Arbeidsprinsippet for å bytte strømforsyning

Den største fordelen med bytte strømforsyning over lineære (ikke-switchende) er at kraftkonverteringen kan utføres med høy effektivitet og i en liten formfaktor. Dette er fordi effekttapet i svitsjetransistoren er minimalt. Dette tillater igjen høyere strømutgang ved lavere spenninger enn lineære regulatorer.

I tillegg til den høyere strømeffektiviteten, er byttestrømforsyninger mer motstandsdyktige mot inngangsvariasjoner enn deres lineære motstykker. Dette er fordi de har muligheten til å trappe opp eller ned utgangsspenningen for å regulere utgangsstrømmen for å møte lastkravene.

Disse forsyningene brukes til husholdningsapparater, for eksempel datamaskiner og TV-er, men de kan også finnes i industrielle omgivelser. I industrielle omgivelser brukes de til bulkstrømdistribusjon ved lav likespenning, og individuelle utstyrselementer kan ha switch-mode omformere for å konvertere mellom forskjellige spenninger.

Prosessen med å transformere vekselstrøm til likestrøm starter med et AC-inngangssignal, som korrigeres og filtreres. Dette gis til en sentral koblingsdel av strømforsyningen, som igjen gir utgangen til en kontrollkrets. Styrekretsen gir da ønsket spenning til utgangen.

Denne spenningen reguleres deretter av svitsjeelementet ved hjelp av pulsbreddemodulasjon (PWM). PWM-prosessen produserer noe høyfrekvent støy, men den gjør det mulig å bytte strømforsyninger til å være svært effektive og være små i størrelse.

En annen viktig fordel med å bytte strømforsyning er at de kan utformes for å overholde forskrifter om harmoniske. Dette er fordi de kan bruke en ekstra krets for å filtrere ut disse uønskede harmoniske.

Et vanlig eksempel er buck-boost-omformeren. Det er en enkel type ikke-isolert omformer som bruker en induktor og en aktiv bryter.

Den kan trappes opp eller ned for å produsere den nødvendige utgangsspenningen ved å variere driftssyklusen til svitsjetransistorene. Denne typen omformer kan lettere integreres enn en transformator fordi det kun trengs en induktor, og den kan trappe ned spenningene til en mye høyere effektivitet enn en transformator.

Disse omformerne kan optimaliseres ytterligere for å øke effektiviteten ved å redusere på-motstanden til svitsjetransistorene og bruke en aktiv effektfaktorkorreksjonskrets. De mest avanserte byttestrømforsyningene kan ha effektivitetsnivåer på opptil 96 %.

I tillegg kan byttestrømforsyninger utformes for å håndtere temperaturvariasjoner bedre enn deres lineære motstykker. Dette er fordi hudeffekten (mengde motstand forårsaket av endringer i lederens overflate) kan ignoreres ved lave frekvenser, men kan forårsake et stort energitap ved høye frekvenser.

Dette betyr at strømforsyninger med god design vil være i stand til å regulere spenningen uten å forårsake vesentlig forvrengning ved noen belastning. De vil også ha sikkerhetskretser for å sikre at utgangsspenningen ikke påvirkes av overbelastningsforhold eller andre miljøfaktorer.