Perbedaan Utama - SMPS vs Catu Daya Linear
Sebagian besar perangkat elektronik dan listrik membutuhkan tegangan DC agar dapat berfungsi. Perangkat ini, terutama perangkat elektronik dengan sirkuit terintegrasi, harus disuplai dengan tegangan DC yang andal dan bebas distorsi agar dapat bekerja tanpa malfungsi atau terbakar. Tujuan dari catu daya DC adalah untuk menyuplai tegangan DC bersih ke perangkat ini. Catu daya DC dikategorikan ke dalam mode linier dan sakelar, yang merupakan topologi yang terlibat untuk membuat catu daya AC menjadi DC mulus. Catu daya linier menggunakan transformator untuk secara langsung menurunkan tegangan listrik AC ke level yang diinginkan sementara SMPS mengubah AC ke DC menggunakan perangkat switching yang membantu mendapatkan nilai rata-rata dari level tegangan yang diinginkan. Inilah perbedaan utama antara SMP dan catu daya linier.
ISI
1. Gambaran Umum dan Perbedaan Utama
2. Apa itu Catu Daya Linear
3. Apa itu SMPS
4. Perbandingan Berdampingan - SMPS vs Catu Daya Linear dalam Bentuk Tabular
5. Ringkasan
Apa itu Catu Daya Linear?
Dalam catu daya linier, tegangan AC utama diubah menjadi tegangan yang lebih rendah secara langsung oleh transformator penurun tegangan. Trafo ini harus menangani daya yang besar karena bekerja pada frekuensi listrik AC 50 / 60Hz. Oleh karena itu, trafo ini besar dan besar, membuat catu daya menjadi berat dan besar.
Tegangan yang diturunkan kemudian diperbaiki dan disaring untuk mendapatkan tegangan DC yang diperlukan untuk keluaran. Karena tegangan pada level ini dapat bervariasi tergantung pada distorsi tegangan input, pengaturan tegangan dilakukan sebelum output. Pengatur tegangan pada catu daya linier adalah pengatur linier, yang biasanya merupakan perangkat semikonduktor yang berfungsi sebagai resistor variabel. Nilai resistansi keluaran berubah dengan kebutuhan daya keluaran, membuat tegangan keluaran konstan. Dengan demikian, pengatur tegangan beroperasi sebagai perangkat penghilang daya. Sebagian besar waktu, itu menghilangkan daya berlebih untuk membuat tegangan konstan. Oleh karena itu, pengatur tegangan harus memiliki heat sink yang besar. Akibatnya, catu daya linier menjadi jauh lebih berat. Selanjutnya akibat disipasi daya oleh regulator tegangan sebagai panas,efisiensi catu daya linier turun sebanyak sekitar 60%.
Namun, catu daya linier tidak menghasilkan gangguan listrik pada tegangan keluaran. Ini memberikan isolasi antara output dan input karena transformator. Oleh karena itu, catu daya linier digunakan untuk aplikasi frekuensi tinggi seperti perangkat frekuensi radio, aplikasi audio, uji laboratorium yang memerlukan pasokan bebas derau, pemrosesan sinyal, dan amplifier.
Gambar 01: Catu Daya dengan Regulator Tegangan Linear
Apa itu SMP?
SMPS (catu daya mode-sakelar) beroperasi pada perangkat transistor switching. Pada awalnya, input AC diubah menjadi tegangan DC oleh penyearah, tanpa mengurangi tegangan, tidak seperti pada catu daya linier. Kemudian tegangan DC mengalami peralihan frekuensi tinggi, biasanya oleh transistor MOSFET. Artinya, tegangan melalui MOSFET dihidupkan dan dimatikan oleh sinyal Gerbang MOSFET, biasanya sinyal modulasi lebar-pulsa sekitar 50 kHz (blok chopper / inverter). Setelah operasi pemotongan ini, bentuk gelombang menjadi sinyal DC berdenyut. Setelah itu, trafo step-down digunakan untuk mengurangi tegangan sinyal DC berdenyut frekuensi tinggi ke tingkat yang diinginkan. Akhirnya, penyearah keluaran dan filter digunakan untuk mengembalikan tegangan DC keluaran.
Gambar 02: Diagram Blok SMPS
Pengaturan tegangan di SMP dilakukan melalui rangkaian umpan balik yang memantau tegangan keluaran. Jika kebutuhan daya beban tinggi maka tegangan keluaran cenderung meningkat. Kenaikan ini dideteksi oleh rangkaian umpan balik regulator dan digunakan untuk mengontrol rasio on-to-off dari sinyal PWM. Dengan demikian, tegangan sinyal rata-rata berubah. Akibatnya, tegangan keluaran dikontrol agar tetap konstan.
Trafo step-down yang digunakan dalam SMP beroperasi pada frekuensi tinggi; dengan demikian, volume dan berat trafo jauh lebih kecil dari pada catu daya linier. Ini menjadi alasan utama mengapa SMP menjadi jauh lebih kecil dan lebih ringan daripada rekan tipe liniernya. Selain itu, pengaturan tegangan dilakukan tanpa menghilangkan kelebihan daya sebagai kehilangan Ohmik atau panas. Efisiensi SMPS mencapai 85-90%.
Pada saat yang sama, SMP menghasilkan gangguan frekuensi tinggi karena pengoperasian switching MOSFET. Kebisingan ini dapat tercermin dalam tegangan keluaran; namun, dalam beberapa model yang canggih dan mahal, kebisingan keluaran ini dikurangi sampai batas tertentu. Selain itu, pengalihan tersebut juga menciptakan interferensi frekuensi radio dan elektromagnetik. Oleh karena itu, diperlukan penggunaan pelindung RF dan filter EMI di SMP. Oleh karena itu, SMPS bukanlah aplikasi frekuensi audio dan radio yang sesuai. Peralatan yang tidak terlalu sensitif terhadap bising seperti pengisi daya ponsel, motor DC, aplikasi daya tinggi, dll. Dapat digunakan dengan SMP. Desainnya yang lebih ringan dan lebih kecil membuatnya nyaman untuk digunakan sebagai perangkat portabel juga.
Apa perbedaan antara SMPS dan Linear Power Supply?
Artikel Diff Tengah sebelum Tabel
SMP vs Catu Daya Linear |
|
| SMPS secara langsung memperbaiki listrik AC tanpa mengurangi voltase. Kemudian DC yang dikonversi dinyalakan dalam frekuensi tinggi untuk transformator yang lebih kecil untuk menguranginya ke level tegangan yang diinginkan. Akhirnya, sinyal AC frekuensi tinggi diperbaiki menjadi tegangan keluaran DC. | Catu daya linier mengurangi tegangan ke nilai yang diinginkan di awal dengan trafo yang lebih besar. Setelah itu, AC diperbaiki dan disaring untuk menghasilkan tegangan DC keluaran. |
| Regulasi Tegangan | |
| Pengaturan tegangan dilakukan dengan mengontrol frekuensi switching. Tegangan keluaran dipantau oleh rangkaian umpan balik dan variasi tegangan digunakan untuk kontrol frekuensi. | Tegangan DC yang diperbaiki dan difilter dikenai resistansi keluaran dari pembagi tegangan untuk membuat tegangan keluaran. Resistansi ini dapat dikontrol oleh rangkaian umpan balik yang memantau variasi tegangan keluaran. |
| Efisiensi | |
| Pembangkitan panas di SMP relatif rendah karena transistor switching beroperasi di daerah cut-off dan kelaparan. Ukuran kecil dari trafo keluaran juga membuat kehilangan panas menjadi kecil. Oleh karena itu, efisiensinya lebih tinggi (85-90%). | Daya berlebih dihamburkan sebagai panas untuk membuat tegangan konstan dalam catu daya linier. Selain itu, trafo masukan jauh lebih besar; dengan demikian, rugi-rugi transformator lebih tinggi. Oleh karena itu, efisiensi catu daya linier serendah 60%. |
| Membangun | |
| Ukuran transformator dari sebuah SMP tidak perlu besar karena beroperasi pada frekuensi tinggi. Oleh karena itu, bobot trafo juga akan lebih kecil. Akibatnya, ukuran, serta bobot SMP jauh lebih rendah daripada catu daya linier. | Catu daya linier jauh lebih besar karena trafo input harus besar karena frekuensi operasinya rendah. Karena lebih banyak panas yang dihasilkan dalam pengatur tegangan, heat sink harus digunakan juga. |
| Distorsi Kebisingan dan Tegangan | |
| SMPS menghasilkan derau frekuensi tinggi karena pengalihan. Ini lolos ke tegangan keluaran, serta ke sumber daya masukan kadang-kadang. Distorsi harmonik pada catu daya juga dimungkinkan di SMP. | Catu daya linier tidak menghasilkan gangguan pada tegangan keluaran. Distorsi harmonik jauh lebih sedikit dibandingkan dengan SMPS. |
| Aplikasi | |
| SMP dapat digunakan sebagai perangkat portabel karena bentuknya yang kecil. Tetapi karena menghasilkan noise frekuensi tinggi, SMPS tidak dapat digunakan untuk aplikasi yang sensitif terhadap noise seperti aplikasi RF dan audio. | Catu daya linier jauh lebih besar dan tidak dapat digunakan untuk perangkat portabel. Karena tidak menimbulkan kebisingan dan tegangan keluarannya juga bersih, alat ini digunakan untuk sebagian besar pengujian listrik dan elektronik di laboratorium. |
Ringkasan - SMPS vs Catu Daya Linear
Catu daya SMPS dan Linear adalah dua jenis catu daya DC yang digunakan. Perbedaan utama antara SMP dan catu daya linier adalah topologi yang digunakan untuk pengaturan tegangan dan penurunan tegangan. Sementara catu daya linier mengubah AC menjadi tegangan rendah di awal, SMPS pertama-tama memperbaiki dan menyaring AC listrik dan kemudian beralih ke AC frekuensi tinggi sebelum mengundurkan diri. Karena berat dan ukuran transformator meningkat ketika frekuensi operasi menurun, transformator input catu daya linier jauh lebih berat dan lebih besar tidak seperti di SMP. Selain itu, karena pengaturan tegangan dilakukan dengan pembuangan panas melalui resistansi, catu daya linier harus memiliki heat sink yang membuatnya lebih berat. Pengatur SMP mengontrol frekuensi switching untuk mengontrol tegangan keluaran. Karena itu,SMP berukuran lebih kecil dan lebih ringan. Karena pembangkitan panas di SMP lebih rendah, efisiensinya juga lebih tinggi.
Unduh Versi PDF SMPS vs Linear Power Supply
Anda dapat mengunduh versi PDF dari artikel ini dan menggunakannya untuk tujuan offline sesuai catatan kutipan. Silahkan download versi PDF disini Perbedaan Antara SMPS dan Linear Power Supply.
