Tipuri de surse de alimentare

Sursele de alimentare reglementate se referă de obicei la o sursă de alimentare capabilă să furnizeze o varietate de tensiuni de ieșire utile pentru testarea circuitelor electronice pe banc, posibil cu variație continuă a tensiunii de ieșire sau doar a unor tensiuni prestabilite. Aproape toate dispozitivele electronice utilizate în circuitele electronice au nevoie de o sursă de curent continuu pentru a funcționa. O sursă de alimentare reglementată constă în esență dintr-o sursă de alimentare obișnuită și un dispozitiv de reglare a tensiunii. Ieșirea de la o sursă de alimentare obișnuită este alimentată către dispozitivul de reglare a tensiunii care furnizează ieșirea finală. Tensiunea de ieșire rămâne constantă, indiferent de variațiile tensiunii de intrare ca sau de variațiile curentului de ieșire (sau de sarcină), dar amplitudinea sa variază în funcție de cerința de încărcare.

Unele dintre aceste tipuri de surse de alimentare sunt discutate mai jos.

SMPS

Conducerea industriei către sisteme electronice mai mici, mai ușoare și mai productive a determinat avansarea SMPS, nimic altceva decât sursa de alimentare cu comutare. Există câteva topologii utilizate în mod normal pentru actualizarea SMPS. O sursă de alimentare cu comutare este o sursă de alimentare electronică care încorporează un regulator de comutare pentru a converti eficient energia electrică. În acest sens, utilizând frecvențe de comutare ridicate, dimensiunile transformatorului de putere și ale componentelor de filtrare asociate din SMPS sunt reduse dramatic în comparație cu liniarul. Convertoarele DC-DC și convertizoarele DC-AC aparțin categoriei SMPS.

Într-un circuit regulator liniar, excesul de tensiune de la sursa de intrare DC neregulată scade într-un element din serie și, prin urmare, există o pierdere de putere proporțional cu această cădere de tensiune, în timp ce în circuitul cu regim de comutare porțiunea neregulată a tensiunii este eliminată prin modularea sarcinii raport. Pierderile de comutare în comutatoarele moderne (cum ar fi: MOSFET-urile) sunt mult mai mici comparativ cu pierderea din elementul liniar.

Majoritatea încărcărilor electronice de curent continuu sunt furnizate din surse standard de alimentare. Din păcate, tensiunile standard ale sursei pot să nu se potrivească cu nivelurile cerute de microprocesoare, motoare, LED-uri sau alte sarcini, mai ales atunci când tensiunea sursei nu este reglată, cum ar fi sursele bateriei și alte surse de curent continuu, precum și sursele de curent alternativ.

Diagrama bloc SMPS:

Ideea principală din spatele unei surse de alimentare cu comutare (SMPS) poate fi ușor de înțeles din conceptul de explicație conceptuală a unui convertor DC-DC. Dacă intrarea sistemului este de curent alternativ, atunci prima etapă este convertirea în curent continuu. Aceasta se numește rectificare. SMPS-ul cu intrare DC nu necesită etapa de rectificare. Multe SMPS mai noi vor folosi un circuit special de corecție a factorului de putere (PFC). Urmărind unda sinusoidală a intrării AC, putem face curentul de intrare. Și semnalul rectificat este filtrat de condensatorul rezervorului de intrare pentru a produce sursa de intrare DC nereglementată. Alimentarea DC nereglementată este dată comutatorului de înaltă frecvență. Pentru frecvențe mai mari, sunt necesare componente cu capacitate și inductanță de nivel mai mare. În acest MOSFET-urile pot fi folosite ca redresoare sincrone, acestea având scăderi de tensiune ale nivelului de conducere chiar mai mici. Frecvența ridicată de comutare comută tensiunea de intrare pe primarul transformatorului de putere. Impulsurile de acționare sunt în mod normal frecvență fixă ​​și ciclu de funcționare variabil. Ieșirea transformatorului secundar este rectificată și filtrată. Apoi este trimis la ieșirea sursei de alimentare. Reglarea ieșirii pentru a furniza o alimentare stabilizată de CC este efectuată de blocul de control sau de feedback.

Cele mai multe SMPS. Sistemele funcționează pe baza unei modulații a lățimii impulsurilor cu frecvență fixă, în care durata timpului de pornire al unității la comutatorul de alimentare este variată pe bază de ciclu. Semnalul de lățime a impulsului dat comutatorului este invers proporțional cu ieșirea tensiunii de ieșire. Oscilatorul este controlat de feedback-ul de tensiune de la un regulator cu buclă închisă. Acest lucru se realizează de obicei folosind un transformator de impuls mic sau un optoizolator, prin urmare adăugând la numărul de componente. Într-un SMPS, fluxul de curent de ieșire depinde de semnalul de putere de intrare, de elementele de stocare și de topologiile circuitelor utilizate, precum și de modelul utilizat pentru acționarea elementelor de comutare. Prin utilizarea filtrelor LC se filtrează formele de undă de ieșire.

Avantajele SMPS:

• Eficiență mai mare, deoarece tranzistorul de comutare disipează puțină putere
• Generare mai mică de căldură datorită eficienței mai mari
• De dimensiuni mai mici
• Greutate mai mică
• Feedback armonic redus în rețeaua principală de alimentare

Aplicații SMPS:

• Calculatoare personale
• Industriile mașinilor-unelte
• Sisteme de securitate

Împreună cu SMPS, este discutat mai jos un alt circuit pentru alimentarea reglată și scopul copierii de rezervă.

Surse de alimentare liniare

Alimentare pe bancă de lucru cu rezervă

O sursă de alimentare pe bancă de lucru este o unitate de alimentare de curent continuu care poate furniza diferite tensiuni de curent continuu care sunt utilizate în scopul testării sau depanării. A fost proiectat un circuit simplu de alimentare reglementată cu rezervă de baterie care poate fi utilizat ca sursă de alimentare pe bancă de lucru. Oferă 12 volți, 9 volți și 5 volți în regim continuu DC pentru a alimenta prototipurile în timpul testării sau depanării. De asemenea, are o copie de rezervă a bateriei pentru a continua lucrările în cazul întreruperii alimentării. Indicarea bateriei descărcate este de asemenea furnizată pentru a confirma starea bateriei.

Se compune din trei secțiuni majore:

Un redresor și o unitate de filtrare care convertește semnalul de curent alternativ în semnal de curent continuu reglat folosind combinația de transformator, diode și condensatori.

O baterie utilizată ca alternativă, care poate fi reîncărcată în timpul sursei principale de alimentare și utilizată ca sursă de energie în caz de absență a sursei principale.

Un indicator de încărcare a bateriei care oferă o indicație a încărcării și descărcării bateriei.

Se formează un transformator de 14-0-14, 500 mA, diode redresoare D1, D2 și condensator de netezire C1 secțiunea de alimentare . Când este disponibilă rețeaua electrică, D3 transmite polarizări și oferă mai mult de 14 volți DC la IC1, care oferă apoi regulat 12 volți care pot fi exploatați de la ieșirea sa. În același timp, IC2 oferă regulat 9 volți și IC3 reglementează 5 volți de la ieșirile lor.

O baterie reîncărcabilă de 12 volți 7,5 Ah este utilizată ca rezervă. Când este disponibilă rețeaua electrică, aceasta se încarcă prin D3 și R1. R1 limitează curentul pentru încărcare. Pentru a preveni supraîncărcarea, dacă sursa de alimentare este întreruptă mult timp și bateria nu folosește, modul de încărcare Trickle este sigur. Curentul de încărcare va fi în jur de 100-150 mA. Atunci când curentul de alimentare este întrerupt, polarizarea inversă D3 și polarizarea înainte D4 și bateria preiau sarcina. O baterie UPS este o alegere ideală.

Zener dioda ZD și tranzistorul PNP T1 formează indicatorul de baterie descărcată. Acest tip de aranjament este utilizat în invertoare pentru a indica starea bateriei reduse. Când tensiunea bateriei este peste 11 volți, Zener conduce și menține baza T1 ridicată, astfel încât să rămână oprită. Când tensiunea bateriei scade sub 11 volți, Zener se oprește și T1 înclină înainte. (Dioda Zener conduce numai atunci când tensiunea prin aceasta este mai mare de 1 volt sau mai mare decât tensiunea sa nominală. Deci, aici zenerul de 10 volți conduce numai dacă tensiunea este mai mare de 11 volți.) LED-ul se aprinde apoi pentru a indica necesitatea încărcării bateriei. VR1 reglează punctul de oprire corect al Zener. Încărcați complet bateria și măsurați tensiunea terminalului. Dacă este peste 12 volți, reglați ștergătorul VR1 presetat în poziția de mijloc și rotiți-l ușor până când LED-ul se stinge. Nu întoarceți Presetarea la capetele extreme. Bateria trebuie să conțină întotdeauna o tensiune suficientă de peste 12 volți (bateria complet încărcată va arăta în jur de 13,8 volți), atunci doar IC1 obține o tensiune de intrare suficientă.

Schema circuitului liber de alimentare cu comutare automată

În această schemă de circuite, dat fiind un circuit de alimentare reglementat care, deși un regulator de tensiune fixă ​​U1-LM7805 nu numai că dă o variabilă, ci și oprire automată Caracteristici. Acest lucru se realizează printr-un potențiometru care este conectat între borna comună a regulatorului IC și masă. Pentru fiecare creștere de 100 ohmi a valorii în circuit a rezistenței potențiometrului RV1, tensiunea de ieșire crește cu 1 volt. Astfel, ieșirea variază de la 3,7 V la 8,7 V (luând în considerare căderea de 1,3 volți a diodelor D7 și D8).

Când nu este conectată nicio sarcină la terminalele sale de ieșire, atunci alimentarea este că se oprește singură. Acest lucru se realizează cu ajutorul tranzistoarelor Q1 și Q2, a diodelor D7 și D8 și a condensatorului C2. Când o sarcină este conectată la ieșire, căderea potențială a diodelor D7 și D8 (aproximativ 1,3V) este suficientă pentru tranzistorii Q2 și Q1. Ca rezultat, releul se energizează și rămâne în acea stare atâta timp cât sarcina rămâne conectată. În același timp, condensatorul C2 este încărcat la un potențial de aproximativ 7-8 volți prin tranzistorul Q2. Dar când sarcina (o lampă aici în serie cu S2) este deconectată, tranzistorul Q2 este întrerupt. Cu toate acestea, condensatorul C2 este încă încărcat și începe să se descarce prin baza tranzistorului Q1. După un timp (care este în principiu determinat de valoarea lui C2), releul RL1 este dezactivat, care oprește intrarea de la rețeaua primară a transformatorului TR1. Pentru a relua alimentarea, comutați butonul S1 Apăsați momentan. Întârzierea la oprirea sursei de alimentare variază direct în funcție de valoarea condensatorului.

A fost utilizat un transformator cu o tensiune secundară de 12V-0V, 250mA, acesta poate fi totuși modificat conform cerințelor utilizatorului (până la 30V maxim. Și curent nominal de 1 ampere). Pentru a trage mai mult de 300mA curent, regulatorul IC trebuie să fie echipat cu un mic radiator peste un izolator de mică. Când tensiunea secundară a transformatorului crește peste 12 volți (RMS), potențiometrul RV1 trebuie redimensionat. De asemenea, tensiunea nominală a releului trebuie să fie predeterminată.

Sursă de alimentare variabilă utilizând LM338

Alimentarea cu curent continuu este adesea necesară pentru alimentarea dispozitivelor electronice. În timp ce unele necesită o sursă de alimentare reglementată, există multe aplicații în care tensiunea de ieșire trebuie să fie variată. Sursa de alimentare variabilă este cea în care putem regla tensiunea de ieșire în funcție de cerințe. Sursa de alimentare variabilă poate fi utilizată în multe aplicații, cum ar fi aplicarea tensiunii variabile la motoarele de curent continuu, aplicarea tensiunilor variabile la convertoarele de înaltă tensiune DC-DC pentru a regla câștigul, etc. testarea proiectelor electronice .

Componenta principală într-o sursă de alimentare variabilă este orice regulator a cărui ieșire poate fi reglată folosind orice mijloc, cum ar fi un rezistor variabil. Circuitele regulatoare precum LM317 furnizează o tensiune reglabilă de la 1,25 la 30V. O altă modalitate este utilizarea LM33 IC.

Aici se utilizează un circuit simplu de alimentare variabilă care utilizează LM33, care este un regulator de tensiune de înaltă tensiune.

LM 338 este regulatorul de înaltă tensiune care poate furniza un exces de curent de 5 amperi la sarcină. Tensiunea de ieșire de la regulator poate fi reglată de la 1,2 volți la 30 volți. Necesită doar două rezistențe externe pentru a seta tensiunea de ieșire. LM 338 aparține familiei LM 138 care este disponibilă în pachetul cu 3 terminale. Poate fi utilizat în aplicații precum sursa de alimentare reglabilă, regulatorul de curent constant, încărcătoarele de baterii etc. O sursă variabilă de curent mare este esențială pentru testarea circuitelor amplificatorului de mare putere, în timpul depanării sau întreținerii. Acest lucru permite utilizarea sursei de alimentare cu sarcini tranzitorii ridicate și viteze de pornire în condiții de încărcare completă. Protecția la suprasarcină rămâne funcțională chiar dacă știftul de reglare este deconectat accidental.

Descrierea circuitului

Circuitul de bază constă din următoarele părți:

1. Un transformator descendent pentru a provoca o scădere a tensiunii AC de 230V.
2. Un modul redresor pentru rectificarea semnalului de curent alternativ.
3. Un condensator electrolit de netezire pentru a filtra semnalul de curent continuu și a elimina ondulațiile de curent alternativ.
4. LM338
5. Un rezistor variabil

Funcționarea circuitului

Sursa de alimentare variabilă care utilizează regulatorul de tensiune pozitivă LM338 este prezentată mai jos. Puterea este derivată dintr-un transformator de 0-30 volți cu 5 ampere în jos. Modulul de redresare de 10 amperi rectifică tensiunea redusă de curent alternativ la curent continuu, care este redată de ondularea condensatorului de netezire C1. Condensatorul C2 și C3 îmbunătățește răspunsurile tranzitorii. Tensiunea de ieșire poate fi reglată prin Pot VR1 la tensiunea dorită de la 1,2 volți la 28 volți. D1 protejează împotriva C4 și D2 protejează împotriva C3 atunci când este oprit. Regulatorul necesită radiator.

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