Lineaire vs. geschakelde voedingen: SMPS-technologie begrijpen

Adapters zijn wijd gebruikt in het hedendaagse leven. Meestal als een bakvormig zwart doosje; de eerste stap om een elektronisch apparaat te gebruiken is de adapter aansluiten en in het stopcontact steken.

Simpel als het lijkt, is de adapter innerlijk complex. Laten we er meer over leren.

Wat is een adapter?

Zoals de naam suggereert, is een adapter een apparaat dat uw elektrisch toestel aanpast aan de netspanning.

Normaal kunnen huishoudapparaten als koelkast en wasmachine direct werken op de netspanning, 120 V en 60 Hz AC in VS, geleverd door het elektriciteitsnet.

Sommige apparaten werken op lage spanning, bijv. 20 V, dus hebben ze een adapter nodig om de spanning te verlagen naar een geschikte voeding.

Er worden steeds meer functies aan huishoudapparaten toegevoegd, wat een regelschakeling vereist.

Omdat de regelschakeling vaak op lage spanning werkt, spelen sommige delen van de interne schakeling van huishoudapparaten de rol van adapter. Dit betekent dat een onafhankelijke adapter het hoofddel van apparaten klein kan houden, wat essentieel is voor moderne elektronica.

Typen adapters

De meest voorkomende adapters zijn: lineaire voedingen en geschakelde voedingen (SMPS).

Voordat we in detail gaan, introduceren we enkele concepten voor beter begrip.

• Transformator: altijd twee verschillende spoelen om eenzelfde kern, kan spanning tussen twee schakelingen aanpassen.
• Gelijkrichter: zet wisselstroom (AC), die periodiek richting omkeert, om in gelijkstroom (DC) die in één richting vloeit. Veel typen: buisdiodes, halfgeleiderdiodes, enz.
• Filter: bestaat uit condensator, spoel en weerstand. Gladde de pulserende vorm van gelijkgerichte DC.

Lineaire voeding

In een lineaire voeding zit een transformator die de netspanning omzet naar een lagere spanning.

Dan zet een gelijkrichter om in pulsende DC, en ten slotte gladt een filter de pulsende golf van DC, met resterende rimpelvariaties klein genoeg om het aangedreven apparaat onbeïnvloed te laten.

Een lineaire schakeling moet ontworpen zijn voor een specifiek, smal bereik van invoerspanningen en een transformator gebruiken die past bij de frequentie, meestal 50 of 60 Hz. Door de relatief lage frequentie is de transformator in lineaire schakeling groot.

Voor apparaten die een stabielere of nauwkeurigere spanning vereisen, is een lineaire spanningsregelaar nodig. Verlies in grote transformator en regelaar leidt tot relatief lage efficiëntie.

Daarnaast beperkt de grootte van de transformator het maximale vermogen dat een lineaire voeding kan leveren.

Conclusie: als u een voeding selecteert voor apparaten, bijv. Hi-Fi audiobox, die nauwkeurigheid vragen en op relatief lage last werken, is een lineaire voeding de betere keuze.

Geschakelde voeding (SMPS)

Een SMPS is veel complexer dan een lineaire voeding.

In een SMPS wordt de AC-netinvoer direct gelijkgericht en dan gefilterd om een DC-spanning te verkrijgen. Vervolgens wordt de DC-spanning met een zeer hoge frequentie (typisch 10 kHz — 1 MHz) door elektronische schakelschakeling aan en uit geschakeld, wat een wisselstroom produceert. Daarna gaat de wisselstroom door een hoogfrequente transformator of spoel.

Na doorgang door de spoel of transformator wordt de hoogfrequente AC gelijkgericht en gefilterd om de DC-uitgangsspanning te produceren.

Hier is het trucje: de hoogfrequente AC maakt het mogelijk om transformatoren en filtercondensatoren te gebruiken die veel kleiner, lichter, en goedkoper zijn dan die in lineaire voedingen bij netfrequentie.

Door de eigenschap van de schakelcomponenten in SMPS, heeft het een hoge efficiëntie van meer dan 90%. En door de groottebeperking van de transformator te elimineren, kan een SMPS meer vermogen leveren dan een lineaire voeding.

Daarom zijn de adapters die onze pc, telefoon en vele andere apparaten laden allemaal SMPS.

Bovendien kunnen de snelle schakelcomponenten in SMPS elektrische ruis veroorzaken, wat het aangesloten apparaat kan beïnvloeden.

Daarom is de uitgangsspanning van een lineaire voeding van nature zuiverder dan die van SMPS, wat lineaire voeding de betere keuze maakt in precieze omstandigheden.

Dit is het einde van dit artikel.

Meer over adapters willen weten? Laat reactie achter of neem contact op. We luisteren!

Let op: Wij zijn niet de eigenaar van de afbeeldingen. Neem contact op als deze uw eigendom zijn, dan verwijderen we ze zo snel mogelijk.