Kapcsolóüzemű tápegységek működési elve:

(és gyakori hibái Made In China)

Tekintettel rá, hogy az elektronikát tanult emberek is sokszor néznek, mint borjú az új kapura, amikor szóba kerül a kapcsolóüzemű tápegység;

Néhány gyakori kérdés:

Miért használják?

- Azért, mert jóval kisebb helyen elfér, mint egy hagyományos transzformátoros tápegység
- Jó a hatásfoka (egy transzformátor egyenirányítóval, puffer-kondival és stabilizátorral sokkal rosszabb hatásfokú)
- Nagyobb teljesítménynél (kb. 20W felett) sokkal olcsóbb, mint maga a transzformátor
- Stabil tápfeszültséget állít elő

Hogyan lehet ilyen kis méretű a teljesítményhez képest?

Mivel a transzformátor képletében szerepel a frekvencia is, (minél nagyobb a frekvencia, annál kisebb vasmag keresztmetszet szükséges)
ezért ezt változtatjuk a megfelelő értékűre (30-150kHz ).A sima transzformátor vas nem alkalmas 100-200Hz-nél nagyobb frekvenciák átvitelére,
ezért ferrit vasmagot használnak. A ferrit porkohászati úton előállított termék.
A lényege, hogy elemi szemcsékből áll össze préseléssel, ezért nem tud benne kialakulni örvényáram, és sokkal gyorsabban képes átmágneseződni
(akár több 100 000-szer is másodpercenként, ellenben a hagyományos vasmag néhány százas értékével).

A működés a következő:
A hálózati feszültséget egyenirányítják, majd pufferelik (kondenzátorban tárolják / ”simítják”).
Ezt az egyenfeszültséget (230V x 1, 41 = 324V) megszaggatják egy tranzisztor segítségével kb.30-150kHz-el, majd ezt vezetik az impulzusüzemű transzformátorra. A transzformátor szekunder tekercséről jövő feszültséget egyenirányítják (csak gyors kapcsolású / Schottky dióda használható), majd szűrik és pufferelik. A kimenő feszültség rámegy a szabályozó elektronikára (általában egy TL494-es impulzus-szélesség szab. IC a lelke),
ami folyamatosan változtatja az impulzusok kitöltési tényezőjét. (Minél nagyobb teljesítménnyel terheljük, annál szélesebb impulzusok kerülnek a transzformátorra). A kimenő feszültséget figyeli és ez a szabályzás alapja.
A következő rajzon látható tápnak van egy külön készenléti része is, ami szintén kapcsoló üzemű.
A rajzon egy tisztességesen megépített ATX-es számítógép tápegység kapcsolási rajza látható
(zavarszűrővel, kimeneti szűrővel, túlfeszültség védelemmel).

Vegyük észre, hogy az összes számítógép táp főként az 5Voltos feszültséghez szabályoz. Ha leterheljük az 5 Voltos részt, feljebb megy pl. a 12Voltos (feedback feliratú rész).

Sajnos manapság az olcsó tömegáruk világában nagyon silány minőségű számítógép tápegységeket gyártanak.

Néhány tipp, amiről felismerhetjük a gagyi számítógép tápokat:
- A 230Voltos betápnál hiányzik a zavarszűrő és a túlfeszültség levezetők (C1,R1,Z1,C4,C2,C3,T1,T5,T,Z2).
- Kihagyják a kimeneti szűrő tekercseket (L1,L2,L3,L4,L6 ez lerontja a hatásfokot és rongálja a puffer-kondenzátorokat, illetve a Schottky diódákat a kimeneten).
- Túl kis kapacitású pufferkondenzátorok a kimeneten (2-3 év alatt felpúposodnak - az előző ok miatt is!)
- Kihagyják a bemenetről az NTK-t (NTCR1). Ez bekapcsoláskor nagyobb terhelést jelent az egyenirányítónak és a hálózatnak.
- Túl alacsony teljesítményű Schottky diódákat tesznek a kimenetre. Ha zárlatos lesz, kinyírja az utána lévő puffer-kondenzátort. Ha ez pont a szabályozott 5V-nál fordul elő, akkor megszalad a tápegység és MINDENT tönkretesz beleértve a rákötött számítógépet is. (TL494, Q1,Q2,C30,C26,C27,C29,C28,STB…)
- A feszültség visszacsatolásról többnyire egy optocsatoló gondoskodik. Ha ez a kör meghibásodik, akkor szintén elszáll a tápegység. A 230Voltos bemeneti szűrő és NTK elhagyása azért is veszélyes, mert bekapcsolásnál a két hálózati puffer kondenzátor ki van sütve, így az előttük lévő diódákon nagy áramlökés keletkezik (bekapcsolási áram).
Ha az egyenirányító híd zárlatos lesz, akkor a puffer kondik felrobbanhatnak (az utána lévő alkatrészek szintén veszélybe kerülnek).

Ha a számítógépünk gyakran lefagy érdemes a tápegységet is megvizsgálni. Ha bármelyik kondenzátor teteje púpos, akkor az a túlmelegedés jele. Az ilyen kondenzátor bármelyik pillanatban átfüstölöghet a túlvilágra, ezért az ilyet azonnal cserélni kell (az alaplapokon is gyakran előforduló hiba!). A transzformátorral sorosan van kapcsolva egy kondenzátor C7, ami 1uF-os és 250V váltóáramrara való. Ennek az a szerepe, hogy leválassza a transzformátorra jutó egyenáramú részeket. Ha zárlatos lesz, akkor további alkatrészek is tönkremehetnek, beleértve a transzformátort is.

Ezen kívül Q1, vagy Q2 zárlata esetén sem jutna rá a trafóra az egyenirányított 230V (324V csúcsértékkel) a kondenzátor miatt!.
Sajnos ez a nagy igénybevétel miatt melegszik és egy idő után annyira kiszárad, hogy a kapacitás csökkenés miatt a tápegység nem tudja leadni a névleges teljesítményét. Ilyen esetben a kimeneti feszültségek instabillá válnak.

Mivel egy gagyibb számítógép tápot csak 2-3 év használatra terveznek (vagy a kimeneti puffer kondenzátorokat az olcsóbbik fajtából válogatják bele (1-3 ezer üzemórára), ezért ha sokáig szeretnénk használni kénytelenek vagyunk 2 évente kicserélni a halálra ítélt alkatrészeket. A bemeneti szűrő hiányában jó ha az első nagyobb közeli villámlást túléli a táp, ezért amikor nem használjuk a számítógépet húzzuk is ki a konnektorból, így nem fog fölöslegesen használódni. (Ment már úgy tönkre számítógép, hogy be sem volt kapcsolva, csak be volt dugva…). A kapcsolós hosszabbítók ilyenkor is jó szolgálatot tehetnek és kikapcsolt állapotban legalább nem fogyaszt áramot a számítógépünk (készenléti 5V-os rész).

 Sarok Adrián 2006.