Der Unterschied zwischen Schaltnetzteil und linear geregelter Stromversorgung
Was ist ein Schaltnetzteil?
Der englische Name Switch Mode Power Supply, kurz SMPS, ist eine Stromversorgungseinheit (PSU), die eine Art Schaltgerät verwendet, um Strom von der Quelle zur Last zu übertragen. Normalerweise kann es Wechselstrom oder Gleichstrom sein, aber die Last ist Gleichstrom.
Die häufigste Anwendung für ein Schaltnetzteil ist ein Netzteil für einen Computer und hat sich aufgrund seines hohen Wirkungsgrads, seiner geringen Kosten und seiner hohen Leistungsdichte zum Standardtyp der Stromversorgung für elektronische Geräte entwickelt.
Struktureinheiten
Ein Schaltnetzteil ist ein geregeltes Netzteil, das einen Hochfrequenz-Schaltregler verwendet, um die Leistung effizient umzuwandeln und den Ausgang zu regeln.
Ein Schaltregler ist wiederum ein Transistor (wie ein Leistungs-MOSFET), genau wie ein Linearregler, aber der Unterschied besteht darin, dass der Durchgangstransistor in einem SMPS nicht ständig in der Sättigung oder vollständig eingeschaltet bleibt, sondern vollständig eingeschaltet ist und zwischen vollständig ausgeschaltetem Zustand umschaltet Zustand und einer sehr hohen Frequenz, daher der Name Schaltnetzteil.
Da die durchschnittliche Zeit, die das Schaltelement (dh der Transistor) aktiv ist, kürzer ist, ist die Energiemenge, die als Wärme verschwendet oder abgeführt wird, im Vergleich zu einer linear geregelten Versorgung sehr gering. Dies wiederum führt zu einem hocheffizienten Betrieb des SMPS, da der Spannungsabfall am Durchgangstransistor (oder Schaltelement) sehr gering ist.
Hauptvorteil
Die meisten elektronischen Gleichstromlasten wie Mikroprozessoren, Mikrocontroller, LEDs, Transistoren, Chips, Motoren usw. werden von einer Standardstromquelle wie einer Batterie gespeist. Leider besteht das Hauptproblem bei Batterien darin, dass die Spannung zu hoch oder zu niedrig ist. Daher liefert das SMPS einen stabilen Gleichstromausgang.
SMPS ist ein multifunktionales Netzteil, und je nach Anwendungstyp können verschiedene Topologien ausgewählt werden, z. B. Boost-, Buck-, Eingangs- und Ausgangs-isolierte Netzteile.
Darüber hinaus kann der Wirkungsgrad eines guten SMPS-Designs bis zu 90 Prozent oder sogar mehr betragen. Im Gegensatz dazu hängt der Wirkungsgrad eines linear geregelten Netzteils vom Spannungsabfall des Durchgangstransistors ab, aber auf jeden Fall ist sein Netzteilwirkungsgrad nicht so hoch wie der eines Schaltnetzteils.
Was ist Energieeffizienz? Angenommen, es gibt eine 3-V-Lithiumbatterie, die auf eine Last von 1,8 V herabgesetzt werden muss und dabei 100 mA Strom verbraucht. Die als Wärme im Transistor verschwendete Leistung beträgt 0,12 W, sodass der Wirkungsgrad der Stromversorgung 40 Prozent beträgt.
Darüber hinaus verfügt der SMPS-IC über mehr oder weniger alle Funktionen des diskreten SMPS-Designs, sodass Ingenieure mit dem Design kundenspezifischer Projekte experimentieren können.
