ترانسفورماتور سوئیچینگ برای اجرای برق ثانویه در مدارهای الکتریکی و همچنین برای تبدیل ولتاژ به مقادیر مورد نیاز طراحی شده است . اگر مایل به آشنایی با نحوه عملکرد این نوع ترانسفورماتور ، انواع و مزایای آن هستید در این مقاله با گروه مهندسی طاها ترانس همراه شوید .
انواع ترانسفورماتور سوئیچینگ
دو نوع مبدل برای تبدیل برق در دستگاه ها وجود دارد ، یکی مبتنی بر ترانسفورماتور آنالوگ و دیگری اساس منابع تغذیه سوئیچینگ (UPS) است . در ادامه مطلب با این دو نوع ترانسفورماتور سوئیچینگ به طور مختصر آشنا خواهید شد .
منابع تغذیه ترانسفورماتور :از ویژگی‌های این نوع منبع تغذیه استفاده از ترانسفورماتور قدرت برای تغییر ولتاژ در شبکه است . در این سیستم ، دستگاه‌ها دامنه هارمونیک سینوسی را کاهش داده و آن را به یکسو کننده متشکل از دیودهای قدرت هدایت می‌کنند . صاف شدن در این دستگاه به دلیل یک خازن متصل موازی رخ می‌دهد و در نهایت تثبیت نهایی ولتاژ تغذیه در یک مدار نیمه هادی با مقاومت انجام می‌شود .
تا همین اواخر، مبدل‌های ترانسفورماتور بدون رقیب استفاده می‌شدند ، اما آنها دارای معایبی چون وزن سنگین و ابعاد بزرگ و هزینه بالا شناخته می‌شوند .
منابع تغذیه سوئیچینگ : در این نوع در طراحی دستگاه از هیچ نوع ترانسفورماتور کاهنده‌ای استفاده نشده است . از منبع تغذیه سوئیچینگ در تمام دستگاه‌های جدید و پیشرفته امروزه استفاده می‌شود . در این مقاله منظور ما از مبدل ولتاژ این نوع است .
مزایا و معایب ترانسفورماتور سوئیچینگ
ترانسفورماتور سوئیچینگ مزایای زیادی برای تجهیزاتی که درون آن به کار رفته است به همراه دارد ، در ادامه بحث طور مختصر راجع به این مزایا صحبت می‌کنیم . مزایای این ترانسفورماتور شامل موارد زیر می‌شود :
وزن سبک و ابعاد کوچک : امروزه ابعاد دستگاه‌ها به دلیل عدم استفاده از ترانسفورماتورهای قدرت سنگین ، کاهش یافته است . این سیستم دارای سیستم‌های کنترل خطی نیست که به نصب رادیاتورهای خنک کننده بزرگ ، نیاز داشته باشد . در این ترانس افزایش فرکانس سیگنال‌های پردازش شده نیز امکان کاهش اندازه خازن‌ها را فراهم نموده است .
بازدهی بالا : ترانسفورماتورهای فرکانس پایین با تلفات انرژی قابل توجهی به شکل گرما مشخص می‌شوند که در نتیجه تحولات الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود . در این نوع ترانسفورماتور ، حداکثر تلفات در سوئیچ قدرت در طول گذر رخ می‌دهد و مابقی اوقات ترانزیستور‌ها پایدار هستند . راندمان دستگاه‌ها با این منبع تغذیه به 98 درصد می‌رسد .
محدوده وسیع ولتاژ ورودی دامنه دستگاه‌ها با ترانسفورماتور سوئیچینگ به طور قابل توجهی گسترش یافته است . فناوری‌های پالس امکان استفاده از منابع تغذیه را در شبکه‌هایی با استاندارد‌های مختلف برق فراهم می‌کند .
هزینه مقرون به صرفه : پایه عناصر UPS به طور مداوم در حال یکپارچه شدن است و در نتیجه هزینه اجزای اصلی دستگاه‌هایی که به صورت انبوه بر روی ماشین‌های اتوماتیک تولید می‌شوند ، کاهش می‌یابد . در نهایت صرفه جویی در هزینه‌های اضافی با استفاده از نیمه هادی‌های کم قدرت به دست می‌آید .
حال که با مزایای این محصول آشنا شدید ، بهتر است با ایرادهای آن هگ آشنا شوید تا انتخاب اگاهانه‌تری داشته باشید . در ادامه مطلب شما را با معایب ترانسفورماتور سوئیچینگ آشنا می‌کنیم . این معایب عبارتند از :
محدودیت‌های قدرت : موارد منع مصرفی هم در بارهای زیاد و هم در بارهای کم وجود دارد . اگر جریان در مدار خروجی کمتر از مقدار بحرانی شود ، آنگاه واحد شروع به تولید ولتاژ با مشخصه‌های اعوجاج می‌کند یا مدار استارت به طور کامل از کار می‌افتد .
وجود تداخل با فرکانس بالا : تداخل با فرکانس بالا در این دستگاه یکی از مشکلات رایج می‌باشد ؛ بنابراین لازم است به موضوع سرکوب تداخل‌ها نیز رسیدگی شود . برای برخی از انواع تجهیزات دیجیتال حساس ، نمی‌توان از این نوع ترانسفورماتور استفاده کرد.
اصل عملکرد ترانسفورماتور سوئیچینگ
دستگاه بر اساس اصل یک اینورتر کار می‌کند . ابتدا ولتاژ AC در بلوک به DC تبدیل می‌شود و مجددا به AC اما با فرکانس مورد نیاز ، باز می‌گردد .
از نظر پیکربندی ، ترانسفورماتور سوئیچینگ را می‌توان به صورت ترکیبی از مدارهای زیر نشان داد . نخست کنترل کننده PWM است که تبدیل مدولاسیون عرض پالس را تنظیم می‌کند . در ادامه محدوده‌ای از کلیدهای برق متصل به یک پل ، نیم پل یا مدار نقطه میانی وجود دارد .
تعامل عناصر یک واحد منبع تغذیه پالسی طبق طرح زیر انجام می‌شود :
ولتاژ 220 ولت با یکسو کننده تامین و دامنه با عملکرد خازن‌های فیلتر خازنی صاف می‌شود ، سینوسی‌های عبوری توسط یک پل دیودی اصلاح می‌گردند ، مدار ترانزیستور جریان را به پالس‌های موج مربعی و فرکانس بالا تبدیل می‌کند .
تبدیل سینوسی به پالس در ترانسفورماتور سوئیچینگ می‌تواند با یا بدون جداسازی گالوانیکی شبکه تغذیه از شبکه‌های خروجی انجام شود .
اجزا ترانسفورماتور سوئیچینگ
ترانسفورماتور سوئیچینگ برای انجام عملیات خود و کاهش ولتاژهای بالا از چندین اجزا مهم تشکیل شده است که ایک اجزا در ارتباط با هم کار می‌کنند وعملیات تبدیل را انجام می‌دهند .
اجزا این نوع ترانسفورماتور شامل
یکسو کننده شبکه ، مخزن فیلتر ذخیره سازی ، ترانزیستور قدرت ، ژنراتور ، مدار بازخورد ترانزیستور ، اپتوکوپلر ، منبع تغذیه سوئیچینگ ، یکسو کننده دیود خروجی ، مدار کنترل ولتاژ خروجی ، خازن‌های فیلتر ، چوک‌های طراحی شده برای تشخیص و اصلاح ولتاژ اولیه و کانکتور‌های خروجی می‌شود .
اگر دستگاه از مبدل ولتاژ DC استفاده کند ، دو جزء اول غیر ضروری می‌شوند . سیگنال مستقیماً به PWM ( مدولاتور عرض پالس ) می‌رود . این عنصر پیچیده‌ترین عنصر در طراحی ترانسفورماتور سوئیچینگ است .
از وظایف اصلی ان می‌توان به تولید پالس‌های فرکانس بالا ، کنترل و اصلاح توالی فرکانس با در نظر گرفتن داده‌های بازخورد ، حفاظت از اضافه بار اشاره کرد .
در ادامه باید اضافه کرد که از ماژول PWM ، سیگنال به ترانزیستورهای کلیدی می‌رود . خروجی‌های توان آنها بر روی سیم پیچ اولیه یک ترانسفورماتور فرکانس بالا بارگذاری می‌شود . در طراحی این سیستم ، به جای ترانزیستورهای دوقطبی معمولی ، از عناصر ماسفت یا IGBT استفاده شده است که با حداقل افت ولتاژ و سرعت مشخص می‌شوند .
کاربرد ترانسفورماتور سوئیچینگ
از ترانسفورماتور سوئیچینگ کوچک در مدارهای مجتمع در طراحی شارژرهای ابزارهای الکترونیکی مانند تبلت‌ها ، تلفن‌های همراه استفاده می‌شود . عناصری از این نوع نیز در تولید تلویزیون‌ها ، تقویت کننده‌ها ، دستگاه‌های پزشکی ، تاسیسات روشنایی ولتاژ پایین مورد تقاضا هستند .
در پایان
شرکت مهندسی طاها ترانس یکی از تولید کنندگان و عرضه کنندگان معتبر و خوشنام ترانسفورماتور سوئیچینگ است . این شرکت طیف گسترده‌ای از مدل‌ها ، قیمت‌های مطلوب را ارائه می‌دهد و در مورد ویژگی‌های ترانسفورماتور‌ها به شما راهنمایی‌های لازم را می‌دهند .
مقالات پیشنهادی
