Nguồn điện, hay Power Supply, là một thành phần quan trọng trong hệ thống điện, có nhiệm vụ cung cấp điện năng cho các thiết bị điện. Nguồn điện đảm bảo khả năng chuyển đổi dòng điện từ nguồn nguồn cung sang các điện áp với tần số chính xác và ổn định. Bài viết này sẽ giải thích rõ ràng để giúp bạn có thể hiểu rõ hơn về Nguồn Điện là gì, cũng như chi tiết về ưu điểm và nhược điểm của linh kiện này.

Power Supply là gì?

Power Supply, hay Nguồn Điện, là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện tử, có chức năng cung cấp nguồn điện cho các thiết bị khác. Nó hoạt động bằng cách chuyển đổi và điều chỉnh dòng điện từ nguồn cung để đảm bảo rằng các thiết bị kết nối nhận được nguồn điện ổn định và phù hợp với yêu cầu của chúng. Nguồn điện thường đi kèm với nhiều điện áp và dòng điện khác nhau để phục vụ các thiết bị và linh kiện khác nhau trong hệ thống.

Mạch SMPS có cấu tạo như thế nào?

SMPS (Switched Mode Power Supply) là một loại nguồn điện chuyển đổi được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử hiện đại. Dưới đây là cấu trúc cơ bản của mạch SMPS:

Bộ Chuyển Đổi Đầu Vào (Input Converter)

Chuỗi Điện Áp (Input AC): Nguồn điện vào thường là dạng AC (điện xoay chiều) và được đưa vào mạch SMPS từ nguồn cung cấp điện chính.

Bộ Điều Chỉnh (Regulator)

Biến Đổi Điện Áp (Transformer): AC từ nguồn vào được chuyển đổi thành AC với điện áp cao hoặc thấp hơn thông qua một biến áp. Điều này giúp giảm hoặc tăng điện áp tùy thuộc vào yêu cầu.

Bộ Điều Chỉnh (Rectifier): AC từ transformer được chuyển thành DC (điện một chiều) bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu (rectifier).

Bộ Chuyển Đổi (Switching Converter)

Bộ Chuyển Đổi (Switching Circuit): DC từ bộ điều chỉnh được chuyển đổi thành DC pulsating (DC có xung) thông qua một bộ chuyển đổi. Các linh kiện như transistor và diode thường được sử dụng trong quá trình này.

Điện Tụ Lọc (Filter Capacitor): DC xung sau đó được lọc bằng cách sử dụng các điện tử lọc như điện tử lọc.

Bộ Stabilizer (Voltage Regulator)

Bộ ổn áp (Voltage Regulator): Điện áp DC đầu ra được kiểm soát và ổn định với giá trị mong muốn bằng cách sử dụng bộ ổn áp.

Điện Tử Bảo Vệ (Protection Circuitry)

Mạch Bảo Vệ: Một số SMPS cũng tích hợp các mạch bảo vệ để ngăn chặn quá dòng, quá điện áp, và các vấn đề an toàn khác.

Đầu Ra (Output)

Nguồn Điện Áp DC Đầu Ra: Kết quả cuối cùng là nguồn điện áp DC ổn định và chất lượng để cung cấp cho các thiết bị điện tử.

Cấu trúc này giúp SMPS chuyển đổi hiệu quả điện năng từ nguồn vào thành nguồn điện phù hợp và ổn định cho các thiết bị khác nhau.

Nguyên lý hoạt động của SMPS

Điện áp xoay chiều (AC) được chuyển từ nguồn chính AC Supply và đưa vào bộ chỉnh lưu cầu, nơi nó được biến đổi thành một hệ thống điện áp đầu ra dạng điện áp một chiều (DC). Sau đó, điện áp này được lọc thông qua một tụ điện có trị giá khoảng 450V để làm cho nó trở nên ổn định.

Tiếp theo, điện áp này trải qua biến áp, vượt qua ngưỡng điện trở của biến áp, nơi nó sẽ giảm giá trị và sau đó được đưa vào nguồn pin VCC.

Khi các bộ vi mạch PWM nhận được điện áp, chúng tạo ra một tín hiệu nhận biết. Đồng thời, sự thay đổi trong trường từ cuộn dây sẽ ảnh hưởng đến cuộn dây thứ cấp.

Cần lưu ý rằng trong mạch điện áp đầu ra, DC được biểu diễn là B+. Sản lượng được tạo ra sẽ quay trở lại PWM. Khi B+ tăng hoặc giảm, nó sẽ kích thích hoạt động của mạch PWM để tự động điều chỉnh lại giá trị.

Ưu và nhược điểm của hệ thống nguồn chuyển mạch SMPS

SMPS mang lại nhiều ưu điểm và đồng thời cũng đi kèm với những hạn chế cụ thể như sau:

Ưu điểm:

• Hiệu quả Chuyển đổi: SMPS thường có hiệu quả cao khi hoạt động ở chế độ chuyển đổi đóng, ngắt mạch, giúp tối ưu hóa sự chuyển đổi năng lượng.
• Kích Thước Nhỏ Gọn: Thiết kế nhỏ gọn của SMPS giúp giảm diện tích không gian cần thiết, tạo thuận lợi cho vận chuyển và lắp đặt trong các ứng dụng có không gian hạn chế.
• Linh Hoạt trong Ứng Dụng: Công nghệ SMPS có sự linh hoạt cao, cho phép sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Hạn chế:

• Khả năng Nhiễu Xung: Một trong những hạn chế của SMPS là khả năng tạo ra nhiễu xung, có thể gây ảnh hưởng đến các thiết bị khác trong mạch.
• Giới Hạn của Các Thành Phần Kết Hợp: Các thành phần trong mạch SMPS có thể có giới hạn về hiệu suất và độ tin cậy, ảnh hưởng đến sự ổn định và tuổi thọ của hệ thống.
• Yêu Cầu Thiết Kế Chuyên Môn Cao: Để triển khai và bảo trì một hệ thống SMPS, yêu cầu kiến thức chuyên môn cao về điện tử và điện năng.

Lời kết

Trên đây là những khái niểm giúp bạn hiểu rõ hơn về Power Supply là gì cũng như những ưu và nhược điểm của bộ nguồn chuyển mạch. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết!

Xem thêm:

Chiplets là gì? Cách hoạt động, ưu điểm của Chiplets mang lại

RAM ECC là gì? Những loại RAM ECC phổ biến trên thị trường hiện nay