หลักการทำงานของการสลับพาวเวอร์ซัพพลาย

ข้อได้เปรียบหลักของ การสลับแหล่งจ่ายไฟ ในรูปแบบเชิงเส้น (ไม่สลับ) คือการแปลงพลังงานสามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงและอยู่ในฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดเล็ก เนื่องจากการกระจายพลังงานในทรานซิสเตอร์สวิตชิ่งมีน้อย ซึ่งในทางกลับกันจะช่วยให้เอาท์พุตกระแสสูงกว่าที่แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าตัวควบคุมเชิงเส้น

นอกจากประสิทธิภาพในการใช้พลังงานที่สูงขึ้นแล้ว แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งยังทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอินพุตได้ดีกว่าอุปกรณ์เชิงเส้นตรงอีกด้วย เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้มีความสามารถในการเพิ่มหรือลดแรงดันเอาต์พุตเพื่อควบคุมกระแสเอาต์พุตให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านโหลด

วัสดุเหล่านี้ใช้สำหรับเครื่องใช้ในบ้าน เช่น คอมพิวเตอร์และโทรทัศน์ แต่ก็สามารถพบได้ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมเช่นกัน ในการตั้งค่าทางอุตสาหกรรม พวกมันถูกใช้สำหรับการกระจายพลังงานจำนวนมากที่แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงต่ำ และอุปกรณ์แต่ละรายการอาจมีตัวแปลงโหมดสวิตช์เพื่อแปลงระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่ต่างกัน

กระบวนการเปลี่ยนกระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงเริ่มต้นด้วยสัญญาณอินพุต AC ซึ่งได้รับการแก้ไขและกรอง ซึ่งมอบให้กับส่วนสวิตชิ่งกลางของแหล่งจ่ายไฟ ซึ่งจะจ่ายเอาต์พุตให้กับวงจรควบคุม วงจรควบคุมจะจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการให้กับเอาต์พุต

จากนั้นแรงดันไฟฟ้านี้จะถูกควบคุมโดยองค์ประกอบสวิตช์ โดยใช้การปรับความกว้างพัลส์ (PWM) กระบวนการ PWM ก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนความถี่สูง แต่ช่วยให้การจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีประสิทธิภาพสูงและมีขนาดเล็ก

ข้อดีที่สำคัญอีกประการหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งคือสามารถออกแบบให้สอดคล้องกับกฎระเบียบเกี่ยวกับฮาร์โมนิคได้ เนื่องจากสามารถใช้วงจรเพิ่มเติมเพื่อกรองฮาร์โมนิกที่ไม่ต้องการเหล่านี้ได้

ตัวอย่างทั่วไปคือตัวแปลงบั๊กบูสต์ เป็นตัวแปลงแบบไม่แยกชนิดธรรมดาที่ใช้ตัวเหนี่ยวนำและสวิตช์ที่ใช้งานอยู่หนึ่งตัว

สามารถก้าวขึ้นหรือลงเพื่อสร้างแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการโดยการเปลี่ยนแปลงรอบการทำงานของทรานซิสเตอร์สวิตชิ่ง คอนเวอร์เตอร์ประเภทนี้สามารถรวมเข้าด้วยกันได้ง่ายกว่าหม้อแปลงไฟฟ้า เนื่องจากต้องใช้ตัวเหนี่ยวนำเพียงตัวเดียว และสามารถลดแรงดันไฟฟ้าลงไปสู่ระดับประสิทธิภาพที่สูงกว่าหม้อแปลงไฟฟ้ามาก

คอนเวอร์เตอร์เหล่านี้สามารถปรับให้เหมาะสมเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยการลดความต้านทานออนของทรานซิสเตอร์สวิตชิ่ง และใช้วงจรแก้ไขตัวประกอบกำลังแบบแอกทีฟ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่ทันสมัยที่สุดสามารถมีระดับประสิทธิภาพได้สูงถึง 96%

นอกจากนี้ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งยังสามารถออกแบบให้รองรับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ดีกว่าอุปกรณ์เชิงเส้น เนื่องจากผลกระทบที่ผิวหนัง (ปริมาณความต้านทานที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในพื้นที่ผิวของตัวนำ) สามารถละเลยได้ที่ความถี่ต่ำ แต่อาจทำให้สูญเสียพลังงานจำนวนมากที่ความถี่สูง

ซึ่งหมายความว่าแหล่งจ่ายไฟที่มีการออกแบบที่ดีจะสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้โดยไม่ทำให้เกิดการบิดเบือนอย่างมีนัยสำคัญที่โหลดใดๆ พวกเขายังมีวงจรความปลอดภัยเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟขาออกไม่ได้รับผลกระทบจากสภาวะโอเวอร์โหลดหรือปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ