Nguồn switching là gì ? Tại sao được gọi là bộ nguồn chuyển mạch

Nguồn điện chuyển mạch là các bộ chuyển đổi nguồn điện hiệu quả chuyển đổi điện áp đầu vào AC hoặc DC thành điện áp đầu ra mong muốn. Trong bài đăng blog này, chúng ta sẽ thảo luận về nguồn điện chuyển mạch là gì, chúng hoạt động như thế nào, khi nào bạn nên sử dụng chúng và ai sản xuất các nguồn điện tốt nhất cho ứng dụng của bạn.

Từ việc hiểu cách chúng hoạt động và các thành phần chúng chứa đến việc tìm hiểu về thiết kế mô-đun và các sản phẩm được liệt kê UL so với các sản phẩm được công nhận UL – chúng tôi có tất cả thông tin bạn cần để đưa ra quyết định sáng suốt khi chọn nguồn điện chuyển mạch!

Nguồn switching là gì ?

Nguồn điện chuyển mạch hay gọi với cái tên thân thuộc là Nguồn switching hoặc SMPS, là một trong những thiết bị nguồn điện tiết kiệm năng lượng nhất trên thị trường ngày nay. Chúng được sử dụng phổ biến trong các thiết bị điện tử cá nhân và cũng ngày càng trở nên phổ biến để cung cấp điện cho thiết bị công nghiệp.

Không giống như nguồn điện tuyến tính, điều chỉnh điện áp bằng cách sử dụng vòng điều khiển tán năng lượng dưới dạng nhiệt trong một thiết bị như điện trở, nguồn điện chuyển mạch sử dụng chuyển mạch tần số cao của một mạch điện tử để đạt được sự điều chỉnh điện áp tương tự mà không cần tiêu hao bất kỳ năng lượng nào. Điều này khiến chúng hiệu quả hơn nhiều so với các loại nguồn điện điện áp tuyến tính.

Nguồn điện chuyển mạch đã đi một chặng đường dài kể từ khi được phát minh vào những năm 1950. Nhờ công nghệ không ngừng phát triển, các nguồn điện chuyển mạch hiện đại ngày nay đáng tin cậy, hiệu quả và an toàn hơn bao giờ hết.

Các nguồn điện chuyển mạch hiện đại ngày nay có khả năng tạo ra một loạt điện áp khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng. Chúng cũng có thể được tùy chỉnh với các tính năng như bảo vệ quá điện áp để ngăn chặn bất kỳ hư hỏng nào do đỉnh điện áp hoặc dòng cảm ứng, từ đó tăng thêm độ tin cậy và an toàn.

Một điều bạn sẽ thấy thường xuyên ở đây là từ “mô-đun”. Nhưng mô-đun có nghĩa là gì trên nguồn điện? Nguồn điện mô-đun là những nguồn điện sử dụng các thành phần có thể thay thế để đạt được điện áp đầu ra mong muốn. Điều này khiến chúng linh hoạt hơn nhiều so với các nguồn điện chuyển mạch thông thường, cho phép chúng được sử dụng trong phạm vi ứng dụng rộng hơn. Nguồn điện mô-đun cũng dễ sửa chữa hoặc nâng cấp hơn nhiều so với các nguồn điện chuyển mạch thông thường.

Nếu được thiết kế tốt, một nguồn điện chuyển mạch sẽ có tuổi thọ lâu hơn các loại nguồn điện khác, giúp giảm chi phí sở hữu theo thời gian. Vì vậy, chúng được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành và ứng dụng như thiết bị y tế, thiết bị gia dụng và điện tử, hệ thống viễn thông, hệ thống chiếu sáng tiết kiệm năng lượng và nhiều hơn nữa. Bây giờ, hãy giải thích cách nguồn điện chuyển mạch hoạt động chi tiết.

Nguồn điện chuyển mạch hoạt động như thế nào?

Vậy nguồn điện chuyển mạch hoạt động như thế nào? Hiểu cách nguồn điện chuyển mạch hoạt động có thể hơi khó đối với những người không quen thuộc với điện tử, vì vậy chúng tôi sẽ giải thích cho bạn một cách dễ hiểu.

Điện cho sử dụng tại nhà thường được cung cấp bởi công ty điện lực dưới dạng AC (dòng điện xoay chiều). Điều này là vì điện AC có thể dễ dàng truyền đi trên những khoảng cách dài với tổn thất tối thiểu.

Khi điện đến nhà bạn, nó phải được chuyển đổi thành DC (dòng điện một chiều) để có thể được sử dụng bởi thiết bị của bạn. Đây là nơi nguồn điện chuyển mạch đóng vai trò vì nó có thể lấy dòng điện AC và chuyển đổi thành dòng điện DC. Tìm hiểu thêm trong hướng dẫn của chúng tôi về điện AC hoặc DC trong nhà, nguồn điện AC so với DC và nguồn điện AC DC là gì.

Các thành phần chính của nguồn điện chuyển mạch thường là bộ chỉnh lưu và biến áp, nhưng chúng cũng có thể bao gồm bộ điều chỉnh và các mạch phụ trợ khác như bộ lọc hoặc cuộn cảm. Bộ chỉnh lưu chuyển đổi dòng điện AC từ công ty điện lực của bạn thành dòng điện DC để có thể được sử dụng bởi thiết bị bạn đang cấp nguồn.

Sau đó, biến áp sẽ hạ điện áp xuống mức thích hợp cần thiết cho thiết bị của bạn trước khi toàn bộ mạch được bật và tắt với tốc độ rất cao (ít nhất 10 lần trên giây) để duy trì điện áp đầu ra ổn định cho đến khi đầu vào dòng điện thay đổi một lần nữa.

Loại công nghệ này đã có từ những năm 1950 và tiếp tục được hoàn thiện với các công nghệ mới được giới thiệu liên tục để làm cho các loại thiết bị này hiệu quả hơn nữa để bạn có thể tiết kiệm tiền trên hóa đơn tiền điện nhưng vẫn có quyền truy cập các nguồn năng lượng chất lượng, ổn định cho nhu cầu của mình.

Tại sao SMPS được gọi là nguồn điện chuyển mạch?

Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều được chỉnh lưu sóng toàn phần bởi một mạch cầu diode để tạo ra một điện áp cao được lưu trữ trên một tụ điện. Chúng ta không cần một điện áp cao như vậy để vận hành các thiết bị điện tử của mình. Thông thường, chúng ta cần chuyển đổi điện áp cao này (150-350VDC) thành 12V hoặc 5V. Làm thế nào để làm điều đó?

Bằng cách xả điện áp cao trên tụ điện vào cuộn sơ cấp của một biến áp và có tỷ số vòng cuốn thích hợp với cuộn thứ cấp để bạn có thể tạo ra điện áp thấp hơn mà bạn cần. Như đã biết, bạn chỉ cần xả tụ điện trong một khoảng thời gian rất ngắn và sau đó dừng quá trình xả. Bạn có thể làm điều này định kỳ, bật trong một thời gian ngắn rồi tắt trong một thời gian ngắn với một công tắc điện tử và lặp đi lặp lại. Tốc độ lặp lại này là tần số mà bạn đang bật và tắt quá trình xả. Để làm cho biến áp nhỏ gọn, chúng ta sử dụng tần số chuyển mạch cao. Giả sử chúng ta bật và tắt quá trình xả với tốc độ 100kHz. Chu kỳ đầy đủ mất 10us (micro-giây). Như đã biết, thời gian ‘bật’ thực tế có thể là 2us. Điều đó có nghĩa là thời gian ‘tắt’ là 8us. Thời gian ‘bật’ có thể thay đổi để điều chỉnh điện áp đầu ra khi tải DC yêu cầu, đầu ra cho yêu cầu 12V hoặc 5V.

Tất cả điều này được điều khiển bởi một mạch điều chỉnh thời gian ‘bật’ để duy trì điện áp đầu ra. Vì điều này được thực hiện bằng cách chuyển mạch quá trình xả của tụ điện áp cao qua biến áp, nên nó được gọi là Nguồn điện chuyển mạch.

Khi nào bạn nên sử dụng nguồn điện chuyển mạch?

Vậy là bạn đã hiểu khái niệm nguồn điện chuyển mạch hoạt động như thế nào, nhưng khi nào bạn nên sử dụng nó?

Khi quyết định có nên sử dụng nguồn điện chuyển mạch hay không, có nhiều yếu tố cần xem xét. Nguồn điện chuyển mạch là một loại nguồn điện hiệu quả và đáng tin cậy cao trong việc cung cấp năng lượng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Đây là một số lý do chính tại sao bạn nên xem xét sử dụng nguồn điện chuyển mạch:

• Nguồn năng lượng đáng tin cậy: Nguồn điện chuyển mạch cung cấp một nguồn năng lượng an toàn và hiệu quả, lý tưởng để cấp nguồn cho các ứng dụng nhạy cảm như thiết bị y tế, thiết bị gia dụng, hệ thống viễn thông hoặc hệ thống chiếu sáng tiết kiệm năng lượng.
• Giải pháp tiết kiệm năng lượng: Nguồn điện chuyển mạch cung cấp một giải pháp tiết kiệm năng lượng có thể được tùy chỉnh với các tính năng như bảo vệ quá điện áp, cho phép bạn tận dụng tối đa hệ thống của mình và giảm hóa đơn tiền điện tổng thể.
• Nhiều tùy chọn điện áp: Đối với các ứng dụng yêu cầu nhiều tùy chọn điện áp khác nhau với đầu ra ổn định, nguồn điện chuyển mạch là lựa chọn lý tưởng. Chúng có thể xử lý các dao động và thay đổi tải trọng thường xuyên mà không ảnh hưởng đến mức hiệu suất.
• Tuổi thọ lâu dài: So với các loại nguồn điện khác, nguồn điện chuyển mạch có tuổi thọ lâu hơn và thường cần ít bảo trì hơn trong suốt vòng đời của chúng. Điều này khiến chúng hiệu quả về chi phí trong dài hạn. Hãy nhớ rằng tuổi thọ của nguồn điện phụ thuộc vào chất lượng của các thành phần và thiết kế nguồn điện.
• Lắp đặt và bảo trì dễ dàng: Lắp đặt và bảo trì nguồn điện chuyển mạch tương đối đơn giản – tất cả những gì bạn cần là kiến thức cơ bản về đi dây điện và các thành phần, cùng với khả năng cơ khí để lắp ráp tất cả lại với nhau. Hơn nữa, một số nhà cung cấp cũng cung cấp dịch vụ bảo trì kỹ thuật để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống của bạn.