مبدأ العمل لتحويل إمدادات الطاقة

الميزة الرئيسية ل تبديل إمدادات الطاقة على تلك الخطية (غير التبديلية) هو أنه يمكن إجراء تحويل الطاقة بكفاءة عالية وفي شكل صغير. وذلك لأن تبديد الطاقة في ترانزستور التبديل يكون في حده الأدنى. وهذا بدوره يسمح بإخراج تيار أعلى عند جهد أقل من المنظمين الخطيين.

بالإضافة إلى كفاءة الطاقة الأعلى، تعد مصادر تحويل الطاقة أكثر مقاومة لتغيرات المدخلات من نظيراتها الخطية. وذلك لأن لديهم القدرة على زيادة أو خفض جهد الخرج لتنظيم تيار الخرج لتلبية متطلبات الحمل.

تُستخدم هذه الإمدادات للأجهزة المنزلية، مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون، ولكن يمكن العثور عليها أيضًا في البيئات الصناعية. في البيئات الصناعية، يتم استخدامها لتوزيع الطاقة بالجملة عند جهد تيار مستمر منخفض وقد تحتوي عناصر المعدات الفردية على محولات وضع التبديل للتحويل بين الفولتية المختلفة.

تبدأ عملية تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر بإشارة دخل تيار متردد، والتي يتم تصحيحها وتصفيتها. يتم إعطاء ذلك لقسم التبديل المركزي لمصدر الطاقة، والذي بدوره يعطي الإخراج لدائرة التحكم. ثم تقوم دائرة التحكم بإعطاء الجهد المطلوب للخرج.

يتم بعد ذلك تنظيم هذا الجهد بواسطة عنصر التبديل، باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM). تنتج عملية PWM بعض الضوضاء عالية التردد ولكنها تتيح تحويل مصادر الطاقة لتكون عالية الكفاءة وصغيرة الحجم.

هناك فائدة رئيسية أخرى لتحويل مصادر الطاقة وهي أنه يمكن تصميمها لتتوافق مع اللوائح المتعلقة بالتوافقيات. وذلك لأنه يمكنهم استخدام دائرة إضافية لتصفية هذه التوافقيات غير المرغوب فيها.

والمثال الشائع هو محول باك-بوست. إنه نوع بسيط من المحولات غير المعزولة التي تستخدم محثًا واحدًا ومفتاحًا نشطًا واحدًا.

يمكن ترقيته أو خفضه لإنتاج جهد الخرج المطلوب عن طريق تغيير دورة عمل ترانزستورات التبديل. يمكن دمج هذا النوع من المحولات بسهولة أكبر من المحولات لأنه لا يلزم سوى محث واحد فقط، ويمكنه خفض الفولتية إلى درجة كفاءة أعلى بكثير من المحولات.

يمكن تحسين هذه المحولات بشكل أكبر لزيادة كفاءتها عن طريق تقليل مقاومة ترانزستورات التبديل واستخدام دائرة تصحيح عامل الطاقة النشطة. يمكن أن تتمتع مصادر تحويل الطاقة الأكثر تقدمًا بمستويات كفاءة تصل إلى 96%.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تصميم مصادر تحويل الطاقة للتعامل مع التغيرات في درجات الحرارة بشكل أفضل من نظيراتها الخطية. وذلك لأن تأثير الجلد (كمية المقاومة الناتجة عن التغيرات في مساحة سطح الموصل) يمكن تجاهله عند الترددات المنخفضة، ولكنه يمكن أن يسبب فقدانًا كبيرًا للطاقة عند الترددات العالية.

وهذا يعني أن مصادر الطاقة ذات التصميم الجيد ستكون قادرة على تنظيم الجهد دون التسبب في تشويه كبير عند أي حمل. سيكون لديهم أيضًا دوائر أمان لضمان عدم تأثر جهد الخرج بظروف الحمل الزائد أو العوامل البيئية الأخرى.