Maitinimo šaltinių tipai

Reguliuojami maitinimo šaltiniai paprastai reiškia maitinimo šaltinį, galintį tiekti įvairias išėjimo įtampas, naudingas bandant elektronines grandines stende, galbūt keičiant išėjimo įtampą arba tik kai kurias iš anksto nustatytas įtampas. Beveik visiems elektroniniams prietaisams, naudojamiems elektroninėse grandinėse, veikti reikia nuolatinės srovės maitinimo šaltinio. Reguliuojamas maitinimo šaltinis iš esmės susideda iš įprasto maitinimo šaltinio ir įtampos reguliavimo įtaiso. Paprasto maitinimo šaltinio išvestis tiekiama į įtampos reguliavimo įtaisą, kuris teikia galutinę išvestį. Išėjimo įtampa išlieka pastovi, neatsižvelgiant į kintamosios srovės įėjimo įtampos pokyčius ar išėjimo (arba apkrovos) srovės pokyčius, tačiau jos amplitudė keičiama atsižvelgiant į apkrovos poreikį.

Kai kurie iš šių maitinimo šaltinių tipų aptariami toliau.

SMPS

Pramonės siekis, kad elektronikos sistemos būtų mažesnės, lengvesnės ir produktyvesnės, paskatino SMPS pažangą, tik perjungimo režimo maitinimo šaltinį. Yra keletas topologijų, paprastai naudojamos SMPS aktualizuoti. Perjungto režimo maitinimo šaltinis yra elektroninis maitinimo šaltinis, kuriame įmontuotas perjungimo reguliatorius, leidžiantis efektyviai paversti elektros energiją. Tuo naudojant aukštus perjungimo dažnius, galios transformatoriaus ir susijusių SMPS filtravimo komponentų dydžiai smarkiai sumažėja, palyginti su tiesiniais. DC į DC keitikliai ir DC į AC keitikliai priklauso SMPS kategorijai.

Linijinėje reguliatoriaus grandinėje nereguliuojamos nuolatinės srovės įvesties įtampos perteklinė įtampa sumažėja per nuoseklųjį elementą, taigi galios nuostoliai yra proporcingi šiam įtampos kritimui, tuo tarpu perjungto režimo grandinėje nereguliuojama įtampos dalis pašalinama moduliuojant jungiklio darbą santykis. Šiuolaikinių jungiklių (pvz .: MOSFET) perjungimo nuostoliai yra daug mažesni, palyginti su nuostoliais tiesiniame elemente.

Dauguma elektroninių nuolatinės srovės apkrovų tiekiamos iš standartinių maitinimo šaltinių. Deja, standartinė šaltinio įtampa gali neatitikti mikroprocesorių, variklių, šviesos diodų ar kitų apkrovų reikalaujamų lygių, ypač kai šaltinio įtampa nėra reguliuojama, pavyzdžiui, baterijų šaltiniai ir kiti nuolatinės srovės, taip pat kintamosios srovės šaltiniai.

SMPS blokinė schema:

Pagrindinę jungiklio režimo maitinimo šaltinio (SMPS) idėją galima lengvai suprasti iš DC-DC keitiklio koncepcinio paaiškinimo sampratos. Jei sistemos įvestis yra kintamosios srovės, pirmasis etapas turi konvertuoti į nuolatinę. Tai vadinama taisymu. SMPS su nuolatine įvestimi nereikia taisymo etapo. Daugelis naujesnių SMPS naudos specialią galios koeficiento korekcijos (PFC) grandinę. Stebėdami kintamosios srovės sinusoidinę bangą, mes galime padaryti įėjimo srovę. Ištaisytą signalą filtruoja įvesties rezervuaro kondensatorius, kad būtų sukurtas nereguliuojamas nuolatinės srovės įvesties šaltinis. Nereguliuojamas nuolatinės srovės maitinimas suteikiamas aukšto dažnio jungikliui. Aukštesniems dažniams reikalingi komponentai, turintys didesnę talpą ir induktyvumą. Šiuo atveju MOSFET gali būti naudojami kaip sinchroniniai lygintuvai, kurių laidumo pakopos įtampos kritimai yra dar mažesni. Didelis perjungimo dažnis perjungia įėjimo įtampą visoje galios transformatoriaus pirminėje. Pavaros impulsai paprastai yra fiksuoto dažnio ir kintamas darbo ciklas. Antrinio transformatoriaus išvestis ištaisoma ir filtruojama. Tada jis siunčiamas į maitinimo šaltinio išvestį. Išvesties reguliavimas, norint užtikrinti stabilų nuolatinės srovės tiekimą, atliekamas valdymo arba grįžtamojo ryšio bloku.

Dauguma SMPS. Sistemos veikia pagal fiksuoto dažnio impulsų pločio moduliaciją, kai pavaros įjungimo į maitinimo jungiklį trukmė kinta kiekvienu ciklu. Jungikliui duotas impulso pločio signalas yra atvirkščiai proporcingas išėjimo įtampos išėjimui. Osciliatorius valdomas įtampos grįžtamuoju ryšiu iš uždaro ciklo reguliatoriaus. Tai paprastai pasiekiama naudojant mažą impulsinį transformatorių arba optoizoliatorių, taip pridedant prie komponentų skaičiaus. SMPS išvesties srovės srautas priklauso nuo įvesties galios signalo, naudojamų kaupimo elementų ir grandinių topologijų, taip pat nuo modelio, naudojamo perjungimo elementams valdyti. Naudojant LC filtrus, išvesties bangos formos yra filtruojamos.

SMPS pranašumai:

• Didesnis efektyvumas, nes perjungimo tranzistorius išsklaido mažai energijos
• Mažesnė šilumos gamyba dėl didesnio efektyvumo
• Mažesnio dydžio
• Lengvesnis svoris
• Sumažintas harmoninis grįžtamasis ryšys į tiekimo magistralę

SMPS programos:

• Asmeniniai kompiuteriai
• Staklių pramonė
• Apsaugos sistemos

Kartu su SMPS toliau aptariama kita reguliuojamo tiekimo ir atsarginio kopijavimo grandinė.

Linijiniai maitinimo šaltiniai

Darbo suolo maitinimas su atsargine

Darbastalio maitinimo šaltinis yra nuolatinės srovės maitinimo blokas, galintis suteikti skirtingą reguliuojamą nuolatinę įtampą, kuris naudojamas bandymams ar gedimų šalinimui. Sukurta paprasta reguliuojamo maitinimo grandinė su atsargine baterijos dalimi, kuri gali būti naudojama kaip darbo stendo maitinimo šaltinis. Testavimo ar gedimų metu prototipams maitinti suteikiama 12 voltų, 9 voltų ir 5 voltų reguliuojama nuolatinė srovė. Jis taip pat turi atsarginę bateriją, kad galėtų tęsti darbą, jei nutrūktų maitinimas. Taip pat pateikiamas akumuliatoriaus būsenos rodiklis, rodantis išsikrovimą.

Ją sudaro trys pagrindiniai skyriai:

Lygintuvas ir filtro blokas, kuris konvertuoja kintamosios srovės signalą į reguliuojamą nuolatinės srovės signalą naudodamas transformatoriaus, diodų ir kondensatorių derinį.

Baterija, naudojama kaip alternatyva, kurią galima įkrauti pagrindinio maitinimo šaltinio metu ir naudoti kaip energijos šaltinį, jei nėra pagrindinio maitinimo šaltinio.

Akumuliatoriaus įkrovos indikatorius, rodantis akumuliatoriaus įkrovimą ir išsikrovimą.

Susidaro 14-0-14, 500 mA transformatorius, lygintuvo diodai D1, D2 ir lyginamasis kondensatorius C1 maitinimo skyrius . Kai yra maitinimo šaltinis, D3 į priekį persijungia ir suteikia daugiau nei 14 voltų nuolatinę įtampą į IC1, o tai suteikia reguliuojamą 12 voltų įtampą, kurią galima paliesti iš jo išėjimo. Tuo pačiu metu IC2 iš savo išėjimo suteikia reguliuojamus 9 voltus, o IC3 - 5 voltus.

12 voltų 7,5 Ah įkraunama baterija naudojama kaip atsarginė. Kai yra maitinimo šaltinis, jis kraunamas per D3 ir R1. R1 riboja įkrovimo srovę. Norint išvengti per didelio įkrovimo, jei maitinimo šaltinis ilgą laiką perjungiamas ir baterija nenaudojama, „Trickle“ įkrovimo režimas yra saugus. Įkrovimo srovė bus apie 100–150 mA. Nutrūkus maitinimo šaltiniui, D3 atvirkštinis poslinkis, D4 priekinis - akumuliatorius ir apkrova. UPS baterija yra idealus pasirinkimas.

„Zener“ diodas ZD ir PNP tranzistorius T1 sudaro išsikrovusio akumuliatoriaus indikatorių. Tokio tipo inverteriai naudojami žemai akumuliatoriaus būsenai nurodyti. Kai akumuliatoriaus įtampa viršija 11 voltų, „Zener“ veda ir palaiko T1 pagrindą aukštą, kad jis liktų išjungtas. Kai akumuliatoriaus įtampa nukrinta žemiau 11 voltų, „Zener“ išsijungia, o T1 nukreipia į priekį. („Zener“ diodas veikia tik tada, kai per jį įtampa viršija 1 voltą arba yra didesnė už jo vardinę įtampą. Taigi čia 10 voltų „Zener“ laidas veikia tik tuo atveju, jei įtampa viršija 11 voltų.) Tada užsidega šviesos diodas, nurodantis akumuliatoriaus įkrovimo poreikį. VR1 sureguliuoja teisingą „Zener“ išjungimo tašką. Iki galo įkraukite akumuliatorių ir išmatuokite jo gnybto įtampą. Jei ji viršija 12 voltų, sureguliuokite iš anksto nustatyto VR1 valytuvą vidurinėje padėtyje ir šiek tiek pasukite, kol šviesos diodas išsijungs. Nesukite išankstinio nustatymo į kraštutinius galus. Baterijoje visada turėtų būti pakankama įtampa, viršijanti 12 voltų (visiškai įkrauta baterija rodys apie 13,8 voltą), tada tik IC1 gauna pakankamą įėjimo įtampą.

Savarankiškai perjungiančio maitinimo šaltinio grandinės schema

Šioje schemoje, atsižvelgiant į reguliuojamą maitinimo grandinę, nors fiksuoto įtampos reguliatorius U1-LM7805 ne tik suteikia kintamąjį, bet ir automatinis išjungimas funkcijos. Tai pasiekiama potenciometru, kuris yra sujungtas tarp reguliatoriaus IC bendro gnybto ir žemės. Kiekvienam potenciometro RV1 varžos grandinės vertės padidėjimui 100 omų išėjimo įtampa padidėja 1 voltu. Taigi, galia svyruoja nuo 3,7 V iki 8,7 V (atsižvelgiant į 1,3 voltų kritimą dioduose D7 ir D8).

Kai per išėjimo gnybtus nėra prijungta apkrova, maitinimas yra tas, kad jis pats išsijungia. Tai pasiekiama naudojant tranzistorius Q1 ir Q2, diodus D7 ir D8 bei kondensatorių C2. Kai išėjime yra prijungta apkrova, tranzistoriams Q2 ir Q1 gali pakakti galimo kritimo per diodus D7 ir D8 (maždaug 1,3 V). Dėl to relė įsijungia ir lieka toje būsenoje, kol apkrova lieka prijungta. Tuo pačiu metu kondensatorius C2 per tranzistorių Q2 įkraunamas maždaug iki 7-8 voltų potencialo. Bet atjungus apkrovą (lempa čia nuosekliai su S2), tranzistorius Q2 nutraukiamas. Tačiau kondensatorius C2 vis dar yra įkrautas ir jis pradeda išsikrauti per tranzistoriaus Q1 pagrindą. Praėjus tam tikram laikui (kurį iš esmės lemia C2 vertė), relė RL1 yra išjungta, kuri išjungia transformatoriaus TR1 maitinimo tinklo įėjimą. Norint vėl įjungti maitinimą, reikia trumpam paspausti jungiklį S1. Delsimas išjungti maitinimo šaltinį tiesiogiai priklauso nuo kondensatoriaus vertės.

Buvo naudojamas transformatorius, kurio antrinė įtampa buvo 12V-0V, 250mA, vis dėlto jį galima pakeisti pagal vartotojo reikalavimus (maksimaliai iki 30V ir 1 ampero srovės). Norint ištraukti didesnę nei 300mA srovę, reguliatoriaus IC virš žėručio izoliatoriaus turi būti įrengta nedidelė šilumos kriauklė. Kai transformatoriaus antrinė įtampa padidėja virš 12 voltų (RMS), potenciometras RV1 turi būti pakeistas. Taip pat turėtų būti iš anksto nustatytas relės įtampos laipsnis.

Kintamas maitinimas naudojant LM338

Elektroniniams prietaisams maitinti dažnai reikalingas nuolatinės srovės maitinimas. Nors kai kuriems reikalingas reguliuojamas maitinimo šaltinis, yra daugybė programų, kuriose reikia keisti išėjimo įtampą. Kintamas maitinimo šaltinis yra tas, kuriame mes galime reguliuoti išėjimo įtampą pagal reikalavimus. Kintamas maitinimo šaltinis gali būti naudojamas daugelyje programų, pvz., Kintamosios įtampos taikymas nuolatinės srovės varikliams, kintamos įtampos taikymas aukštos įtampos nuolatinės ir nuolatinės srovės keitikliams, kad būtų galima sureguliuoti stiprinimą, ir tt Jis dažniausiai naudojamas elektroninių projektų testavimas .

Pagrindinis kintamo maitinimo šaltinio komponentas yra bet koks reguliatorius, kurio išėjimą galima reguliuoti bet kokiomis priemonėmis, pavyzdžiui, kintamuoju rezistoriumi. Reguliatoriaus IC, pavyzdžiui, LM317, reguliuojama įtampa yra nuo 1,25 iki 30 V. Kitas būdas yra naudoti LM33 IC.

Čia naudojama paprasta kintamo maitinimo grandinė, naudojant LM33, kuri yra aukštos srovės įtampos reguliatorius.

LM 338 yra aukštos srovės įtampos reguliatorius, galintis tiekti 5 amperų srovės perteklių į apkrovą. Reguliatoriaus išėjimo įtampa gali būti reguliuojama nuo 1,2 iki 30 voltų. Norint nustatyti išėjimo įtampą, reikia tik dviejų išorinių rezistorių. LM 338 priklauso LM 138 šeimai, kurią galima įsigyti 3 terminalų pakuotėse. Jį galima naudoti tokiose srityse kaip reguliuojamas maitinimo šaltinis, pastovios srovės reguliatorius, akumuliatorių įkrovikliai ir kt. Didelės srovės kintamas maitinimas yra būtinas norint išbandyti didelės galios stiprintuvo grandines, atliekant trikčių šalinimo ar techninės priežiūros darbus. Tai leidžia naudoti maitinimą esant didelėms trumpalaikėms apkrovoms, o greitis paleidžiamas esant visai apkrovai. Apsauga nuo perkrovos išlieka funkcionali, net jei netyčia atjungiamas reguliavimo kaištis.

Grandinės aprašymas

Pagrindinę grandinę sudaro šios dalys:

1. Transformatoriaus nuėmimas, kad sumažėtų kintamosios srovės įtampa 230 V.
2. Lygintuvo modulis kintamosios srovės signalui ištaisyti.
3. Lyginamasis elektrolito kondensatorius, skirtas filtruoti nuolatinės srovės signalą ir pašalinti kintamosios srovės bangas.
4. LM338
5. Kintamas rezistorius

Grandinės darbas

Kintamas maitinimo šaltinis naudojant LM338 teigiamos įtampos reguliatorių parodytas žemiau. Galia gaunama iš 0–30 voltų 5 amperų žemyn transformatoriaus. 10 amperų lygintuvo modulis ištaiso žemos įtampos kintamosios ir nuolatinės srovės įtampą, kurią išlyginantis kondensatorius C1 padaro laisvą. Kondensatorius C2 ir C3 pagerina trumpalaikius atsakus. Išėjimo įtampa gali būti reguliuojama per „Pot VR1“ iki norimos įtampos nuo 1,2 iki 28 voltų. D1 apsaugo nuo C4, o D2 apsaugo nuo C3, kai išjungiamas. Reguliatorius reikalauja radiatoriaus.

Vout = 1,2 V (1+ VR1 / R1) + I AdjVR1.