Mahalagang Pagkakaiba – SMPS vs Linear Power Supply
Karamihan sa mga electronic at electrical device ay nangangailangan ng DC boltahe upang gumana. Ang mga device na ito, lalo na ang mga electronic device na may integrated circuits, ay dapat bigyan ng maaasahang, distortion-less DC boltahe para gumana ang mga ito nang walang malfunctioning o burning. Ang layunin ng isang DC power supply ay upang magbigay ng malinis na DC boltahe sa mga aparatong ito. Ang mga supply ng kuryente ng DC ay ikinategorya sa linear at switched-mode, na kung saan ay ang mga topologies na kasangkot upang gawing makinis na DC ang supply ng AC mains. Gumagamit ang linear power supply ng transpormer upang direktang ibaba ang boltahe ng AC mains sa nais na antas habang ang SMPS ay nagko-convert ng AC sa DC gamit ang switching device na tumutulong upang makakuha ng average na halaga ng nais na antas ng boltahe. Ito ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng SMPS at linear power supply.
Ano ang Linear Power Supply?
Sa isang linear na supply ng kuryente, ang boltahe ng AC ng mains ay direktang kino-convert sa mas mababang boltahe sa pamamagitan ng isang step-down na transformer. Ang transpormer na ito ay kailangang humawak ng malaking kapangyarihan dahil ito ay gumagana sa AC mains frequency 50/60Hz. Samakatuwid, ang transformer na ito ay malaki at malaki, na ginagawang mabigat at malaki ang power supply.
Stepped-down na boltahe ay itinatama at sinasala upang makuha ang DC boltahe na kinakailangan para sa output. Dahil ang boltahe sa antas na ito ay napapailalim sa iba-iba depende sa mga pagbaluktot ng input boltahe, isang regulasyon ng boltahe ay ginagawa bago ang output. Ang boltahe regulator sa isang linear power supply ay isang linear regulator, na kung saan ay karaniwang isang semiconductor device na gumaganap bilang isang variable risistor. Ang halaga ng output resistance ay nagbabago sa kinakailangan ng output power, na ginagawang pare-pareho ang output boltahe. Kaya, ang boltahe regulator ay nagpapatakbo bilang isang power dissipating device. Kadalasan, pinapawi nito ang labis na kapangyarihan upang gawing pare-pareho ang boltahe. Samakatuwid, ang regulator ng boltahe ay dapat magkaroon ng malalaking heat sink. Bilang resulta, ang mga linear na supply ng kuryente ay nagiging mas mabigat. Higit pa rito, bilang resulta ng pagkawala ng kuryente ng regulator ng boltahe bilang init, bumaba ang kahusayan ng linear power supply ng halos 60%.
Gayunpaman, ang mga linear na power supply ay hindi gumagawa ng ingay sa kuryente sa output boltahe. Nagbibigay ito ng paghihiwalay sa pagitan ng output at input dahil sa transpormer. Samakatuwid, ginagamit ang mga linear na power supply para sa mga high-frequency na application gaya ng mga radio frequency device, audio application, laboratory test na nangangailangan ng walang ingay na supply, pagpoproseso ng signal, at amplifier.
Figure 01: Power Supply na may Linear Voltage Regulator
Ano ang SMPS?
Gumagana ang SMPS (switched-mode power supply) sa isang switching transistor device. Sa una, ang AC input ay na-convert sa DC boltahe sa pamamagitan ng isang rectifier, nang hindi binabawasan ang boltahe, hindi katulad sa isang linear power supply. Pagkatapos ang DC boltahe ay sumasailalim sa isang high-frequency switching, karaniwang sa pamamagitan ng isang MOSFET transistor. Iyon ay, ang boltahe sa pamamagitan ng MOSFET ay naka-on at naka-off sa pamamagitan ng MOSFET Gate signal, karaniwang isang pulse-width-modulated signal na humigit-kumulang 50 kHz (chopper/inverter block). Pagkatapos ng pagpuputol na ito, ang waveform ay nagiging isang pulsated-DC signal. Pagkatapos nito, ang isang step-down na transpormer ay ginagamit upang bawasan ang boltahe ng high-frequency pulsated DC signal sa nais na antas. Panghuli, isang output rectifier at isang filter ang ginagamit upang ibalik ang output DC boltahe.
Figure 02: Block Diagram ng isang SMPS
Ang regulasyon ng boltahe sa SMPS ay ginagawa sa pamamagitan ng feedback circuit na sumusubaybay sa output voltage. Kung mataas ang power requirement ng load, malamang na tumaas ang output voltage. Ang pagtaas na ito ay nakita ng regulator feedback circuit at ginagamit upang kontrolin ang on-to-off na ratio ng PWM signal. Kaya, nagbabago ang average na boltahe ng signal. Bilang resulta, ang output boltahe ay kinokontrol upang manatiling pare-pareho.
Ang step-down na transformer na ginagamit sa SMPS ay gumagana sa mataas na dalas; kaya, ang dami at bigat ng transpormer ay mas mababa kaysa sa isang linear na supply ng kuryente. Nagiging pangunahing dahilan ito para maging mas maliit at mas magaan ang isang SMPS kaysa sa linear type nitong katapat. Bukod dito, ang regulasyon ng boltahe ay ginagawa nang hindi nawawala ang labis na kapangyarihan bilang Ohmic-pagkawala o init. Ang kahusayan ng SMPS ay umaabot ng hanggang 85-90%.
Kasabay nito, ang isang SMPS ay bumubuo ng high-frequency na ingay dahil sa pagpapatakbo ng paglipat ng MOSFET. Ang ingay na ito ay maaaring maipakita sa boltahe ng output; gayunpaman, sa ilang mga advanced at mamahaling modelo, ang ingay ng output na ito ay pinapagaan sa ilang lawak. Higit pa rito, ang paglipat ay lumilikha din ng electromagnetic at radio frequency interference. Samakatuwid, kinakailangang gumamit ng RF shielding at EMI filter sa mga SMPS. Samakatuwid, ang SMPS ay hindi angkop na audio at radio frequency application. Ang mga kagamitang hindi gaanong sensitibo sa ingay gaya ng mga charger ng mobile phone, DC motor, mga high power na application, atbp. ay maaaring gamitin sa mga SMPS. Ito ay mas magaan at mas maliit na disenyo na ginagawang maginhawang gamitin bilang mga portable na device din.
Ano ang pagkakaiba ng SMPS at Linear Power Supply?
SMPS vs Linear Power Supply |
|
| Direktang itinatama ng SMPS ang mains AC nang hindi binabawasan ang boltahe. Pagkatapos ang na-convert na DC ay inililipat sa mataas na dalas para sa isang mas maliit na transpormer upang bawasan ito sa nais na antas ng boltahe. Panghuli, ang high-frequency na AC signal ay itinatama sa DC output voltage. | Linear power supply ay binabawasan ang boltahe sa nais na halaga sa simula sa pamamagitan ng mas malaking transpormer. Pagkatapos nito, itinatama at sinasala ang AC para maging DC boltahe ang output. |
| Regulasyon ng Boltahe | |
| Ang regulasyon ng boltahe ay ginagawa sa pamamagitan ng pagkontrol sa dalas ng paglipat. Ang output voltage ay sinusubaybayan ng feedback circuit at ang variation ng boltahe ay ginagamit para sa frequency control. | Ang naayos at na-filter na boltahe ng DC ay sumasailalim sa isang output resistance ng isang boltahe divider upang gawin ang output boltahe. Ang resistensyang ito ay nakokontrol ng isang feedback circuit na sumusubaybay sa pagkakaiba-iba ng boltahe ng output. |
| Kahusayan | |
| Ang pagbuo ng init sa SMPS ay medyo mababa dahil gumagana ang switching transistor sa mga rehiyon ng cut-off at gutom. Ang maliit na sukat ng output transpormer ay ginagawang maliit din ang pagkawala ng init. Samakatuwid, ang kahusayan ay mas mataas (85-90%). | Ang labis na kapangyarihan ay nawawala bilang init upang gawing pare-pareho ang boltahe sa isang linear na supply ng kuryente. Bukod dito, ang input transpormer ay mas bulkier; kaya, ang pagkalugi ng transpormer ay mas mataas. Samakatuwid, ang kahusayan ng isang linear power supply ay kasing baba ng 60%. |
| Build | |
| Ang laki ng transformer ng isang SMPS ay hindi kailangang malaki dahil gumagana ito sa high-frequency. Samakatuwid, ang bigat ng transpormer ay magiging mas mababa din. Bilang resulta, ang laki, gayundin ang bigat ng isang SMPS ay mas mababa kaysa sa isang linear na power supply. | Mas marami ang mga linear na power supply dahil kailangang malaki ang input transformer dahil sa mababang frequency na pinapatakbo nito. Dahil mas maraming init ang nabubuo sa isang voltage regulator, dapat ding gamitin ang mga heat sink. |
| Mga Distortion ng Ingay at Boltahe | |
| Ang SMPS ay bumubuo ng high-frequency na ingay dahil sa paglipat. Ito ay pumasa sa output boltahe, pati na rin sa input mains minsan. Ang harmonic distortion sa mains power ay maaari ding posible sa SMPS. | Linear power supply ay hindi gumagawa ng ingay sa output boltahe. Ang Harmonic distortion ay mas mababa kaysa sa mga SMPS. |
| Application | |
| Maaaring gamitin ang SMPS bilang mga portable na device dahil sa maliit na build. Ngunit dahil nagdudulot ito ng high-frequency na ingay, hindi magagamit ang mga SMPS para sa mga application na sensitibo sa ingay gaya ng RF at mga audio application. | Ang mga linear na power supply ay mas malaki at hindi magagamit para sa mga portable na device. Dahil hindi sila gumagawa ng ingay at malinis din ang output boltahe, ginagamit ang mga ito sa karamihan ng mga electrical at electronic na pagsusuri sa mga laboratoryo. |
Buod – SMPS vs Linear Power Supply
Ang SMPS at Linear power supply ay dalawang uri ng DC power supply na ginagamit. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng SMPS at linear power supply ay ang mga topologies na ginagamit para sa regulasyon ng boltahe at pagbaba ng boltahe. Habang ang linear power supply ay nagko-convert ng AC sa mababang boltahe sa simula, ang SMPS ay unang nagwawasto at nagsasala sa mains AC at pagkatapos ay lumipat sa isang high-frequency na AC bago bumaba. Dahil tumataas ang bigat at laki ng transpormer habang bumababa ang dalas ng pagpapatakbo, ang input transpormer ng linear power supply ay mas mabigat at mas malaki hindi katulad sa SMPS. Bilang karagdagan, dahil ang regulasyon ng boltahe ay ginagawa sa pagwawaldas ng init sa pamamagitan ng mga resistensya, ang mga linear na power supply ay dapat magkaroon ng mga heat sink na nagpapabigat sa kanila. Kinokontrol ng regulator ng SMPS ang dalas ng paglipat upang kontrolin ang boltahe ng output. Samakatuwid, ang SMPS ay mas maliit sa laki at mas magaan ang timbang. Dahil mas mababa ang heat generation sa SMPS, mas mataas din ang kanilang kahusayan.
I-download ang PDF Version ng SMPS vs Linear Power Supply
Maaari mong i-download ang PDF na bersyon ng artikulong ito at gamitin ito para sa mga offline na layunin ayon sa mga tala sa pagsipi. Paki-download ang bersyon ng PDF dito Pagkakaiba sa pagitan ng SMPS at Linear Power Supply.
