Τροφοδοτικό

Το τροφοδοτικό είναι μία ηλεκτρονική συσκευή (εξωτερική ή εσωτερική) που μετατρέπει την τάση του δικτύου (220 ή 110 Volt) στην απαιτούμενη τάση και τύπο ρεύματος (εναλλασσόμενο ή συνεχές) που είναι κατάλληλο για τη λειτουργία μιας ηλεκτρονικής συσκευής. Για τη λειτουργία των ηλεκτρονικών συσκευών απαιτείται συνήθως συνεχής τάση. Τα δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας παρέχουν εναλλασσόμενη τάση. Για το λόγο αυτό οι ηλεκτρονικές συσκευές φέρουν ενσωματωμένη μια διάταξη που κάνει τη μετατροπή και λέγεται τροφοδοτικό (power supply).

Ένα μικρό αυτοσχέδιο τροφοδοτικό

Ένα απλό τροφοδοτικό αποτελείται από τέσσερα εξαρτήματα:

• Μετασχηματιστής: Ανυψώνει ή υποβιβάζει την ac τάση, ανάλογα με τη τιμή της dc τάσης που θέλουμε.
• Ανορθωτής: Καταργεί τις αρνητικές ημιπεριόδους της ac τάσης.
• Φίλτρο: Εξομαλύνει τις κυματώσεις της ανορθωμένης τάσης.
• Σταθεροποιητής: Διατηρεί τη dc τάση σταθερή, ανεξάρτητα από την αντίσταση της τροφοδοτούμενης βαθμίδας.

Παλμοτροφοδοτικό

Το παλμοτροφοδοτικό είναι ένα τροφοδοτικό το οποίο περιέχει ένα Switching Regulator που μετατρέπει πολύ αποτελεσματικά την ηλεκτρική ισχύ. Όπως και τα υπόλοιπα τροφοδοτικά, ένα παλμοτροφοδοτικό μεταβιβάζει ισχύ από μια πηγή ΑC η DC, σε φορτία DC, όπως π.χ. σε ένα PC καθώς μετατρέπει τα χαρακτηριστικά τάσης και ισχύος. Η διαφορά του από ένα γραμμικό τροφοδοτικό είναι ότι το Pass Transistor του παλμοτροφοδοτικού αλλάζει συνεχώς καταστάσεις μεταξύ χαμηλής κατανάλωσης (περιοχή αποκοπής) και υψηλής κατανάλωσης (περιοχή κόρου), περνώντας πολύ λιγότερο χρόνο στην περιοχή υψηλής κατανάλωσης (ανάλογα με τις απαιτήσεις του φορτίου), πράγμα που ελαχιστοποιεί τις απώλειες ενέργειας. Ένα ιδανικό παλμοτροφοδοτικό δεν θα κατανάλωνε καθόλου ενέργεια.

Η σταθεροποίηση τάσης (Voltage Regulation) επιτυγχάνεται μετατρέποντας το εύρος του χρόνου on-off. Αντίθετα, ένα γραμμικό τροφοδοτικό σταθεροποιεί την τάση εξόδου διατηρώντας συνέχεια το Pass Transistor σε κατάσταση υψηλής κατανάλωσης.

Η υψηλή απόδοση του παλμοτροφοδοτικού είναι ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματά του. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα είναι ότι τα παλμοτροφοδοτικά είναι μικρότερα και ελαφρύτερα από τα γραμμικά τροφοδοτικά.

Τα παλμοτροφοδοτικά χρησιμοποιούνται όταν απαιτούνται μικρά και ελαφρά τροφοδοτικά. Ωστόσο όμως είναι πιο πολύπλοκα στην κατασκευή τους και αν δεν σχεδιαστούν (και υλοποιηθούν) προσεκτικά μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα θορύβου και να παρέχουν χαμηλή απόδοση.

Ένα γραμμικό τροφοδοτικό παρέχει την επιθυμητή τάση εξόδου χάνοντας αρκετή ισχύ με τη μορφή Ωμικών απωλειών π.χ. σε κάποιες αντιστάσεις. Στο γραμμικό τροφοδοτικό, ένας γραμμικός σταθεροποιητής (Regulator) ρυθμίζει την τάση εξόδου χάνοντας υπό μορφή θερμότητας την επιπλέον ισχύ που λαμβάνει από την είσοδο, ρίχνοντας έτσι πολύ την απόδοση του τροφοδοτικού ακριβώς επειδή η διαφορά τάσης εισόδου/εξόδου χάνεται με τη μορφή θερμότητας.

Αντιθέτως, ένα παλμοτροφοδοτικό ρυθμίζει την τάση εξόδου διακόπτοντας κατάλληλα και χωρίς απώλειες διάφορα αποθηκευτικά στοιχεία όπως πυκνωτές και πηνία τα οποία είναι τοποθετημένα σε κατάλληλα σημεία του κυκλώματος. Τα ιδανικά στοιχεία διακοπής (υποβοηθούμενα από transistors) δεν παρουσιάζουν καμία αντίσταση όταν ενεργοποιούνται (ΟΝ) και δεν έχουν καθόλου ρεύμα όταν απενεργοποιούνται (OFF). Τέτοια ιδανικά στοιχεία θα μπορούσαν να έχουν απόδοση 100 % αφού δεν χάνεται καθόλου ισχύ υπό μορφή θερμότητας. Στον πραγματικό κόσμο όμως δεν υπάρχουν τέτοια ιδανικά στοιχεία, με αποτέλεσμα στην πραγματικότητα να χάνεται ένα μικρό ποσοστό ισχύος, το οποίο είναι πολύ μικρότερο από το ποσοστό ισχύος που χάνεται στα γραμμικά τροφοδοτικά.