پاور کامپیوتر زیر ذره‌بین: بررسی ساختار، اجزا و نحوه عملکرد

منبع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) در برابر رگولاتور خطی

همان‌طور که از نام آن مشخص است، منبع تغذیه سوئیچینگ یا SMPS (Switching Mode Power Supply) بر پایه تبدیل انرژی از طریق سوئیچینگ عمل می‌کند. تفاوت اصلی آن با رگولاتورهای خطی همین موضوع است. رگولاتور خطی پیاده‌سازی ساده‌تری دارد، اما راندمان بسیار کمتری ارائه می‌دهد و تنها می‌تواند به عنوان مبدل کاهنده ولتاژ (Buck Converter) عمل کند. علاوه بر این، رگولاتورهای خطی برای ظرفیت‌های بالا بسیار بزرگ‌تر و سنگین‌تر از یک منبع تغذیه سوئیچینگ با همان توان خروجی خواهند بود.

با این حال، رگولاتورهای خطی در مواردی که نیاز به توان کم وجود دارد انتخاب مناسبی هستند، زیرا طراحی ساده و هزینه پایین‌تری دارند. همچنین این نوع رگولاتورها تداخل الکترومغناطیسی (EMI) ایجاد نمی‌کنند و خروجی بسیار صاف و بدون ریپل دارند. به همین دلیل، منابع تغذیه آزمایشگاهی و ابزار دقیق معمولا بر پایه رگولاتور خطی به جای سوئیچینگ ساخته می‌شوند.

برای توضیح بهتر عملکرد SMPS، یک مثال روزمره در نظر بگیریم، فرض کنید در ساعات شلوغی مترو، هزاران مسافر قصد دارند از یک ایستگاه به مکان‌های مختلف بروند. بدیهی است که هیچ قطاری به تنهایی نمی‌تواند همه مسافران را یکجا جابه‌جا کند. بنابراین قطارهای متعددی در زمان‌های مشخص حرکت می‌کنند و گروهی از مسافران را جابه‌جا می‌کنند تا همه به مقصد خود برسند.

در SMPS نیز فرآیند مشابهی رخ می‌دهد. انرژی از منبع اصلی (پریز AC) گرفته می‌شود و سپس توسط ترانزیستورهایی که نقش کلید دارند به بسته‌های کوچک انرژی تقسیم می‌شود. این بسته‌ها با کمک قطعاتی مثل خازن‌ها و سلف‌ها (که توانایی ذخیره انرژی دارند) منتقل می‌شوند. در پایان، همه این بسته‌ها دوباره با هم ترکیب شده و خروجی پایدار و یکنواختی را تشکیل می‌دهند.