Prekidačko napajanje
<s>Prekidački izvor napajanja je elektronski izvor napajanja u kojem tranzistori rade kao prekidači.</s><s>Za razliku od linearnog izvora napajanja koji reguliše napon tako što disipira višak snage na tranzistoru snage, prekidački izvor velikom brzinom prebacuje tranzistor između stanja zasićenja i zakočenja stvarajući pravougaoni napon čija je srednja vrijednost jednaka željenom izlaznom naponu.</s><s>Prolaskom ovakvog pravougaonog napona kroz niskofrekventni filtar, sastavljen od kondenzatora i kalemova, dobija se željeni jednosmjerni napon.</s><s>Glavna prednost prekidačkih izvora je njihov veliki koeficijent iskorišćenja snage (veći od 80%), jer je snaga disipacije tranzistora u režimima zasićenja i zakočenja mnogo manja nego u aktivnom režimu.</s><s>Druge prednosti su manje dimenzije i težina (jer nema potrebe za velikim transformatorima), kao i manje stvaranje toplote zbog velike efikasnosti.</s><s>Nedostaci su povećana složenost, visokofrekventna energija koja može da izazove elektromagnetnu interferenciju, kao i veći nivo smetnji na izlazu zbog prekidačkog rada.</s>

<s>Princip rada</s>

<s>Ulazni ispravljački stepen 
Ako se prekidački izvor napaja naizmjeničnim naponom prvo ga treba pretvoriti u jednosmjerni.</s><s>Ovo se zove ispravljanje.</s><s>Ispravljač proizvodi pulsirajući jednosmjerni napon koji zatim prolazi kroz RC filtar koji „pegla“ taj napon.</s><s>Pulsirajući napon smanjuje faktor snage, pa kvalitetniji prekidački izvori imaju i stepen za korekciju faktora snage.</s><s>Ulazni ispravljački stepen često posjeduje udvostručavač napona da bi izvor podjednako mogao da radi sa ulaznim naponima reda 120V kao i 240V. Obično se prekidačem može podesiti u kojem opsegu će da radi izvor.</s>

<s>Izvori koji se napajaju jednosmjernim naponom ne posjeduju ispravljački stepen.</s>

<s>Invertorski stepen 
Invertor pretvara jednosmjerni napon u naizmjenični velike učestanosti (reda desetina ili stotina kiloherca).</s><s>Učestanost se najčešće bira da bude iznad 20 kHz da bi bila nečujna za ljudsko uvo.</s><s>Prekidanje se obično vrši pomoću MOSFET-ova jer imaju manju otpornost i podnose veće struje nego bipolarni tranzistori.</s>

<s>Izlazni ispravljački stepen 
Ako se zahtijeva da izlaz bude izolovan od ulaza, što je najčešće slučaj, invertovani napon se vodi na primarni namotaj izlaznog visokofrekventnog transformatora.</s><s>On povećava ili smanjuje napon na željeni nivo na sekundarnom namotaju.</s><s>Napon sa transformatora se zatim ispravlja da bi se dobio jednosmjerni napon.</s><s>Za izlazne napone veće od 10 volti koriste se brze silicijumske diode.</s><s>Za niže napone koriste se Šotkijeve diode jer imaju manji pad napona kad provode.</s><s>Za veoma male napone koriste se MOSFET-ovi kao sinhroni ispravljači.</s><s>Ispravljeni napon se „pegla“ propuštanjem kroz filtar sastavljen od kondenzatora i kalemova.</s><s>Što je veća učestanost prekidanja potrebne su manje kapacitivnosti i induktivnosti ali i "brže" silicijumske diode.</s>

<s>Jednostavniji, neizolovani izvori sadrže kalem umjesto transformatora.</s><s>U ovu grupu spadaju prekidacki spuštač napona (-{buck}-) i podizač napona (-{boost}-).</s><s>To su najjednostavniji prekidački izvori koji sadrže jedan aktivni prekidač (MOSFET) i jedan induktivitet.</s>

<s>Regulacija 
Povratna sprega upoređuje izlazni napon sa referentnim naponom, koji je ručno ili elektronski postavljen na željeni nivo.</s><s>Ako postoji greška u veličini izlaznog napona, povratna sprega kompenzuje tako što podešava period vremena u kojem su MOSFET-ovi uključeni.</s>

<s>Vrste 
Postoje razne vrste prekidačkih izvora:
Prekidački spuštač napona
Prekidački podizač napona
Prekidački obrtač napona
Flyback konvertor
Forward konvertor
Push-Pull konvertor
Polumostni konvertor
Punomostni konvertor
Ćuk konvertor
i dr.</s>

<s>Prekidački spuštač napona (buck konvertor)</s>

<s>Ovaj prekidački izvor sadrži dva prekidačka elementa (tranzistor i diodu) i dva reaktivna elementa (kalem i kondenzator).</s><s>Najjednostavniji način da se smanji napon je upotrebom naponskog razdjelnika, ali mane ovog pristupa su velika disipacija energije i neregulisanost izlaznog napona.</s><s>Sa druge strane, buck konvertor može da bude veoma efikasan (stepen iskorišćenja čak do 95% za integrisana kola) i samoregulišući je.</s><s>Zbog toga se često upotrebljava u prenosnim računarima za smanjenje napona baterije (tipično 12 do 24 V) na napon od nekoliko volti potreban za rad procesora.</s>

<s>Princip rada je veoma jednostavan:
Kada je prekidač na gornjoj šemi (najčešće tranzistor) zatvoren, napon na kalemu će biti .</s><s>Struja kroz kalem će da raste gotovo linearno.</s><s>Pošto je dioda inverzno polarisana izvorom Vi, kroz nju neće teći struja.</s><s>Kada je prekidač otvoren dioda je direktno polarisana.</s><s>Ako se zanemari pad napona na diodi, napon na kalemu je .</s><s>Struja kroz kalem opada.</s><s>Energija akumulisana u L je</s>

<s>Iz ovoga se može vidjeti da se energija u kalemu povećava dok je prekidač zatvoren, a smanjuje dok je prekidač otvoren.</s><s>Kalem služi za prenošenje energije sa ulaza na izlaz konvertora.</s><s>Promjena struje kroz kalem se može izračunati iz:</s>

<s>Povećanje struje kroz kalem dok je prekidač uključen je jednako:</s>

<s>Isto tako smanjenje struje kroz kalem dok je prekidač isključen je:</s>

<s>Ako se pretpostavi da kolo radi u ustaljenom režimu struja kroz kalem će da bude jednaka u t=0 i t=T (vidi sliku desno).</s><s>Tada je , odnosno</s>

<s>Ako se uvede veličina D=ton/T koja se zove faktor ispune dobija se:</s>

<s>Iz ove jednačine se vidi da za određeni ulazni napon izlazni napon linearno zavisi od faktora ispune, i da nikada ne može biti veći od ulaznog napona (jer je D≤1).</s>

<s>Prekidački podizač napona (boost konvertor)</s>

<s>Kao i buck konvertor i boost konvertor se sastoji od dva prekidača (tranzistor i dioda) i dva reaktivna elementa (kalem i kondenzator).</s><s>Primjenjuje se tamo gdje dobijanje velikog napona nije izvodljivo pomoću rednog vezivanja više baterija (npr. zbog nedostatka prostora).</s>

<s>Princip rada:
Kada je prekidač zatvoren, povećaće se struja kroz kalem, odnosno akumulisaće se energija u njemu.</s><s>Kada je prekidač otvoren, jedina „putanja“ za struju kalema je kroz diodu, kondenzator C (koji ima ulogu da održi izlazni napon konstantnim) i potrošač R.
Sličnom analizom kao kod spuštača napona, za ovo kolo može se dobiti:</s>

<s>Iz ove jednačine se vidi da je izlazni napon uvijek veći od ulaznog i da se povećava sa povećanjem D, teoretski do beskonačnosti ukoliko je D jednako 1.</s>

<s>Prekidački obrtač napona (inverter regulator ili Buck-boost konvertor)</s>

<s>Za razliku od prethodna dva, ovaj konvertor može da na izlazu daje napon koji je ili veći ili manji od ulaznog, jedino što je suprotnog polariteta u odnosu na ulazni (ako je ulazni napon bio pozitivan, izlazni je negativan i obrnuto).</s>

<s>Princip rada je sličan kao kod prethodna dva:
Kada je prekidač zatvoren, dioda je inverzno polarisana, pa je ulazni naponski izvor direktno povezan sa kalemom, što će proizvesti povećanje struje kroz kalem, odnosno akumulaciju energije u njemu.</s><s>Kada je prekidač otvoren, kalem će se „prazniti“ kroz diodu (koja je sada direktno polarisana jer je napon na kalemu promijenio polaritet u skladu sa Lencovim zakonom), kondenzator i potrošač R. I kod ovog kola kondenzator (velike kapacitivnosti) služi da održi izlazni napon konstantnim.</s><s>Jednostavnom analizom se može doći do:</s>

<s>Odavde se zaključuje da je izlazni napon uvijek negativan i da može da bude manji ili veći od ulaznog napona u zavisnosti od faktora ispune D.</s>

<s>Flyback konvertor</s>

<s>Ovaj konvertor je identičan buck-boost konvertoru samo što je kalem zamijenjen transformatorom radi galvanskog razdvajanja ulaza od izlaza.</s><s>Princip rada je sličan:
Kada je prekidač zatvoren, primarni namotaj transformatora je direktno povezan sa izvorom.</s><s>Pošto je napon u sekundaru negativan dioda je inverzno polarisana, pa će doći do povećanja magnetnog fluksa u transformatoru.</s><s>Kada je prekidač otvoren, energija iz transformatora se predaje potrošaču (jer je dioda sada direktno polarisana)</s>

<s>Ćuk konvertor</s>

<s>Ćuk konvertor se sastoji od dva kalema, dva kondenzatora, prekidača (tranzistora) i diode.</s><s>Ovaj konvertor koristi kondenztor za prebacivanje energije sa ulaza na izlaz, za razliku od većine prekidačkih izvora koji za to koriste kalem.</s><s>Kao i prekidački obrtač napona i ovaj konvertor može da daje veći ili manji napon od ulaznog, koji je suprotnog polariteta.</s>

<s>Princip rada:
Kada je prekidač otvoren, dioda D je direktno polarisana.</s><s>Zbog toga je kalem L1 povezan na red sa izvorom Vi i kondenzatorom C, pa je  (ako se zanemari pad napona na diodi).</s><s>Kalem L2 je paralelno vezan sa kondenzatorom Co pa je .</s><s>Kada je prekidač zatvoren, kalem L1 je direktno spojen na izvor Vi pa je .</s><s>Kalem L2 je redno vezan sa kondenzatorima C i Co pa je .</s>

<s>Kondenztor C služi za prebacivanje energije sa ulaza na izlaz, dok se kalemovi L1 i L2 ponašaju kao strujni izvori koji ograničavaju struju punjenja kondenzatora C i Co.</s><s>Da bi ovo kolo radilo u ustaljenom režimu struje kroz kalem moraju da budu iste na početku i kraju komutacionog perioda, a pošto je</s>

<s>zaključuje se da srednje vrijednosti napona na kalemovima moraju da budu jednake nuli tokom komutacionog perioda.</s><s>Pošto je prekidač zatvoren u intervalu vremena od t=0 do t=D.</s><s>T (D je faktor ispune), a otvoren od t=D.</s><s>T do t=T (odnosno tokom intervala jednakog (1-D).</s><s>T), srednje vrijednosti napona na kalemovima su:</s>

<s>Pošto obe srednje vrijednosti moraju da budu jednake nuli dobija se iz poslednje jednačine:</s>

<s>i zamjenujuci to u izraz za srednju vrijednost napona na kalemu L1:</s>

<s>odnosno</s>

<s>Vidi se da je ovaj izraz isti kao kod prekidačkog obrtača napona.</s>

<s>Primjena</s>

<s>Prekidački izvori se koriste kao izvori napajanja u računarima, televizorima i u mnogim drugim aparatima koji se koriste u domaćinstvu.</s><s>Zbog malih dimenzija koriste se u punjačima mobilnih telefona kao i drugih prenosnih uređaja.</s><s>Ovi izvori često imaju širok opseg ulaznog napona (od 100 do 240V AC) da bi mogli da rade bilo gdje u svijetu.</s>

<s>Spoljašnje veze</s>

<s>Elektrotehnika
Energetska elektronika</s>

