9-1:مثالی از یک منبع تغذیه سوییچینگ متداول

شکل زیر مدار داخلی منبع تغذیه سوییچینگ را نشان می دهد که شامل قسمت های زیر می باشد :

مدار الکتریکی منبع تغذیه سوییچینگ با مبدل فوروارد و دارای مدار اصلاح ضریب توان و ماژول تولید پالس PWM

1)     محدود کننده جریان هجومی ( inrush current limiting) : ترمیستور rth1 در هنگام روشن شدن منبع تغذیه مانع از ایجاد جریان هجومی می شود ، ترمیستور مقاومتی است که مقدار اهم آن با ضریبی وابسته به دما تغییر می کند ، که به آن ضریب منفی دمایی گفته می شود ( NTC ). در لحظه اولیه روشن شدن منبع ، مقاوت بالای ترمیستور مانع از ایجاد جریان بالای هجومی می شود و در لحظاتی بعد از استارت اولیه مقاومت بر اثر افزایش دما تغییر کرده و کاهش می یابد و ولتاژ خروجی به میزان نامی مناسب برای استفاده می رسد. در منابع تغذیه توان متوسط و بالا برای اینکه اتلاف انرژی کمتری داشته باشند به جای ترمیستور از مداری شامل تریاک ( TRIAC  ) و رله استفاده می شود جزییات این بحث در قسمت 2-3 توضیح داده می شود.

2)     برقگیر ( جاذب صاعقه ) : znr1 یک ترکیب مقاومتی است. قطعه شماره 471 معمولا در محصولات ما استفاده می شود ، در شرایط عادی دارای مقاومت بالاست ، هرچه ولتاژ دو سر آن افزایش یابد ، هدایت الکتریکی آن افزایش خواهد یافت و زمانی که ولتاژ دو سر آن به 470 ولت dc و یا 332 ولت ac برسد مقاومتش شدیدا کاهش می یابد و جریان هادی حدود 1میلی آمپر از خود عبور می دهد . برقگیر قادر به قطع کردن ولتاژ ضربه ای غیر نرمال است و به طور موثر مانع از ورود ولتاژ ضربه ای به داخل منابع تغذیه سوییچینگ می شود.

3)     فیلتر EMI: همانطور که در بلوک Aشکل 1-13 ( به جز ZNR1  و برقگیر ) مشخص است ، ماژول فیلتر EMI معمولا در سمت ورودی محصولات ما به منظور از بین بردن تداخلات نویز به کار می رود که شامل سه نوع قطعه می باشد : خازن x ، خازن y ، و چوک ( سلف) . عملکرد هر کدام از اجزا گفته شده به شرح زیر است :

خازنهای c1 , c2 ( خازن x  ) نویز الکترومغناطیسی تفاضلی را از بین می برد.

خازنهای c3 , c4 ( خازن y  ) نویز مد مشترک را از بین می برد.

همچنین چوکهای LF1 و LF2 نویز مد مشترک را از بین می برند.

4)     یکسوسازی ورودی ( input rectification) : یکسو ساز پل BD1 ولتاژ ورودی ac را به ولتاژ dc با ریپل ولتاژ 120 هرتز تبدیل می کند.

5)     مدار اصلاح ضریب توان ( PFC) : بلوک b  در شکل 1-13 شامل Q1 , D1 , L1  و U1:1 ( مدار کنترل PFC ) ولتاژ را به سطح 380 ولت dc می رساند . وظیفه اصلی این بلوک اصلاح ضریب توان است به نحوی که مانع از تغییر شکل موج جریان ورودی بر اثر کلید زنی شود و شکل موج جریان ورودی را به صورت سینوسی تقریب بزند و هارمونیک های جریان مورد تقاضای ce regulation  را کاهش دهد . مدار های اصلاح ضریب توان در دو نوع فعال و غیر فعال ( active and passive ) استفاده می شوند . در مدار PFC پسیو از یک ترانسفورماتور فرکانس پایین که شامل هسته ساخته شده از  صفحه سیلیکون استیل است استفاده می شود که می تواند ضریب توان را بین 0.5 تا 0.7 بهبود بخشد . مدار اصلاح ضریب توان فعال ، می تواند تا 0.95 ضریب توان را بهبود دهد.

6)      کنترل (PWM( Pulse Width Modulation مدولاسیون عرض پالس : بلوک c متشکل از u1:2 ( مدار کنترل PWM) و Q2 ( ترانزیستور توان اصلی  ( ، ولتاژ dc خروجی مدار اصلاح ضریب توان را به قطار پالس فرکانس بالا تبدیل می کند ، بنابراین این ترانسفورماتور می تواند سبب کاهش و یا افزایش سطح ولتاز پالس مربعی به منظور دریافت ولتاژ خروجی شود.

7)     ترانسفورماتور ایزوله : وظیفه اصلی T1 ایزوله کردن و کاهش سطح ولتاز است. در طراحی ترانسفورماتور در نظر گرفتن دما و قابلیت مواجهه با اضافه ولتاژ که بر اساس قوانین ایمنی درجه بندی شده اند از جمله ملاحظات اصلی است.

8)     یکسوسازی خروجی : بلوک D شامل D10  ، L2 ، c12-c14 ، پالس های مربعی فرکانس بالا را تا مقدار dc ماندگار ، یکسو می کند.

9)     حلقه کنترل فیدبک : این حلقه که شامل R74 , PC1, و .. می باشد ، ولتاز خروجی تقسیم شده را برای مقایسه با ولتاژ مرجع از SHR1 فیدبک می گیرد و از طریق PC1 سیگنال را به IC کنترلی PWM می فرستد . هدف از این فیدبک تنظیم عرض پالس ( duty cycle ) سیگنال pwm به منظور دستیابی به کنترل سطح ولتاژ خروجی می باشد.

10)مدار محافظتی اضافه ولتاژ : این مدار شامل ZD7 , PC2 , … ، هنگامی که ولتاژ خروجی به مقدار ولتاژ شکست زنر برسد ،فوتو ترانزیستور  PC2 جریان را عبور داده و باعث می شود که  ترانزیستور SCR1 فعال شود و باعث اتصال ولتاژ مرجع آی سی PWM به زمین مدار می شود که باعث حفاظت این آی سی و همچنین صفر کردن ولتاژ خروجی و جلوگیری از آسیب دستگاه می شود.