Dokumen ini membahas berbagai jenis pasokan listrik termasuk linear, switched-mode, hibrid, dan resonan. Jenis switched-mode lebih efisien karena menggunakan transformator frekuensi tinggi dan switching dengan kerugian rendah, tetapi kurang mengatur tegangan. Hibrid menggabungkan switched-mode dan linear untuk mendapatkan efisiensi dan pengaturan.

1. 21. Introduction to Switched-
Mode Power Supply
(SMPS) Circuits
Rohmat Khoirul Sidiq
111910201039

2. 21.1 Introduction to regulated dc
power supplies
• Power supply adalah istilah yang luas tetapi pelajaran ini dibatasi untuk pembahasan sirkuit yang
menghasilkan
tetap atau terkendali besarnya tegangan dc dari bentuk tersedia tegangan input. terpadu-
circuit ( IC ) chip yang digunakan dalam sirkuit elektronik membutuhkan standar tegangan dc
besarnya tetap .
Banyak sirkuit ini perlu diatur dengan baik - supply dc untuk operasi yang tepat . Dalam sebagian
besar
kasus tegangan yang dibutuhkan adalah besaran bervariasi antara -18 sampai +18 volt . beberapa
peralatan mungkin perlu beberapa pasokan listrik output. Misalnya, dalam satu Personal Computer
mungkin perlu 3,3 volt , 5 volt dan ± ± pasokan listrik 12 volt . IC digital mungkin perlu pasokan
3.3volt
dan sopir hard disk atau floppy driver mungkin perlu ± 5 ± 12 volt dan persediaan . individu
tegangan output dari beberapa power supply keluaran mungkin memiliki penilaian yang berbeda
saat ini dan
persyaratan regulasi tegangan yang berbeda . Dc hampir selalu output ini terisolasi
tegangan di mana output dc ohmically terisolasi dari pasokan input . Dalam kasus beberapa
persediaan output isolasi ohmic antara dua atau lebih output mungkin diinginkan . input
sambungan ke pasokan listrik ini sering diambil dari standar plug titik listrik ( ac
tegangan 115V / 60Hz atau 230V / 50Hz ) . Ini mungkin tidak biasa , meskipun, untuk memiliki
power supply
bekerja dari setiap tingkat tegangan lain yang bisa baik ac atau jenis dc .

3. 21.2 Linear regulated power supply

4. 21.3 Switched Mode Power Supply
(SMPS)
• Seperti catu daya linear , modus power supply diaktifkan terlalu mengubah tersedia
ac tidak diatur atau masukan tegangan dc ke tegangan output dc diatur . Namun dalam kasus SMP
dengan pasokan input diambil dari ac listrik , tegangan input pertama diperbaiki dan disaring
menggunakan
kapasitor pada output rectifier . The diatur dc tegangan kapasitor kemudian diumpankan ke
frekuensi tinggi dc -to - dc converter . Sebagian besar konverter dc - to- dc digunakan dalam
rangkaian SMPS memiliki
tahap tinggi frekuensi konversi ac menengah untuk memfasilitasi penggunaan frekuensi tinggi
transformator untuk skala tegangan dan isolasi . Sebaliknya , dalam pasokan listrik linear dengan
masukan
tegangan diambil dari ac listrik , tegangan listrik pertama mengundurkan diri ( dan terisolasi ) ke
besarnya diinginkan menggunakan transformator frekuensi listrik , diikuti dengan pembetulan dan
penyaringan .
Transformator frekuensi tinggi yang digunakan dalam sirkuit SMP jauh lebih kecil dalam ukuran dan
berat
dibandingkan dengan transformator frekuensi rendah dari linear sirkuit listrik .

5. 21.4 SMPS versus linear power supply
• Seperti dibahas di atas , dalam rangkaian regulator linear kelebihan tegangan dari dc masukan yang
tidak diatur
supply turun di seluruh elemen seri ( dan karenanya ada daya yang hilang sebanding dengan
tegangan ini
turun ) sedangkan di sirkuit beralih modus bagian yang tidak diatur tegangan akan dihapus oleh
modulasi rasio tugas switch. Kerugian switching dalam switch modern ( seperti : MOSFET ) adalah
apalagi dibandingkan dengan rugi dalam elemen linear .
Dalam sebagian besar pasokan mode daya diaktifkan adalah mungkin untuk memasukkan sebuah
transformator frekuensi tinggi
untuk mengisolasi output dan untuk skala tegangan keluaran besarnya . Dalam power supply linear
isolasi dan tegangan - skala transformator dapat menempatkan hanya di frekuensi pasokan listrik
yang rendah .
Transformator frekuensi rendah sangat berat dan besar dibandingkan dengan frekuensi tinggi
transformator dari sejenis VA . Demikian pula tegangan output penyaringan sirkuit , dalam kasus
rendah
riak frekuensi jauh bulkier daripada jika riak adalah frekuensi tinggi . Modus diaktifkan
sirkuit menghasilkan riak frekuensi tinggi yang dapat disaring dengan mudah menggunakan volume
yang lebih kecil dari
elemen filtering

6. 21.5 Hybrid (SMPS followed by linear)
power supply
• Perbandingan linier dan modus pasokan listrik beralih bercerita tentang keuntungan dan
kerugian dari keduanya. Power supply linear sangat tidak efisien jika harus bekerja lebih besar
variasi tegangan input, lebih besar karena penggunaan transformator frekuensi rendah dan
elemen filter ( induktor dan kapasitor ) . Di sisi lain pasokan listrik linear memberikan lebih baik
pengaturan tegangan output. Ini kadang-kadang diperlukan untuk memiliki regulasi tegangan output yang sama
dengan yang disediakan oleh pasokan linear dan kekompakan dan efisiensi yang lebih baik dari modus diaktifkan
supply . Untuk ini , pasokan listrik linear dapat dimasukkan ke dalam tandem dengan pasokan modus diaktifkan . mari
kita mempertimbangkan kasus di mana satu kebutuhan 5 volt output yang terisolasi dan diatur dengan baik sementara input
daya yang diambil dari pasokan utilitas yang memiliki fluktuasi tegangan besar . Dalam situasi seperti satu mungkin
menghasilkan terisolasi 7,5 volt dari SMP dan mengikutinya dengan 5 volt linear power supply diatur ke
bekerja dengan 7,5 volt input. Input ke power supply linear harus beberapa volt lebih dari
output yang diperlukan ( untuk biasing yang tepat dari switch ) dan karenanya SMP mencoba untuk mempertahankan sekitar
7,5
volt input. Hal ini dapat dilihat bahwa catu daya linear sekarang tidak memiliki tegangan input yang besar
variasi meskipun variasi yang besar dalam tegangan listrik rms . SMP porsi kekuasaan
pasokan efisien melakukan pekerjaan isolasi dan konversi tegangan dari sangat beragam
tegangan listrik untuk cukup diatur 7,5 volt dc . Di bawah kondisi tertentu mungkin tidak sulit
untuk melihat bahwa efisiensi keseluruhan pasokan listrik hybrid ini akan terletak antara bahwa SMP dan
pasokan linear . Biaya keseluruhan mungkin atau mungkin tidak meningkatkan meskipun dua persediaan di tandem
digunakan . Hal ini harus diingat bahwa untuk mencapai hal yang sama spesifikasi tegangan output oleh
Sirkuit SMP saja , kontrol dan penyaringan sirkuit mungkin menjadi lebih mahal dan kompleks ( dibanding
yang digunakan dalam unit power supply hybrid ) . Demikian pula jika pasokan linear harus dirancang
fluktuasi besar tegangan input peringkat komponen , termasuk peringkat heat -sink , akan
lebih tinggi dan dapat biaya sebanyak unit hybrid .

7. 21.6 Multiple output SMPS
• Sebuah unit catu daya tunggal mungkin perlu output beberapa tegangan yang berbeda. Output individu
tegangan mungkin memiliki peringkat yang berbeda dalam hal arus keluaran, pengaturan tegangan dan
riak
tegangan. Output ini mungkin perlu isolasi antara mereka. Umumnya frekuensi tinggi umum
transformator menghubungkan input dan output gulungan dan terlepas dari umpan balik tegangan output
semua
output tidak dapat memiliki peraturan yang sama karena beban yang berbeda terhubung ke output yang
berbeda
dan karenanya berbeda ohmic (resistif) tetes dalam gulungan keluaran (beban umumnya variabel
dan tergantung user). Juga kopling antara gulungan sekunder yang berbeda dan
gulungan primer mungkin tidak sama menyebabkan tegangan yang berbeda turun di seluruh kebocoran
masing
induktansi. Pembatasan ketidakcocokan ini dalam tegangan turun di seluruh resistensi dan kebocoran
induktansi dari gulungan sekunder tegangan output mereka berada di sebanding dengan giliran
rasio. Para ternyata rasio yang benar dipilih untuk memberikan cukup diatur tegangan output individu
(Bahkan jika umpan balik tegangan hanya satu output digunakan untuk SMP control switch). Output yang
perlu memiliki regulasi tegangan yang lebih ketat dapat digunakan untuk umpan balik tegangan output.
Dalam kasus lain
Output perlu memiliki peraturan ketat maka sama bahwa output tertentu dapat melewati
sirkuit regulator linear tambahan seperti dalam kasus sirkuit listrik hybrid dibahas dalam
bagian sebelumnya (Bag. 21.5).

8. 21.7 Resonant Mode Power Supplies
• Modus resonan pasokan listrik adalah variasi atas SMP
sirkuit di mana kerugian switching
secara signifikan berkurang dengan mengadaptasi nol-
tegangan atau teknik beralih nol saat ini. Dalam non-
modus resonan SMP sirkuit switch dikenakan keras
beralih (selama keras
switching, baik tegangan dan arus di switch yang
besarnya cukup sehingga
beralih seketika besar daya yang hilang). Efisiensi
modus pasokan listrik resonansi
umumnya lebih tinggi dari pasokan mode non-resonan.

9. 21.8 Power supply specifications
• Pasokan listrik mungkin memiliki beberapa spesifikasi yang harus dipenuhi , termasuk tegangan dan arus
merekaperingkat . Mungkin ada penilaian singkat waktu besarnya lebih tinggi dari peringkat saat ini dan
terus menerus besaran sedikit lebih rendah . Salah satu kebutuhan untuk menentukan batas toleransi
pada tegangan riak ,tingkat perlindungan sirkuit pendek arus ( jika ada ) dan sifat output kurva volt- saat
ini selama over- saat ini atau hubungan pendek ( besarnya tegangan output harus mengurangi atau lipat
kembali ke nol , secara bertahap , tergantung pada tingkat keparahan over-saat ini ) . Persyaratan sekering
( jika ada) pada input dan sisi output mungkin perlu ditentukan . Salah satu kebutuhan untuk menentukan
jenis pasokan input ( apakah ac atau dc ) atau apakah power supply dapat bekerja baik dari ac atau dc
masukan tegangan . Rentang yang dapat diterima variasi dalam besarnya tegangan input, pasokan
frekuensi ( dalam kasus input ac ) juga harus ditentukan . Efisiensi , berat dan volume adalah beberapa
spesifikasi penting lainnya . Beberapa aplikasi memerlukan standar kompatibilitas elektro - magnetik yang
harus dipenuhi . Oleh kompatibilitas elektromagnetik itu berarti bahwa tingkat generasi EMI oleh power
supply harus berada dalam batas toleransi dan pada saat yang sama catu daya harus memiliki kemampuan
untuk bekerja memuaskan di lingkungan yang bising terbatas . Hal ini sangat umum untuk memiliki
tegangan output isolasi dan itu ditentukan dalam hal isolasi tegangan rusaknya . Dalam kasus beberapa
daya persediaan perlu ditentukan apakah semua output harus terisolasi atau tidak dan apa
harus rentang tegangan riak diterima untuk masing-masing .