقاومت ها در نظر گرفت.

مقاومت آرایه ای یا شبکه ای :

مقاومت آرایه ای که در سمت راست شکل زیر نمایش داده شده است در حقیقت شامل مجموعه ای از مقااومت ها است که در داخل یک پکیج قرار گرفته اند. علت این کار کاهش مصرف فضای مورد نیاز است. در قسمت سمت چپ شکل زیر ساختمان داخلی مقاومت آرایه ای به خوبی مشخص گردیده است. معمولا در اکثر مقاومت های آرایه ای پایه اول ( در شکل زیر با علامت دایره مشخص شده است ) ، پایه مشترک تمام مقاومت ها است ، از این نوع مقاومت ها می توان به سادگی برای پول آپ کردن یا پوش داون کردن ورودی و خروجی های منطقی بهره جست. همچنین در مدار هایی که نیاز به محدود کردن جریان تعدادی LED دارید می توانید از این مقاومت ها استفاده نمایید.

در اغلب مقاومت های آرایه ای یا شبکه ای ، اولین پایه ، پایه مشترک و سایر پایه ها هر یک یک مقاومت است اما نوع دیگری از این مقاومت ها تحت عنوان مقاومت های آرایه ای ۴S وجود دارد که هر ۲ پایه تشکیل یک مقاومت مجزا را می دهند و بر خلاف نوع معرفی شده دارای پایه مشترک نیستند.

مقاومت های متغیر Variable Resistors: 

پتانسیومتر ( Potentiometer ) : 

پتانسیومتر نوعی مقاومت است که بر خلاف مقاومت های رایج ، دارای ۳ پایه است.ساختمان یک پتانسیومتر به این صورت است که دو ترمینال در طرفین وجود دارد که در شکل بالا A و B نام گذاری شده اند ، بین این دو ترمینال یک المان دارای مقاومت مشخص وجود دارد که مقاومت آن برابر با مقدار درج شده روی پتانسیومتر است و مادامی که پتانسیومتر سالم باشد این مقدار ثابت خواهد ماند ( زمانی که شما یک پتانسیومتر ۱۰ کیلو خریداری می نمایید ، در حقیقت مقاومت بین این دو پایه تقریبا ۱۰ کیلو اهم خواهد بود ) پایه سوم که بین دو پایه دیگر قرار دارد و در شکل بالا W نامگذاری شده است ، دارای یک کنتاکت لغزنده است که بر روی المان مقاومتی که ترمینال های A و B را به هم وصل کرده است می لغزد. با تغییر مکان کنتاکت متحرک ، مقاومت پایه W نسبت به پایه A و پایه B تغییر می نماید.

پتانسیومتر ها از نظر کاربرد دارای انواع مختلفی هستند. نوعی از پتانسیومتر ها برای استفاده کاربر در مدار قرار داده می شوند مانند پتانسیومتر ولوم رادیو ( قطعه ای که در ایران به نام ولوم می شناسند ) و برخی برای استفاده سازندگان و تعمیرکاران است مانند برخی پتانسیومتر هایی که بر روی برد مدار چاپی و در داخل جعبه قرار گرفته است و یکبار توسط سازنده تنظیم می شود و از آن پس نباید مقدار آن تغییر کند.

اغلب پتانسیومتر ها دارای زاویه چرخش تقریبی ۳۰۰ درجه هستند اما نوعی از پتانسیومتر ها که برای دقت بیشتر به کار می روند مولتی ترن نامیده می شوند. مولتی ترن ها دارای زاویه چرخشی بیش از یک دور هستند که با توجه به مدل مولتی ترن بین ۲ دور الی ده ها دور متغیر است.

پتانسیومتر ها از نظر شکل نیز انواع مختلفی مانند پتانسیومتر ایستاده ، خوابیده ، تریمر دارند ، اما وجه تشابه همگی نحوه ی عملکرد آنهاست. برخی از پتانسیومتر ها نیز ممکن است دوبل باشند به این معنی که به جای ۳ پایه دارای ۶ پایه باشند . در اینگونه پتانسیومتر ها در حقیقت دو پتانسیومتر مجزا با یک محور مشترک در یک پکیج قرار گرفته اند و دلیل استفاده از این پتانسیومتر ها ، تغییر همزمان دو پتانسیومتر است مانند کم و زیاد کردن صدا در سیستم های استریو ( دو کانال ) .

مقاومت های وابسته : 

مقاومت های وابسته ، نوعی مقاومت متغیر هستند که همانند مقاومت های معمولی دارای ۲ پایه هستند ، اما مقاومت آنها معمولا با توجه به یکی از پارامتر های محیطی مانند دما ، رطوبت ، نور ، مغناطیس ، ولتاژ و … تغییر می کند.

مقاومت وابسته به نور ( Light Dependent Resistor ) یا LDR :

این مقاومت ها دارای ۲ صفحه فلزی جدا از هم هستند که بین این دو صفحه رسانا ، یک خط نازک از جنس کادمیوم سولفید وجود دارد ، با تابش نور به این ماده ، مقاومت بین دو صفحه رسانا کم می شود به گونه ای که در فضا های تاریک مقاومت این قطعه معمولا چند صد برابر مقاومت آن در فضا های پر نور است. از این مقاومت در ساخت فوتوسل ها یا به عنوان سنسور نور در برخی دستگاه ها استفاده می شود.

وریستور یا مقاومت وابسته به ولتاژ ( Voltage Dependent Resistor ) یا VDR:

وریستور یک نوع مقاومت حساس به ولتاژ است. ولتاژ و مقدار مقاومت در وریستور با هم رابطه ی عکس دارند بدین صورت که با افزایش ولتاژ دو سر قطعه ، مقاومت آن کاهش می یابد البته رفتار این قطعه خطی نیست و در قسمت هایی از نمودار در حالی که ولتاژ افزایش پیدا می کند ، جریان ثابت باقی خواهد ماند. وریستور فاقد پلاریته است و می توان از آن در مدار های AC نیز استفاده نمود. از وریستور برای محافظت از مدار در برابر اور ولتاژ های ( Over Voltage ) زودگذر ناخواسته استفاده می شود. یکی از اور ولتاژ های زود گذر ، تخلیه الکتریسیته ی ساکن است ، وریستور می تواند به خوبی جریان های گذرا ( Transient ) را از خود عبور دهد بی آن که خود دچار آسیبی شود. وریستور ها دارای ولتاژ های فعال سازی ( Triger ) متفاوت هستند و انتخاب وریستور با ولتاژ تریگر مناسب ، می تواند مدار ما را در برابر برخی ولتاژ های ناخواسته محافظت نماید. از وریستور در برق قدرت و پست های نیروگاهی نیز برای حفاظت شبکه استفاده می کنند.

مقاومت وابسته به حرارت یا ترمیستور Thermistor :

ترمیستور نیز نوعی مقاومت وابسته است که مقدار مقاومت آن با توجه به تغییرات دما ، تغییر می کند. ترمیستور ها دارای دو نوع PTC و NTC هستند.

PTC به معنی ضریب دمای مثبت ( Positive Temperature Coefficient ) می باشد و به معنی اینست که مقاومت این قطعه با افزایش دما ، افزایش می یابد.

NTC بر خلاف PTC دارای ضریب دمای منفی ( Negative Temperature Coefficient )  می باشد ، در این المان با افزایش دما ، مقاومت NTC کاهش می یابد.

در جدول زیر رابطه مقاومت بر حسب دما را در NTC و PTC به صورت تقریبی مشاهده می نمایید.

رسپبری پای چیست ؟

 جمعه ، ۱ خرداد ۱۳۹۴  محمد حمیدی  مفاهیم و تعاریف الکترونیکی, معرفی قطعات

رسپبری پای چیست ؟

رسپبری پای یا رزبری پای یک کامپیوتر ارزان قیمت و هم اندازه یک کارت عابر بانک است که می تواند به مانیتور ها و تلویزیون متصل شود و همچنین می توان کیبورد و ماوس معمولی را نیز به آن متصل نمود. رسپبری پای یک دستگاه کوچک با توانایی های بالاست که افراد علاقه مند به کامپیوتر ها از هر سنی می توانند از آن استفاده کنند و لذت ببرند. همچنین می توان از رسپبری پای برای یادگیری چگونگی نوشتن یک برنامه برای کامپیوتر ها به زبان های مختلف مانند پایتون و اسکرچ استفاده نمود. رسپبری پای می تواند هر کاری که یک کامپیوتر دسکتاپ می تواند انجام دهد از مرور صفحات وب و پخش آهنگ و فیلم های HD گرفته تا نرم افزار های صفحه گسترده ، پردازش متن و تصویر و اجرای بازی را برای شما انجام دهد.

اما رسپبری پای قابلیت منحصر به فرد دیگری نیز دارد. رزبری پای می تواند به سادگی به دستگاه های الکترونیکی دیگر متصل شود و با آنها در تعامل باشد و به تبادل اطلاعات با آنها بپردازد. طراحان سیستم های دیجیتال از رسپبری پای برای طراحی دستگاه های مختلفی از پروژه های کوچک گرفته تا پروژه های بزرگ استفاده می کنند.

تیم رسپبری پای امیدوارند کودکان و نوجوانان با استفاده از رسپبری پای ، نحوه ی برنامه نویسی را بیاموزند و روش عملکرد کامپیوتر ها را درک کنند.

رسپبری پای توسط بنیاد خیریه رسپبری پای ( Raspberry Pi Foundation ) در کشور انگلستان و با هدف توسعه دانش کامپیوتر در میان دانش آموزان ساخته شده است اما کاربرد رسپبری پای تنها به موارد آموزشی محدود نمی شود و تا کنون پروژه های تجاری بسیاری با این دستگاه کار آمد به انجام رسیده است.

برد های رزبری پای تا کنون ۲ سری کلی به نام های Raspberry Pi 1 و Raspberry Pi 2 داشته و چندین مدل فرعی نیز وجود دارد که در امکانات با یکدیگر تفاوت های جزئی دارند.

برای مشاهده اطلاعات بیشتر در مورد رسپبری پای می توانید اینجا کلیک نمایید.

پروژه های مرتبط

معرفی رسپری پای زیرو، مینی کامپیوتر 5 دلاری با قدرت لپ تاپ های یک دهه پیش…

 

دانلود کتاب 200 صفحه ای پروژه های رسپری پای بصورت رایگان

آشنایی با منبع تغذیه سوئیچینگ

منبع تغذیه سوئیچینگ چیست؟

 یکشنبه ، ۲۰ دی ۱۳۹۴  مازیار قنبری نژاد  مفاهیم و تعاریف الکترونیکی, منابع تغذیه سوئیچینگ SMPS

منبع تغذیه سوئیچینگ چیست؟

در دنیای الکترونیک امروزی هر سیستم یا مدار الکترونیکی نیاز به یک منبع تغذیه دارد که دارای خصوصیاتی مانند راندمان بالا، توان اتلافی پایین، سطح ولتاژ یا جریان کنترل شده و دقیق و ابعاد فیزیکی پایین و … باشد. خصوصیاتی که ترانس های سیم پیچ دار سنتی فاقد آن هستند. راه حل استفاده از منابع تغذیه سوییچینگ ( Switch Mode Power Supply:SMPS ) است. در این نوع منابع تغذیه, تغییر توان الکتریکی از طریق تغییر سطح ولتاژ و یا تبدیل AC به DC،DC به DC و DC به AC و یا AC به AC میسر می شود.

یکی از ساده ترین انواع منابع تغذیه، رگولاتورهای خطی(Linear Regulator) هستند. سیستم کلی این رگولاتورها با استفاده از یک ترانزیستور و یک سیستم کنترلی برای تثبیت ولتاز خروجی قابل پیاده سازی است. ترانزیستور در حالت خطی کار میکند در نتیجه این حالت خطی باعث اتلاف توان ورودی می شود. برای مثال در شکل زیر در صورتی که ولتاژ ورودی 100 ولت باشد و مصرف کننده بخواهد در ولتاژ 50 ولت 10 آمپر مصرف کند، باید این رگولاتور 500 وات توان اتلاف کند تا بتواند برای مصرف کننده ولتاژ رگوله شده را تامین کند. این مقدار توان اتلاف شده باید با یک سیستم انتقال گرمای بسیار قدرتمند و با اشغال فضای زیاد، دفع شود. در ضمن این رگولاتور تنها دارای %50 بازدهی است و رگولاتورهای خطی نیز بطور کل دارای راندمان بالایی نیستند.

یک منبع تغذیه سوئیچینگ که اصول کارکرد آن باز یا بسته شدن یک سوئیچ الکترونیکی است می تواند به صورت تئوری %100 بازدهی داشته باشد و در عمل نیز می تواند تا حدود %97 راندمان داشته باشد. یک منبع تغذیه سوییچینگ شامل قطعاتی مانند سلف، خازن و سوییچ می شود و تنها انرژی را در خود ذخیره و یا انتقال می دهند و شامل اجزای مقاومتی که انرژی را بصورت گرما اتلاف می کنند نمی شود. یک سوئیچ الکترونیکی می تواند یک دیود، ترانزیستور bipolar، ماسفت و یا IGBT باشد که در ناحیه غیر خطی کار میکنند.  این نوع سوئیچ ها می توانند در حالت بسته بودن با اختلاف ولتاژ نزدیک به صفر جریان را عبور دهند یا در حالت باز بودن هیچ جریانی را از خود عبور ندهند. در هر دو حالت بر خلاف کارکرد یک رگولاتور خطی سوئیچ ها هیچ توانی را تلف نمی کنند. مانند شکل 2 ولتاژ خروجی دارای فرکانس های بالا و بی شماری است(با اصطلاح هارمونیک های زیادی دارد). به منظور فیلتر کردن چنین ولتاژ خروجی از یک فیلتر پایین گذر استفاده می کنیم تا بتوانیم یک مقدار DC با تغییرات خیلی کم به مصرف کننده بدهیم. با افزایش فرکانس سوئیچینگ می توانیم مقادیر سلف و خازن فیلتر پایین گذر را کاهش دهیم این کار باعث کوچک تر شدن قطعات می شود.

ایده منابع سوئیچینگ اختراع جدیدی نیست اما طی مدت زمانی این منابع دارای مزیت های فراوانی مانند افزایش راندمان و کاهش قیمت قطعات شده اند و در وسایل الکترونیکی مانند منابع تغذیه کامپیوتر ها ، مدار های تامین کننده ولتاژ DC تنظیم شده برای پردازنده ها در مادربردها ، موبایل ها ، سیستم های تبدیل ولتاژ پنل های خورشیدی به نام اینورتر ، شارژر ها و آداپتور های سوئیچینگ و … از این منابع استفاده شده است.

تصویر یک منبع تغذیه سوئیچینگ

در مقایسه رگولاتور های سوئیچینگ و خطی به این موارد خواهیم رسید:

1- بازدهی : بدون شک در دنیای امروزی نیاز ما به انرژی زیاد شده است و در نتیجه باید مدیریت بهتری روی مصرف انرژی الکتریکی داشته باشیم، پس اگر بخواهیم در طراحی مدار میزان مصرف انرژی را مد نظر قرار دهیم ،باید در مدارمان جایی برای منبع تغذیه سوئیچینگ در نظر داشته باشیم.

2- اندازه مدار : برای تبدیل ولتاژ 12 ولت DC به 5 ولت DC با جریان حداکثر 1 آمپر می توان از یک رگولاتور خطی استفاده کنیم. اما برای مثال اگر بخواهیم برق شهر که دارای ولتاژ 220 ولت AC هست را به 5 ولت DC تبدیل کنیم ابتدا به یک ترانس با وزن و حجم نسبتا زیاد و سپس یک یکسو ساز و خازن ظرفیت بالا نیاز داریم. روی هم رفته این مدار فضای زیادی را اشغال می کند ولی با طراحی یک منبع تغذیه سوئیچینگ با همین مشخصات در یک فضای حداکثر 2 در 3 سانتیمتر با وزن بسیار کمتر قابل پیاده سازی است. مانند اکثر شارژر های گوشی های موبایل که از منابع تغذیه سوییچینگ بهره می برند.

3- قیمت قطعات : یک رگولاتور 5 ولت 1 آمپر مانند 7805 دارای قیمت متوسط 300 تومان در زمان تهیه این مطلب است اما یک منبع تبدیل DC به DC سوئیچینگ با خروجی 5 ولت و جریان حداکثر 3 آمپر قیمتی در حدود 3 تا 5 هزار تومان دارد. اما اگر بخواهیم از یک ترانسفورمر برای تبدیل AC به DC استفاده کنیم ترانسفورمر به تنهایی قیمتی بالای 10 هزار تومان را داراست.

4- تداخل فرکانسی : بر خلاف رگولاتور های خطی، رگولاتور های سوئیچینگ به دلیل فرکانس سوئیچینگ می تواند هارمونیک های زیادی را به وجود آورد و باعث تداخل فرکانسی شود. اگر یک مدار حساس به تداخل فرکانسی دارید بهتر است از یک رگولاتور خطی استفاده کنید. اما اگر این رگولاتور نیاز مداری شما را بر طرف نکند بهتر است برای مدار منبع تغذیه سوئیچینگ خود فیلتر های مناسب و باید ملاحظات High Speed PCB Design در نظر گرفت تا سطح نویز و هارمونیک های مدار کاهش یاید.

در یک منبع سوییچینگ باید اصول طراحی این نوع مدارات را هم در نظر گرفت.مورد دیگر هم اگر قطعات الکترونیکی مورد نظرتان دارای کیفیت و مناسب چنین طراحی هایی نباشند،ممکن است مدار سوئیچینگ شما به مشکلاتی مانند نویز و اختلال فرکانسی بالا و راندمان کم مواجه شود. در قسمت های بعد به کاربرد ها و توپولوژی های مختلف خواهیم پرداخت.