ההבדל בין ספק כוח מצב מתג ואספקת כוח מווסת ליניארית
מהו ספק כוח מתג?
השם האנגלי Switch Mode Power Supply, או בקיצור SMPS, הוא יחידת אספקת חשמל (PSU) המשתמשת בסוג של התקן מיתוג כדי להעביר כוח מהמקור לעומס. בדרך כלל זה יכול להיות AC או DC, אבל העומס הוא DC.
היישום הנפוץ ביותר עבור ספק כוח מתג הוא יחידת אספקת חשמל למחשב והפך לסוג הסטנדרטי של ספק כוח לציוד אלקטרוני בשל היעילות הגבוהה, העלות הנמוכה וצפיפות ההספק הגבוהה שלו.
יחידות מבניות
ספק כוח מצב מתג הוא ספק כוח מוסדר המשתמש בווסת מיתוג בתדר גבוה כדי להמיר את הכוח ולווסת את הפלט בצורה יעילה.
וסת מיתוג הוא שוב טרנזיסטור (כמו MOSFET כוח), בדיוק כמו ווסת ליניארי, אבל ההבדל הוא שטרנזיסטור המעבר ב-SMPS לא נשאר ברוויה או פועל באופן מלא כל הזמן, הוא פועל במלואו. מצב ותדר גבוה מאוד, ומכאן מקור הכוח של מצב מתג השם.
מכיוון שהזמן הממוצע שבו פעיל המיתוג (כלומר הטרנזיסטור) קטן יותר, כמות הכוח שמתבזבזת או מתפזרת כחום קטנה מאוד בהשוואה לאספקה מווסתת ליניארית. זה בתורו מוביל לפעולה יעילה ביותר של ה-SMPS מכיוון שמפל המתח על פני טרנזיסטור המעבר (או אלמנט המיתוג) קטן מאוד.
יתרון עיקרי
רוב עומסי ה-DC האלקטרוניים, כגון מיקרו-מעבדים, מיקרו-בקרים, נוריות, טרנזיסטורים, שבבים, מנועים וכו', מופעלים ממקור מתח סטנדרטי כמו סוללה. למרבה הצער, הבעיה העיקרית עם סוללות היא כאשר המתח גבוה מדי או נמוך מדי. לפיכך, ה-SMPS יספק פלט DC יציב.
SMPS הוא ספק כוח רב תכליתי, וניתן לבחור טופולוגיות שונות בהתאם לסוג היישום, כגון ספקי כוח מבודדים, דחיפה, שקע, כניסה ופלט.
בנוסף, עיצוב SMPS טוב, היעילות שלו יכולה להגיע עד 90 אחוז ואף יותר. לעומת זאת, היעילות של ספק כוח מווסת ליניארי תלויה במפלת המתח של טרנזיסטור המעבר, אך בכל מקרה, יעילות אספקת החשמל שלו אינה גבוהה כמו זו של ספק כוח מתג.
מהי יעילות חשמל? כדוגמה, נניח שיש סוללת ליתיום 3V שחייבת לרדת לעומס של 1.8V, הצורכת 100mA של זרם. ההספק שמתבזבז כחום בטרנזיסטור הוא 0.12W, כך שיעילות אספקת החשמל היא 40 אחוז.
יתרה מכך, ל-SMPS IC יש פחות או יותר את כל הפונקציות של עיצוב SMPS דיסקרטי, כך שהוא מאפשר למהנדסים להתנסות בתכנון של פרויקטים מותאמים אישית.
