تفاوت منبع تغذیه‌ی سویچینگ با ترانس

با سلام

خدمت خوانندگان و علاقه مندان به رشته الکترونیک و دانش دوستان

در این مقاله قصد داریم نگاهی گذرا ، مفید و درست در حدود تفاوت و قیاس منابع تغذیه ها در مدارات الکترونیک را داشته باشیم

نقات قوت و ضعف هرکدام ، دقت ، کیفیت ، ایمنی و مصرف

مقالات و کتاب های زیادی در این ضمینه وجود دارند که در دوران گذشته بسیاری از آنها را مطالعه کرده و متاسفانه امروز با وجود فضای مجازی و اینترنتی متوجه شده ام عده‌ای که اصلا دانشی در این راستا ندارند شروع به پخش فیلم های به ظاهر آموزشی کرده جهت جذب مخاطب و برای کسانی که در این ضمینه خود مهارت دارند مشخص است که اینگونه اشخاص خودشان اطلاعات زیادی در این مورد ندارند خوصوصا تعمیرکاران و فروشندگان و ،...

تلاش بر این است تمام شبه هات و سوالات تا حد امکان مشخص و پاسخ داده شده و به راوال همیشه تلاش کرده‌ایم مطالب را به ساده شیوه و بهترین فن بیان برای شما عزیزان تقدیم کنیم از مبتدی ها تا حرفه‌ای ها امیدواریم مورد پسند و مفید برایتان واقع شود

خب مثلم این است منابع تغذیه سویچینگ از نظر قیمتی قابل رقابت با ترانس فرماتور هستند

ابتدا برای ایجاد یک جریان و ولتاژ دوم یا همان ثانویه نیاز به ولتاژ AC دارم این نکته بسیار مهم است بدون ولتاژ ac تمام داستان منتفی است ، خب حالا ولتاژ ac و dc چیست  و چه تفاوتی باهم دارند چرا باید ولتاژ حتما ac باشد

ما در الکترونیک دو مدل ولتاژ داریم ولتاژ dc یا به زبان فارسی ولتاژ مستقیم و ثابت

این ولتاژ یک ولتاژ صاف و بدون نوسان می باشد و به اصطلاح هیچ قطع و وصلی ندارد و ولتاژ و جریان به طور پیوسته در مدار در جریان و الکترون ها در سیم ها پیوسته و منظم در حرکت هستند مانند برق باطری ها و پنل های خورشیدی و منبع تغذیه های dc 

جالب است بدانید همیشه بین ادیسون و تسلا دعوا بر سر این بود که کدام یک بهتر است و برای برق منازل و صنعتی کاربردی تر است که در نهایت حق با تسلا مبتکر و دانشمند بزرگ بود و ولتاژ ac به عنوان برق اصلی معرفی و مورد استفاده قرار گرفت 

رسیدیم به تعریف و توضیح ولتاژ ac 

ولتاژ ac یا همان متناوب ولتاژی هستند که دائما در حال تناوب صعود و نزول یا بهتر قطع و وصل شدن هستند شاید این اعداد را بر روی تمامی دستگاه های الکترونیکی دیده باشید 50hz , 60hz و این سوال برایتان پیش آمده باشد معنیش چیست ؟ 

این فرکانس و واحد اندازه گیری و تعداد نوسانات یا همان تعداد قطع و وصل شدن برق می باشد اینجا ما ضربان می نامیم

ساده تر این برق شهری تمام نقاط ایران ۵۰ هرتز است یعنی در هر ثانیه ۵۰ بار برق منزل شما قطع و وصل می شود این جای نگرانی ندارد چون تمامی دستگاه های الکترونیکی موجود بر همین مبنا طراحی و ساخته شده اند.

پس تا اینجا متوجه این موضوع شدیم که تفاوت برق ac و dc در چیست فرکانس برق ac با هرتز اندازه گیری می شود و برق dc برق مستقیم بدون نوسان و فرکانس و هرتز می باشد

برق dc همیشه بهتر است اما بسیارکم کاربرد تر و پر هزینه تر از ولتاژ و برق ac می باشد به همین خاطر این ولتاژ و برق همه جا بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد

کار کردن و راه اندازی دستگاه های الکترونیکی با برق ac به صرفه تر است چون با این ولتاژ کارهای بیشتری می توان انجام داد و اتفاقا بحث ماهم به همین موضوع ختم و ادامه دار است 

تصور بفرمایید یک ترانس فرماتور دارید و می خواهید آن را روشن یا راه اندازی کنید 

یک یا چند باطری یا هر ولتاژ dc دیگر را یه دو سر اولیه یا همان ورودی ترانس بزنید و ثانویه یا خروجی یا سیم پیچ دوم را به یک مصرف کننده یا یک لامپ وصل کنید متوجه خواهید شد که لامپ فقط برای یک ثانیه یا حتی کمتر روشن خواهد شد سپس سریعا خاموش می شود با اینکه هنوز برق باطری ها وصل است و مدار روشن است و ظاهرا باید کار کند اما هیچ خبری نیست اما اگر برق ورودی یا اولیه را قطع کنید و دوباره وصل کنید متوجه خواهید شد که دوباره همان حالت اول اتفاق خواهد افتاد ، چرا ؟ ?

بله اگر همین کار را ادامه دهید یعنی هی مدام برق را قطع و وصل کنید لامپ شماهم با همان سرعت خاموش و روشن می شود حالا تصور بفرمایید بتوانید در یک ثانیه حدود ۵۰ بار ( همان ۵۰ هرتز ) این کار را انجام دهید یا مداری داشته باشید ( اوسیلاتور یا نوسان ساز ) که این کار را برای شما انجام دهد چه اتفاقی خواهد افتاد 

دیگر چشم شما قادر نخواهد بود تعداد نوسانات و تعداد قطع و وصل شدن ها را ببیند و تصور می کنید لامپ به طور یک نواخت روشن است ،  به همین سادگی شما ولتاژ dc را به ولتاژ ac یا همان متناوب تبدیل کرده اید در ادامه به شما تبدیل ولتاژ ac به dc را توسط رکتی فایرها توضیح خواهیم داد

ولتاژ ac به وجود آمده در ثانویه ترانس را می توان به ولتاژ dc یا همان برق مستقیم تبدیل کرد توسط یک یا چند دیود و خازن

متاسفانه اکثر مردم دیود ها و خازن ها را در منابع تغذیه به نام صافی برقی می شناسند که این فکر کاملا غلط است و توضیح و کارکرد درست رکتی فایر یا همین دیود و خازن ها را خدمتتان عرض خواهیم کرد

برای تبدیل ولتاژ ac به dc نیاز به رکتی فایر داریم این مدار عرض کردیم می تواند حداقل از یک دیود و یا خازن و در صورت نیاز بیشتر 

تشکیل شده باشد دورشته سیم برق خروجی همین ترانس فرماتور یا هر منبع تغذیه ac دیگر را در نظر بگیرید

یکی را به پایه آند یک ( پایه مثبت دیود ) دیود وصل کنید همان طور که می دانید دیودها فقط از یک جهت ولتاژ را عبور می دهند ( یعنی اگر سر یا پایه مثبت همان آند را به برق بزنید دیود شما فقط ولتاژ + را از خود عبور می دهد ولی اگر ولتاژ منفی را به همین پایه بزنید دیود ولتاژ را عبور نمی دهد و برعکس خواص و کارایی دیودها تقریبا همین است ) 

دیود شما ولتاژ مثبت برق را عبور داده و در سر دیگر دیود یا همان پایه کاتد یا منفی می توانید ولتاژ مثبت را داشته باشید خب حالا دیود ما به ما این امکان را داد که سر ولتاژ مثبت را از منفی جدا کنیم و همیشه در کاتد دیود فقط ولتاژ مثبت + داشته باشیم چرا این کار را انجام دادیم

چون ما نیاز به ولتاژ dc داریم و می خواهیم + و - منفی را دقیقا مشخص کنیم ، خب حالا مشخص شد توسط یک دیود توانستیم ولتاژ + را از منفی برای همیشه جدا و ایزوله کنیم ( با یک دیود دیگر در صورت نیاز می شود همین را برای کاتد و ولتاژ منفی - نیز انجام داد ولی برای ساده تر شدن موضوع به همین اکتفا می کنیم )  و سر دیگر ولتاژ ما یا همان سیم و پایه ی ترانس که هیچ کاری با آن نکردیم و آزاد است ولتاژ منفی ما تلقی و حساب می شود پس ما تا اینجا ۵۰ در صد راه را رفتیم ولی هنوز نوسان ac حذف نشده و ولتاژ با توجه به فرکانس و نوسانی که داشته هنوز هم حالت ac را دارد ، در اینجا و این مرحله خازن ها ( ترجیحا الکترولیت و قطب دار - و + ) وارد می شوند ، سر کاتد و آزاد دیود را که ولتاژ مثبت را برای ما جدا و ایزوله کرده است به پایه مثبت یک خازن می زنیم و پایه منفی خازن را به سر دیگر تغذیه که آزاد است و همان ولتاژ منفی ما تلقی شد اتصال می دهیم ( خازن ها کاربردهای زیادی دارند اما در رکتی فایرها کار ذخیره سازی ولتاژ را انجام می دهند ) عرض کردیم ولتاژ ac ولتاژ متناوب است یعنی مدام قطع و وصل یا همان خاموش و روشن می شود خازن در اینجا بسیار کاربردیست چرا که زمانی که برق وصل است یا روشن است خازن شارژ شده و برق را ذخیره می کند تا زمانی که برق قطع میشود از برق دخیره شده این خازن استفاده کنیم خازن که تخلیه شد پالس دوم یا همان نوسان دوم ( زمانی که برق دوباره در مدار جریان پیدا کرده )منبع به ما برق می دهد و در همین زمان هم دوباره خازن خود را شارژ می کند برای قطعی بعدی‌

این حالت مدام تکرار می شود چرا که ولتاژ و برق ac ما دیگر dc و برق مستقیم شده و دیگر نوساناتی و ریپلی ندارد 

پس خازن در نوسانات مدام خود را شارژ و دشارژ می کند زمانی که برق هست شارژ شده و زمانی که برق نیست دشارژ شده و خلا موجود در نبودن ولتاژ را جبران می کند و باعث می شود که ولتاژ ثابت و پایدار و یک دست و یک نواخت شود پس خازن صافی نیست و تصویه نمی کند بلکه یک منبع و مخزن ذخیره سازی ولتاژ و جریان است و در زمان وصل برق شارژ و آماده شده و در زمان قطع تخلیه و دشارژ می شود

هرچی مقدار و ظرفیت خازن بیشتر باشد نوسانات کمتر جریان یا امپر بیشتر ولتاژ یک دست تر و ثابت تر می باشد

دیودها دارای مشخصاتی مانند ولتاژ و آمپر و فرکانس می باشند بهتر است همه این موارد را کمی بالاتر انتخاب کنیم 

ولتاژ دیود باتوجه به ولتاژ مدار و تغذیه 

آمپر دیود باتوجه به جریان و آمپر مدار و تغذیه

و فرکانس دیود با توجه به تعداد نوسانات برق ac و تعداد دفعات قطع و وصل شدن 

همگی انتخاب و استفاده می شوند

در مورد خازن ها هم همه ی اینها صدق می کنند ولتاژ خازن بر اساس ولتاژ کلی مدار انتخاب شده و ظرفیت خازن ( ظرفیت خازن با واحدی به نام فاراد اندازه گیری تعیین می شود کمترین این واحد پیکروفاراد P بالاتر و بعد نانوفاراد N بعد میکروفاراد M  بعد نهایتا خود فاراد بعد کیلو فاراد KF و الی آخر که هنوز کسی ندیده و نساخته بالاترشو ) نیز جریان یا همان آمپر و فرکانس مارا تعیین می کند بیشتر از این برای طولانی تر نشدن و از بحث اصلی خارج نشدن ادامه نخواهیم داد ولی این را در به یاد داشته باشید حدودا در یک رکتی فایر معمولی که در یک منبع تغذیه با ترانس معمولی که در یک اداپتور ساده استفاده شده با توجه به ولتاژ حدود ۱۰۰۰ میکروفاراد مناسب می باشد

هرچی فرکانس برق ac شما پایین تر باشد یعنی با سرعت کمتری قطع و وصل شود نیاز به خازن های بزرگتر و بیشتر با فاراد بالاتر است چون هر بار که برق وصل است خازن ها شارژ شده و چون زمان قطع شدن برق طولانی تر شده خازن ها باید انقدر برق در خود ذخیره داشته باشند که بتوانند در زمان خاموشی و قطعی طولانی تر تخلیه و دشارژ خلاها را کاملا پر کنند

برعکس همین موضوع نیز صادق است هرچه فرکانس و تعداد نوسانات برق ac شما در یک ثانیه اگر بیشتر شود خازن های شما تعدادشان کمتر و فاراد و ظرفیت نیز به نسبت کمتر می شود و نویز و ریپل ولتاژ شما افت خواهد کرد ، در منابع تغذیه سویچینگ چون فرکانس این منابع بسیار از برق شهر بالاتر است رکتی فایرها ارزان تر و بهتر عمل می کنند برای مثال اکثر منبع تغذیه‌های سویچینگ در فرکانس حدودی ۳۰ تا ۴۰ کیلوهرتز کار می کنند ( کیلو واحدی معادل ضربدر ۱۰۰۰ است یعنی این گونه مدارات در هر ثانیه چیزی معادل ۳۰ تا ۴۰ هزار بار نوسان ایجاد می کنند ) این عمل باعث می شود فضا و وزن مدارات سویچینگ کمتر و قیمت ها هم همین طور و کیفیت و کارایی بالاتر برود حتی اندازه ترانس ما نیز بسته به فرکانس ( هرچه فرکانس بالاتر باشد ) کوچکتر می شود یاد آور می شویم تمامی ترانس فرماتورهای موجود در دسترس فرکانس های متفاوتی دارند و باید باتوجه به فرکانس مدار و برق موجود ترانس فرماتور را انتخاب کنیم بد نیست راجب ترانس های معمولی که با برق شهر و فرکانس بین ۵۰ تا ۶۰ هرتز کار می کنند نگاهی گذرا و مختصر و مفید داشته باشیم

همیشه در دوران کودکی پیچیدن ترانس کاری دشوار برای بنده بود و برایم این سوال همیشه مطرح و مهم بود چرا موتورها و ترانس ها هسته هایی از آهن ورقه ورقه دارند چرا همه به هم چسپیده و برای راحتی کار یک دست نیستند چرا حالت E و I دارند و دیگر موارد ، یاد دارم به درستی در هیچ کتاب و منبعی و دانشگاهی هم راجب این موضوع به اندازه کافی و نیاز بحث نشده اکثر کتاب ها هم ترجمه شده لذا درک موضوع نیز دشوارتر است هنوز هم تا امروز اکثریت و حتی بیشتر مردم و علاقه مندان چیزی در این مورد نمی دانند یا چرا در یک ترانس یا چوک به جای یک رشته سیم ضخیم از چند رشته سیم به هم تنیده شده نازکتر استفاده می شود ، همین موضوع سیم های چند رشته همزمان را از یکی از بزرگان علم الکترونیک ( استاد دانشگاه ) پرسیدم هیچ پاسخی نداشت فقط باتحقیق زیاد و ازمایشات مکرر جواب تمامی سوالات مبهم دانش الکترونیک را فهمیدم

بله همه‌ی اینها رابطه مستقیم و مهمی با فرکانس دارند

ابتدا از ورقه ورقه بودن لایه های ترانس شرح دهیم این لایه ها دقیقا آهن خالص نیستند و با مواد دیگری ترکیب شده اند و این هسته ها با کروم و نیکل و دیگر مواد و عناصر باتوجه به فرکانس هایشان ترکیب می شوند ( تخصص این آلیاژها در حیطه سازندگان است ) و ورقه ورقه بودن و ضخامت ورقه ها بازهم به فرکانس ربط دارد هرچه فرکانس بالاتر ، ورقه ها بیشتر و نازکتر ، تعداد و وزن این صفحات به جریان و آمپر و توان ترانس بستگی دارد

جالب است بدانید حتی این صحفات زمانی که لایه لایه روی هم قرار میگیرند به هم کاملا اتصال ندارند یعنی همه ی این صفحات با لایه ای خاص از لامینت ابکاری شده اند تا ایزوله از هم باشند

علت اینکه بسیاری از ترانس ها و موتورها و ،... سریع می سوزند همین است متاسفانه  همیشه دست سودجوها و دلال‌ها و بی سوادها در کار است استفاده از سیم آلمنیومی به جای مس بدون در نظر گرفتن دانش و معادلات جایگزین که فقط سیم المنیومی را جایگزین مس می کنند برای منفعت بیشتر

نداشتن دانش ساخت ورقه های خاص و آهن معمولی استفاده کردن و لمینت مناسب و مخصوص جهت آبکاری بهتر و تحمل دما و وطوبت و ،... و سایر موارد دیگر می باشد

اما جواب اینکه چرا گاهی اوقات ( در واقع همیشه مخصوصا مدارات سویچینگ ) از چند رشته سیم به هم تنیده شده به جای یک رشته سیم ضخیم تر استفاده می شود مگر غیر از این است که یک رشته بهتر و راحتر و به صرفه تر است ؟ 

باید عرض کنم نه !

بازهم موضوع به فرکانس مربوط است بله در ولتاژ مستقیم یا dc یک رشته سیم به خاطر معادله قطر مقطع بهتر است و جریان بیشتری را از خود عبور داده و کمتر گرم شده و اتلاف انرژی کمتری هم دارد 

اما در مورد ولتاژ ac کاملا موضوع فرق می کند در ولتاژ ac از یک مقدار قطر بیشتر ( شما حدود نیم میلیمتر را برای درک بهتر موضوع در نظر داشته باشید ) سیم شما توانایی انتقال جریان یا آمپر و توان بالاتری را ندارد و باعث افت و اتلاف انرژی می شود چرا که الکترون ها در ولتاژ ac خصوصا زمانی که فرکانس بالاتر برود میل و رقبت بیشتری دارند که به سمت مرکز قطر سیم حرکت کنند و انجا بیشتر جمع میشوند و بجز در مرکز قطر سیم الکترون های کمتری در اطراف مرکز یک رشته سیم جریان الکتریکی را انتقال می دهند به همین دلیل مرکز و وسط قطر سیم شما بسیار فعال و الکترون بشدت در حرکتند اما در اطراف به نسبت کمتر پراکنده شده و هرچه شما سیم برق خود را ضخیم تر کنید سیم نمی تواند جریان و توان بیشتری را از خود عبور دهد پس باید سیم انتخابی را به اندازه ایی انتخاب کرد با توجه به فرکانس که هر رشته بتواند مثلا با فلان فرکانس فلان توان را انتقال دهد انتخاب کنید

مثال سیم شما توانایی این را دارد فقط ۱۰۰ میلی امپر جریان را عبور دهد هر چقدر هم که سیم شما ضخیم باشد فقط همین مقدار را عبور خواهد داد لذا شما بر فرض یک آمپر برق یا جریان نیاز دارید باید تست کنید تا بدانید کمترین قطر سیمی که می تواند ۱۰۰ میلی آمپر را عبور دهد چه ضخامت سیمی است اینجا ما فرض را سیم یک دهم میلیمتر حدودی انتخاب می کنیم خب حالا برای داشتن یک امپر یا همان ۱۰۰۰ میلی آمپر باید ده رشته از همین رشته سیم ها را که کاملا از هم عایقند و بر رویشان لاک دارند به هم بتنیم یا همزمان در هسته ترانس بپیچیم تا هر کدام ۱۰۰ میلی امپر را انتقال دهند که جمعا ۱۰۰۰ میلی آمپر یا همان یک آمپر شود ( این کار اهم سیم شما را نیز بالاتر میبرد که از هر جهت از نظر قوانین فیزیک بهتر و کار آمدتر است مانند افت حرارت در خود ترانس یا چوک و ماسفت ها ) 

خب زیاد وارد جزئیات شدیم ولی امیدوارم تفاوت ولتاژ ac و dc و معنای فرکانس و هرتز و دیگر موارد را تا اینجا آموخته باشید 

ترانس ها علاوه بر حجم زیاد و وزن بالا معایبی هم دارند مانند زمانی که شما در دستگاه خود خرابی یا اتصالاتی داشته باشید یا جریان و آمپر و بار بیشتری از ترانس بکشید اینجا ترانس های معمولی داغ شده یا می سوزند در اثر فشار در زمان طولانی مدت تر و مستقیم در خروجی و ورودی ترانس افت ولتاژ خواهیم داشت اما در منابع تغذیه سویچینگ اینطور نیست هرچه شما بار و جریان بیشتری از تغذیه بخواهید تغذیه سویچینگ قسمت هایی دارد مانند مدار فیدبک که ولتاژ و جریان خروجی را کنترول کرده و متناسب با شرایط خروجی را کنترول می کند این امر باعث استفاده درست تر و بهتر از انرژی نیز هست

مدارات سویچینگ همان طور که توضیح دادیم ریپل و نوسانات کمتری در خروجی دارند

مدارات سویچینگ یک خاصیت بسیار مهم نسبت به ترانس های معمولی که دارند این است که می توانند هم ولتاژ ورودی برق را و هم ولتاژ خروجی برق را دقیقا کنترول کنند 

ترانس های معمولی از رابطه ساده و ضرب و تقسیم های ساده ریاضیات پیروی و ساخته شده اند که شما هر ولتاژی را در ورودی داشته باشید به همان نسبت در خروجی القا و خواهید داشت ؛ مثال یک ترانس ۲۲۰ ولت به ۱۲ ولت را تصور بفرمایید که معمولا برق شهرها نیز مدام کم و زیاد می شود اگر ولتاژ ورودی زیاد شود خروجی هم به همان نسبت زیاد و بازهم بلعکس این علت سوختن بسیاری از دستگاه های الکترونیکی است که با ترانس کار می کنند در ضمن در بسیاری از کشورهای جهان ولتاژ برق و فرکانس نیز متفاوت است و این دسته از ترانس های سنتی جواب گوی این شرایط و حالات نیستند ، اما در منابع تغذیه سویچینگ اوضاع کاملا متفاوت تر است اولا اگر دقت کرده باشید بر روی دستگاههای جدید مانند تلوزیون های LED و LCD نوشته شده 85V TO 265V این بدان معناست که در تکنولوژی های جدید دیگر خبری از کلیدهای انتخاب ولتاژ در پشت لوازم برقی یا کنار کانکتور برق ورودی نیست

و دستگاه شما می تواند در بدترین شرایط در هر موقعیت و لوکیشن جغرافیایی بدون خطا و افت و خیز ولتاژ با دقت کار کند 

و حتی دیگر نیاز به دستگاه های محافظ برق که ۹۰ درصد سازندگان ادعای کذب و دروغ دارند نباشد خود این امر برای دستگاه های الکترونیکی شما بهترین مزایا و آپشن محسوب می شود که هیچ محافظ برقی نمی تواند تا این حد مفید و کار آمد باشد در ضمن این به ظاهر محافظ ها نیز اگر خیلی هم مرغوب باشند فقط در زمان های اضطرای برق را قطع و خاموش می کنند اما سیستم هایی که منبع تغذیه سویچینگ دارند خودشان ولتاژ برق ورودی را کنترول و خروجی را در حالت فلت و ثابتی نگه می دارند و دیگر نیازی به خریدن و صرف هزینه های اضافی نیست در ضمن خود این به ظاهر محافظ ها تا حدودی خطرناک هم هستند 

یک بار بنده خدایی با بنده تماس گرفته بود که یک دستگاه پاورمیکسر خریده ام از آنجا که قیمت این دستگاه بسیار بالا بوده و این بنده خدا به سختی از عهده خرید بر آمده بود از ترس اینکه مبادا چون مدام در جاهای مختلفی از دستگاه استفاده می کند آسیبی به دستگاه نرسد دستگاه محافظ و یک استابلایزر گران قیمت در کنار پاورمیکسر صدا فرشنده به او فروخته بود هر کاری میکردم این شخص قانع نمیشد که این کار بی فایده و احتمال ریسک خرابی دستگاه را بالا برده است 

به ایشان گفتم لطفا لیبل پشت دستگاه پاورمیکسر خود را بخوانید 

گفت نوشته ۸۵ تا ۲۶۵ ولت ورودی برق این دستگاه است بعد گفتم مشخصات و خروجی استابلایز را قرائت و بخوانید ، گفت نوشته شده خروجی این استابلایزر ۲۲۰ ولت است و ورودی برق می تواند از ۱۸۵ ولت تا ۲۴۰ ولت باشد ؛ عرض کردم بنده خدا خب دستگاه پاورمیکسر شما که از ۸۵ ولت تا ۲۶۵ ولت است یعنی هم با ولتاژ پایین تر و هم با ولتاژ بالاتر از استابلایزر و محافظ شما کار می کند و دستگاه پاورمیکسر شما در شرایط بسیار بدتر چه در زمان بالارفتن برق و چه در زمان پایین تر آمدن ولتاژ برق کار می کند و آسیبی نمی بیند تازه این در صورتی است که استابلایزر خریداری شده برند معروفی باشد و به درستی کار کند وگرنه که چه بدتر

بله عزیزان اینها بازهم از سادگی ملت استفاده می کنند تا اجناسشان را بیشتر و بهتر بفروشند ، خیلی از این فروشندگان خودشان هم سواد زیادی در این رابطه ندارند و گول حرفهای عوام دیگر را خورده اند 

خود هزینه نگه داری و سرویس این دستگاه ها اتلاف انرژی و قطع و وصل شدن مدام رله ها که باعث آسیب جدی رساندن به دستگاه شما‌ می شوند و کنترول دقیق نداشتن بر ولتاژ خروجی و ناتوانی از کنترول فرکانس برق ، چون هر فرکانسی به استابلایزرها بدهید همان را دریافت خواهید کرد و علت سوختن بسیاری از دستگاه های الکترونیکی به خاطر نوسانات فرکانس برق شهر است نه نوسانات ولتاژ برق شهر همه این موارد را باید اضافه کنید تازه بازهم جای بحث دارند

جای بحث در این مورد زیاد است اما بازهم هدف روشن شدن ذهن شما عزیزان در موارد گوناگون است

امروزه حتی یک شارژر ساده موبایل متفرقه هم دقت بفرمایید یک همچین امکاناتی دارند و بر روی لیبل محصول نوشته شده ۸۵ ولت تا ۲۶۵ ولت

چون شرکت تکنوالکترونیک در راستای تولید سیستم های صوتی حرفه ای دستاوردهای زیادی دارد بد نیست مقایسه و توصیفاتی در مورد مدارات سویچینگ برای منابع تغذیه سیستم های صوتی داشته باشیم و آیا مدارات سویچینگ چه برتری نسبت به ترانس در سیستم های صوتی دارند

تغذیه های ترانسی سنتی دارای خازن ها و قسمت رکتی فایر بزرگی هستند که همیشه کارآمد نبوده و هر کاری کنیم بازهم نویز و صدای هوم به نسبت در این سبک سیستم ها بیشتر وجود دارند

جدای از نوسانات و کم و زیاد شدن و تاثیر برق و ولتاژ ورودی بر خروجی

چون منابع تغذیه سویچینگ با فرکانس بالا کار می کنند لذا اگر نویزی هم از تغذیه به قسمت امپلی فایر سرایت کند قابل شنود نیست زیرا معمولا این منابع تغذیه با فرکانس بالای ۳۰ کیلوهرتز کار می کنند و این دامنه از فرکانس برای گوش انسان غیر قابل شنود است

دوم یکی از علت های صدای هوم و نویز مدارات صوتی و امپلی فایرها به خاطر این است که چون با ولتاژ دوبل کار می کنند این دو ولتاژ دوبل یا مکمل هم دقیقا بالانس نیستند و اگر با ولت متر این ولتاژ تست شود متوجه خواهید شد که این دو ولتاژ دقیقا به یک اندازه نیستند این امر بسیار مهم است در منابع تغذیه سویچینگ این موارد باتوجه به شرکت سازنده و طراح مدار باید به درستی رعایت شود چون منبع تغذیه سویچینگ هایی که برای آمپلی فایرها مورد استفاده قرار می گیرد با دیگر منابع تغذیه سویچینگ دیگر فرق دارند این بالانس بودن ولتاژ تنها یکی از موارد می باشد

با سپاس فراوان از شما عزیزان و علاقه مندان بزرگوار

مهندس فرزاد فتحی به تاریخ ۱۴۰۳/۴/۸

درپناه الله

Hello

Serving readers and those interested in electronics and science

In this article, we intend to have a quick, useful and accurate look at the differences and comparisons of power supplies in electronic circuits

Strengths and weaknesses of each, precision, quality, safety and consumption

There are many articles and books in this regard, which I have read many of in the past, and unfortunately today, despite the existence of virtual and internet space, I have noticed that some people who do not have any knowledge in this regard have started broadcasting seemingly educational videos in order to Attracting the audience and for those who are skilled in this field, it is clear that such people themselves do not have much information about this, especially repairmen and sellers and...

The effort is based on this, all your doubts and questions have been clarified and answered as much as possible, and we have always tried to present the materials in a simple way and the best expression for you, dear ones, from beginners to professionals, we hope that you will find them useful and useful. to be

Well, it seems to me that switching power supplies are competitive with transformers in terms of price

First, I need an AC voltage to create a current and a second or secondary voltage. This is a very important point. Without an AC voltage, the whole story is lost. Now, what are the AC and DC voltages and what is the difference between them? Why must the voltage be AC?
 

In electronics, we have two voltage models, dc voltage or in Farsi, direct and constant voltage

This voltage is a smooth voltage without fluctuation and so-called has no disconnection and connection, and the voltage and current are continuously flowing in the circuit and the electrons in the wires are moving continuously and regularly, like the electricity of batteries and solar panels and DC power supplies 

It is interesting to know that there was always a fight between Edison and Tesla about which one is better and more practical for home and industrial electricity, and in the end, Tesla, the great innovator and scientist, was right and AC voltage was introduced and used as the main electricity. took 

We have reached the definition and explanation of ac voltage 

AC voltage, or alternating voltage, is a voltage that is constantly rising and falling, or better, disconnecting and connecting. You may have seen these numbers on all electronic devices, 50hz, 60hz, and this question has occurred to you, what does it mean? 

This is the frequency and the unit of measurement and the number of oscillations, or the number of interruptions and connections of electricity, here we call pulse

More simply, this urban electricity in all parts of Iran is 50 Hz, which means that the electricity in your home is cut off and connected 50 times every second. This is nothing to worry about, because all the electronic devices are designed and built on this basis.

So far we have understood what is the difference between ac and dc electricity, the frequency of ac electricity is measured in hertz and dc electricity is direct electricity without fluctuation and frequency and hertz.

DC electricity is always better, but it is much less used and more expensive than AC voltage and electricity, that's why this voltage and electricity is used more everywhere.

It is more economical to operate and operate electronic devices with AC power because more things can be done with this voltage, and by the way, my discussion ends with this issue and continues.

Imagine you have a transformer and you want to turn it on 

Connect one or more batteries or any other dc voltage to the primary or the same input and connect the secondary or the output or the second coil to a consumer or a lamp, you will notice that the lamp is on only for a second or even less. It will then turn off immediately, even though the batteries are still connected and the circuit is on, and apparently it should work, but there is no news, but if you disconnect the input or primary power and reconnect it, you will notice that the same thing happens again. will fall, why? ?

Yes, if you continue doing the same thing, that is, you keep turning off and on the electricity, your lamp will turn off and on at the same speed. Now imagine if you can do this about 50 times in one second (the same 50 Hz) or have a circuit. What will happen if an oscillator does this for you? 

Your eye will no longer be able to see the number of oscillations and the number of disconnections and connections, and you will imagine that the lamp is uniformly lit, so simply, you have converted the dc voltage into an ac voltage, and then you will be converted. We will explain ac to dc voltage by rectifiers

The ac voltage generated in the secondary of the transformer can be converted to dc voltage or direct current by one or more diodes and capacitors.

Unfortunately, most people know diodes and capacitors in power sources as electric rectifiers, which is completely wrong, and we will provide you with the correct explanation and operation of rectifiers or the same diodes and capacitors.

We need a rectifier to convert ac voltage to dc. This circuit we have presented can be at least one diode or capacitor and more if needed. 

Consider the circuit of the output power wire of the same transformer or any other ac power source

Connect one to the base of the anode of a diode (the positive base of the diode). As you know, diodes only pass voltage in one direction (that is, if you connect the head or the positive base of the same anode to electricity, your diode will only receive + voltage from itself. passes, but if you apply a negative voltage to the same base, the diode does not pass the voltage, and on the contrary, the properties and efficiency of the diodes are almost the same) 

Your diode passes the positive voltage of the electricity and you can have the positive voltage at the other end of the diode or the cathode or negative base. only have positive voltage + why we did this

Because we need dc voltage and we want to determine exactly + and - negative, well, now it is clear that we were able to separate and isolate the + voltage from the negative forever with a diode (the same can be done with another diode if needed) For the cathode and negative voltage - he also did it, but to simplify the matter, we will limit ourselves to this) and on the other end, our voltage, or the wire and base of the transformer, which we did not do anything with and is free, is considered and calculated as our negative voltage. So we have gone 50% of the way so far, but the AC oscillation has not been removed yet, and the voltage is still in the AC mode according to the frequency and oscillation it had, here and at this stage the capacitors (preferably electrolytic and polarized - and +) enter, we connect the cathode and free end of the diode, which has isolated and isolated the positive voltage for us, to the positive base of a capacitor, and we connect the negative base of the capacitor to the other end of the power supply, which is free and considered the same as our negative voltage (Capacitors have many uses, but in rectifiers they perform voltage storage) We said that AC voltage is alternating voltage, which means it is constantly turned off and on, the capacitor is very useful here, because when the electricity is connected or it is on, the capacitor is charged and stores the electricity until the electricity is cut off, we use the electricity stored in this capacitor, the capacitor that was discharged is the second pulse or the second oscillation (when the electricity starts flowing again in the circuit) (source to us) It gives electricity and at the same time it charges its capacitor again for the next outage

This state is constantly repeated because our AC voltage and electricity has become DC and direct electricity and no longer has fluctuations and ripples.

Therefore, the capacitor constantly charges and discharges itself in fluctuations, it is charged when there is electricity and discharged when there is no electricity, and it compensates for the vacuum in the absence of voltage and makes the voltage stable and consistent. So, the capacitor is not a filter and it does not correct, but it is a source and storage tank for voltage and current, and it is charged and prepared when the power is connected, and it is discharged and discharged when it is disconnected.

The greater the amount and capacity of the capacitor, the less fluctuations in current or amperes, the more the voltage is more uniform and stable

Diodes have specifications such as voltage, ampere and frequency, it is better to choose all these things a little higher 

Diode voltage according to circuit and power supply voltage 

Diode ampere according to the current and ampere of the circuit and power supply

and the frequency of the diode according to the number of AC power fluctuations and the number of times it is disconnected and connected 

All are selected and used

In the case of capacitors, all of this applies. The voltage of the capacitor is selected based on the overall voltage of the circuit and the capacity of the capacitor (the capacity of the capacitor is determined by a unit called Farad, the lowest of this unit is picofarad P, higher, then nanofarad N, then microfarad M, then Finally, the farad itself, then the kilofarad, KF, and until the end, which no one has seen or made higher, also determines our current or ampere and our frequency. Remember that in a normal rectifier that is used in a power supply with a normal transformer that is used in a simple adapter, the voltage is about 1000 microfarads.

The lower the frequency of your ac power, it means that it is connected and disconnected at a slower speed, the need for larger and more capacitors with higher farads, because each time the power is connected, the capacitors are charged, and since the time of power interruption is longer, the capacitors must have so much electricity in their reserves that they can completely fill the voids during blackouts and longer outages.

On the contrary, the same thing is true, as the frequency and number of AC power fluctuations in one second increases, the number of your capacitors will decrease and the farad and capacity will also decrease in proportion, and the noise and ripple of your voltage will decrease, in switching power supplies because The frequency of these sources is much higher than the city electricity. Rectifiers are cheaper and work better. For example, most switching power supplies work at a frequency of 30 to 40 kHz (one kilo unit is equivalent to 1000 times, which means that such circuits per second are equivalent to 30,000 to 40,000 times (they cause oscillations) this action makes the space and weight of switching circuits less and the prices increase as well, and the quality and efficiency increase, even the size of our transformer is smaller depending on the frequency (the higher the frequency) We remind you that all available transformers have different frequencies and we must choose the transformer according to the frequency of the circuit and the available electricity. And be brief and useful

In my childhood, winding the transformer was always a difficult task for me, and this question was always important to me, why motors and transformers have cores made of sheet iron, why they are all stuck together and not with one hand for ease of work, why they have E and I modes. And other things, I remember correctly, in no book, source, university, this issue has not been discussed sufficiently and the need, most of the books have been translated, so it is more difficult to understand the issue, still to this day, the majority and even more of the people and those who are interested. They don't know anything about this or why in a transformer or choke, instead of a thick wire, several strands of thinner interwoven wires are used. I asked, there was no answer, only with a lot of research and repeated tests, I understood the answer to all the obscure questions of electronic knowledge

Yes, all of these have a direct and important relationship with frequency

First of all, let's explain the lamination of trans layers, these layers are not exactly pure iron and are combined with other materials, and these cores are combined with chromium, nickel and other materials and elements according to their frequencies (the specialty of these alloys is in the field of and the thickness of the sheets is related to the frequency, the higher the frequency, the more and thinner the sheets, the number and weight of these sheets depends on the current and ampere and power of the transformer

It is interesting to know that even when these pages are placed on top of each other, they are not completely connected, that is, all these pages are coated with a special layer of laminate to isolate them from each other.

This is the reason why many transformers and engines burn quickly. Unfortunately, the hands of profiteers, brokers, and illiterate people are always involved in using aluminum wire instead of copper without considering the knowledge and alternative equations that only use aluminum wire. They replace copper for more benefit

Not having the knowledge of making special sheets and ordinary iron, using suitable and special laminates for better plating and tolerance of temperature and temperature, etc.

But the answer to why sometimes (in fact, always, especially switching circuits) several strings of wires are used instead of a thicker wire, is it not that one string is better, easier and more economical? 

I have to say no!

Again, the issue is related to the frequency. Yes, in direct or dc voltage, a string of wires is better because of the equation of the diameter of the section, and it passes more current and heats up less and has less energy loss. 

But in the case of AC voltage, the issue is completely different. In AC voltage, if the diameter is greater than a certain value (you should consider about half a millimeter for a better understanding of the issue), your wire is not capable of transmitting higher current or amperes and power, and it causes loss and loss. It becomes energy because the electrons in AC voltage, especially when the frequency increases, have more desire and competition to move towards the center of the wire diameter and gather there more, and except in the center of the wire diameter, fewer electrons flow around the center of a wire strand. They transmit electricity, that's why the center and the middle of your wire diameter are very active and the electrons move a lot, but they are scattered around less and the thicker you make your electric wire, the wire cannot pass more current and power. so you should choose the selected wire according to the frequency that each string can transmit such power with such a frequency.

For example, your wire has the ability to pass only 100 milliamps of current, no matter how thick your wire is, it will only pass this amount. Therefore, assuming you need one ampere of electricity or current, you must test to know the smallest diameter of the wire that It can pass 100 milliamperes. What is the thickness of the wire? Here, we choose the assumption that the wire is about one tenth of a millimeter. Well, now to have one ampere or 1000 milliamperes, you need ten strands of these wires, which are completely insulated from each other. They have varnish on them, we can glue them together or we can wrap them in the core of the transformer at the same time, so that each of them transmits 100 milliamperes, which makes a total of 1000 milliamperes, or one ampere. It is better and more useful, such as heat loss in the transformer itself or chokes and MOSFETs) 

Well, we went into a lot of details, but I hope you have learned the difference between ac and dc voltage, the meaning of frequency, hertz, and other things 

In addition to large volume and high weight, transformers also have disadvantages, such as when you have a breakdown or connection in your device, or you draw more current, amperage, and load from the transformer. Here, normal transformers get hot or burn due to long-term pressure. More directly, we will have a voltage drop at the output and input of the transformer, but this is not the case with switching power supplies. The more load and current you want from the power supply, the switching power supply has parts such as the feedback circuit that controls the output voltage and current and adjusts it according to the output conditions. It controls, this causes more correct and better use of energy

As we explained, switching circuits have less ripple and fluctuations in the output

Switching circuits have a very important property compared to conventional transformers that they can precisely control both the input voltage and the output voltage.

Normal transformers are made following simple mathematical multiplication and division, so that whatever voltage you have in the input, you will have the same ratio in the output; Imagine an example of a 220V to 12V transformer, which usually increases and decreases the electricity in cities, if the input voltage increases, the output increases in the same proportion and vice versa, this is the reason for burning of many electronic devices that work with transformers At the same time, in many countries of the world, the voltage and frequency are also different, and these types of traditional transformers are not the answer to these conditions and situations, but in switching power supplies, the situation is completely different. First, if you pay attention to the new devices such as LED and LCD televisions are written 85V TO 265V. This means that in new technologies, there is no more voltage selection keys on the back of electrical appliances or next to the input power connector.

And your device can work accurately in the worst conditions in any position and geographical location without errors and voltage fluctuations 

And there is no need for electrical protection devices, which 90% of the manufacturers make false claims, this is considered the best advantage and option for your electronic devices, as no electrical protection can be so useful and effective These protectors, even if they are very good, only cut and turn off the power in times of emergency, but the systems that have a switching power supply control the input power voltage and keep the output in a flat and stable state, etc. There is no need to buy and spend extra money, in addition, these protectors themselves are somewhat dangerous 

Once, a servant of God called me to say that I had bought a power mixer because the price of this machine was very high and this servant of God could hardly afford the purchase because he was constantly using the machine in different places. No damage was done to the device. He had sold him a protective device and an expensive stabilizer along with the power mixer. No matter what I did, this person was not convinced that this work was useless and increased the risk of device failure. 

I told them, please read the label on the back of your power mixer 

He said that it is written that the power input of this device is 85 to 265 volts. Then I told him to read the specifications and output of the stabilizer. He said that it is written that the output of this stabilizer is 220 volts and the power input can be from 185 volts to 240 volts. I said, O God, well, your power mixer device, which is from 85 volts to 265 volts, means that it works both with a lower voltage and with a higher voltage than your stabilizer and protector, and your power mixer device is in much worse conditions, whether during power surges or whatever. When the voltage drops, it works and is not damaged, this is only if the purchased stabilizer is a famous brand and works properly, otherwise, what is worse.

Yes, dear ones, they still use the simplicity of the nation to sell their goods more and better, many of these sellers themselves are not very educated in this regard and have been fooled by the words of other people. 

The cost of maintenance and service of these devices is energy loss and the constant disconnection and connection of relays, which cause serious damage to your device, and not having accurate control over the output voltage and the inability to control the power frequency, because any frequency you give to the stabilizers is the same. you will receive and the cause of burning of many electronic devices is due to city electricity frequency fluctuations, not city electricity voltage fluctuations, you have to add all these things, they are still debatable.

There is a lot of room for discussion in this matter, but still the goal is to clarify your minds in various cases

Today, even a simple charger for various mobile phones, pay attention, they have such facilities and on the product label it is written 85V to 265V.

Because Teknoelectronics has many achievements in the production of professional audio systems, it is not bad to have comparisons and descriptions about switching circuits for power sources of audio systems and whether switching circuits are superior to transformers in audio systems.

Traditional trans power supplies have capacitors and a large rectifier part, which are not always efficient, and no matter what we do, there is still more noise and hum sound in this style of systems.

Apart from fluctuations and increasing and decreasing and the effect of electricity and input voltage on the output

Because switching power supplies work with high frequency, therefore, if noise spreads from the power supply to the amplifier part, it cannot be heard, because usually these power supplies work with a frequency above 30 kHz, and this frequency range is inaudible to the human ear.

Second, one of the reasons for the hum and noise of audio circuits and amplifiers is because they work with double voltage, these two double or complementary voltages are not exactly balanced, and if you test this voltage with a voltmeter, you will understand that this The two voltages are not exactly the same. This is very important in switching power supplies. According to the manufacturer and the circuit designer, these things must be observed correctly, because the switching power supply used for amplifiers is different from other switching power supplies. They are different, this voltage balance is only one of the cases

Thank you very much to you, dear ones and interested people

Engineer Farzad Fathi dated 

 IRAN  ,   28 JUNE 2024

in the shelter of Allah