Princip rada prekidačkog napajanja

Glavna prednost od prekidački izvori napajanja u odnosu na linearne (neprekidne) je da se pretvorba energije može izvesti s visokom učinkovitošću iu malom obliku. To je zato što je disipacija snage u sklopnom tranzistoru minimalna. To zauzvrat omogućuje veću izlaznu struju pri nižim naponima od linearnih regulatora.

Uz veću energetsku učinkovitost, prekidački izvori napajanja su otporniji na ulazne varijacije od svojih linearnih analoga. To je zato što imaju mogućnost povećanja ili smanjenja izlaznog napona kako bi regulirali izlaznu struju kako bi zadovoljili zahtjeve opterećenja.

Ove zalihe se koriste za kućanske aparate, kao što su računala i televizori, ali se također mogu naći u industrijskim okruženjima. U industrijskim postavkama koriste se za masovnu distribuciju energije pri niskom istosmjernom naponu, a pojedinačne stavke opreme mogu imati pretvarače s prekidačem za pretvorbu između različitih napona.

Proces transformacije izmjenične struje u istosmjernu struju započinje AC ulaznim signalom, koji se ispravlja i filtrira. To se daje središnjem sklopnom dijelu napajanja, koji zauzvrat daje izlaz upravljačkom krugu. Upravljački krug tada daje željeni napon izlazu.

Ovaj napon se zatim regulira sklopnim elementom, koristeći modulaciju širine impulsa (PWM). PWM proces proizvodi visokofrekventni šum, ali omogućuje visokoučinkovita sklopna napajanja i malu veličinu.

Još jedna ključna prednost sklopnih izvora napajanja je ta da se mogu dizajnirati u skladu s propisima o harmonicima. To je zato što mogu koristiti dodatni krug za filtriranje ovih neželjenih harmonika.

Uobičajeni primjer je buck-boost pretvarač. To je jednostavan tip neizoliranog pretvarača koji koristi jednu prigušnicu i jednu aktivnu sklopku.

Može se povećati ili smanjiti kako bi se proizveo potrebni izlazni napon mijenjanjem radnog ciklusa prekidnih tranzistora. Ovaj tip pretvarača može se lakše integrirati od transformatora jer je potreban samo jedan induktor, a može smanjiti napone na mnogo veći stupanj učinkovitosti od transformatora.

Ovi se pretvarači mogu dodatno optimizirati kako bi se povećala njihova učinkovitost smanjenjem otpora uključenja preklopnih tranzistora i korištenjem aktivnog kruga korekcije faktora snage. Najnapredniji prekidački izvori napajanja mogu imati razinu učinkovitosti do 96%.

Osim toga, prekidački izvori napajanja mogu biti dizajnirani da bolje podnose temperaturne varijacije od svojih linearnih analoga. To je zato što se skin-efekt (količina otpora uzrokovana promjenama u površini vodiča) može zanemariti na niskim frekvencijama, ali može uzrokovati veliki gubitak energije na visokim frekvencijama.

To znači da će izvori napajanja s dobrim dizajnom moći regulirati napon bez izazivanja značajnih izobličenja pri bilo kojem opterećenju. Također će imati sigurnosne krugove kako bi se osiguralo da na izlazni napon ne utječu uvjeti preopterećenja ili drugi čimbenici okoline.