Switch-mode-strømforsyning

Switch-mode-strømforsyning, Switch-mode-spændingsforsyning, switch-mode-forsyning, switching-mode power supply, switched-mode power supply, switched power supply eller kort SMPS er en spændingsforsyning eller strømforsyning – en elektronisk kredsløbstype, som anvendes til at omforme elektrisk energi mellem 2 elektriske kilder/belastninger (begge veje), med en høj virkningsgrad. Virkningsgraden kan være 98% for nyere SMPS ved fuld belastning og progressivt lavere for lavere belastning ned til 0 %.

De fleste SMPS'er er dog kun designet til at omforme fra én kilde til én eller flere belastninger.

En SMPS sender elektrisk energi gennem elektriske lavtabskomponenter, som f.eks. kondensatorer, spoler og transformatorer. Den elektriske energi bliver "klippet" op i energipakker og tappet – via kontakter, som i princippet enten kun kan være sluttede eller åbne. Kontakterne kan være faststofkontakter som f.eks. transistorer (bipolar, effekt MOSFET, triac, SCR ...) og dioder (især hurtige Schottky-dioder).

SMPS kan designes til at levere elektrisk energi, på baggrund af en eller flere parametre, som f.eks. kan være udgangs- eller indgangs- spænding, strøm, effekt eller bibeholde en bestemt impedans i en elektrisk belastning. Eksempelvis optimeres solcelle-/vindmølle-konvertere eller vekselrettere, for at få så meget energi ud som muligt (MPPT; eng. Maximum Power Point Tracker) og som der er mulighed for at afsætte i belastningerne. En belastning kan være en akkumulator, elnettet eller elektrisk udstyr.

For DC-til-DC-konvertere er input og output jævnspænding og/eller jævnstrøm (DC) med en lille smule overlejret vekselstrøm/spænding (AC, eng. ripple).

SMPS-typer 

Typer:
 Ikke Galvanisk isoleret mellem input og output:
 DC → DC:
 Buck konverter eller step-down-konverter
 Boost-konverter eller step-up-konverter
 Boost-buck-konverter
 Buck-boost-konverter
 Cuk-konverter
 Zeta-konverter
 SEPIC-konverter
 Galvanisk isoleret mellem input og output:
 DC → DC:
 Flyback konverter (isoleret buck/boost konverter)
 Forward konverter (isoleret buck konverter)
 Isoleret cuk-konverter
 DC → AC:
 SMPS baseret vekselretter (inverter)
 SMPS baseret 3 faset vekselretter (inverter)
 AC → DC:
 1 faset boost PFC ensretter
 Ét trins 1 faset PFC ensretter uden ensretterbro >98% virkningsgrad (Ćuk-konverter inspireret og anvender to RB-IGBT)

Anvendelser 
F.eks. anvendes SMPS i computere og andet nettilkoblet elektrisk udstyr, hvor de typisk erstatter en stor 230V 50 Hz transformator med en lille SMPS højfrekvens-transformator ved ca. 10-100 kHz.

De bliver også anvendt i fjernsynets højspændingsdel til at generere ca. 10.000-25.000 V til billedrøret.

I solcelle-step-up-konvertere og/eller solcelleregulatorer anvendes de til at tappe så meget energi som muligt fra solcellerne og sende det over i akkumulatorer og/eller elnettet.

Andre anvendelser:
 Elektronisk blitz
 Elektronisk halogenlampestrømforsyning
 Videomaskine, Videooptager, VCR
 Printer
 CD-afspiller
 Generator til elektrisk hegn.
 Elektronisk ballast til lysstofrør.
 Elektroniske sparepærer og lavenergipærer.
 Tændrørsspole til benzinmotor med vinkelkrankkontakt/afbryder.
 Relæ med styrekontakt – relæet virker faktisk som en step-down konverter, hvor energien dog går tabt i relæ solenoide og diode.

Elnetskompatibilitet 
For at en belastning er kompatibel med elnettet, skal belastningen ikke have spole eller kondensatorvirkning – Den skal derimod opføre sig som en ohmsk modstand.

Denne egenskab har man et mål for: Power factor – den skal være så tæt på én som muligt. En SMPS som er designet til at have en fornuftig power factor, kaldes en PFC SMPS (Power factor Correction-SMPS). Alle el-apparater skal opfylde:
 EN 61000-3-2 
 UPS: EN 50091-2 .
 Teknologisk Institut > Certificering og Kontrol > CE-mærkning  (bl.a. 230V 50Hz grænseflade (ikke 110V 60Hz)).
 27. februar 2004, eurocenter.info: Myter og fakta om CE-mærkning 
 2. april 2003, eurocenter.info: Sammenhængen mellem produktdirektiver og standarder Citat: "...De tekniske detaljer er lagt over i de såkaldte fælleseuropæiske, harmoniserede standarder, EN'er (European Norms), der "peger på" de enkelte direktiver...Det er de fælleseuropæiske standardiseringsorganisationer (CEN, CENELEC og ETSI), der udarbejder disse standarder efter mandat fra Europa-Kommissionen..."

Effektivitet 

For at få en SMPS til at have en så høj effektivitet som muligt kan disse komponenter anvendes:
 SiC SBD – Står for Silicium Carbid Schottky Barrier Diodes.
 CoolMOS – kræver ingen køleplade med det rette design.

Se også 
 MOSFET
 UPS
 PWM
 Ensretter
 Linear spændingsforsyning
 tv tripler, spændingstripler (eng. Voltage tripler) Experiment 15 – 65kV Power Supply  Citat: "...Cockroft Walton multiplier..."
 AC-til-AC-konverter

Kilder/referencer 
 smpstech.com: tutorial

Eksterne henvisninger 

Effektelektronik
Blandet analoge og digitale kredsløb
Elektrisk energigearing