סוגי ספקי כוח

ספקי כוח מוסדרים מתייחסים בדרך כלל לספק כוח המסוגל לספק מגוון מתח יציאה שימושי לבדיקת ספסל של מעגלים אלקטרוניים, אולי עם וריאציה רציפה של מתח המוצא, או רק כמה מתח קבוע מראש. כמעט כל המכשירים האלקטרוניים המשמשים במעגלים אלקטרוניים זקוקים למקור כוח DC כדי לפעול. ספק כוח מוסדר מורכב בעצם מאספקת חשמל רגילה ומכשיר לוויסות מתח. הפלט מאספקת חשמל רגילה מועבר למכשיר ויסות המתח המספק את הפלט הסופי. מתח המוצא נותר קבוע ללא קשר לשינויים במתח כניסת AC או וריאציות בזרם המוצא (או העומס) אך המשרעת שלו מגוונת בהתאם לדרישת העומס.

להלן נדון בכמה מסוגי ספקי כוח אלה.

SMPS

הענף מניע למערכות אלקטרוניקה זערוריות, קלות ופרודוקטיביות יותר, הניע את התקדמות ה- SMPS, אלא ספק כוח מתג. ישנן כמה טופולוגיות המשמשות בדרך כלל למימוש SMPS. ספק כוח מיתוג הוא ספק כוח אלקטרוני המשלב רגולטור מיתוג להמרת חשמל ביעילות. בכך על ידי שימוש בתדרי מיתוג גבוהים, גדלים שנאי הכוח ורכיבי הסינון הנלווים ב- SMPS מצטמצמים באופן דרמטי בהשוואה ליניארי. ממירי DC ל- DC וממירי DC ל- AC שייכים לקטגוריה של SMPS.

במעגל וסת ליניארי המתח העודף מאספקת קלט ה- DC הלא מווסת יורד על פני אלמנט סדרתי ומכאן שיש אובדן כוח ביחס לירידת המתח הזו, ואילו במעגל מצב מיתר מוסר החלק הבלתי מוסדר של המתח על ידי ויסות חובת המתג. יַחַס. הפסדי המיתוג במתגים מודרניים (כמו: MOSFET) הם הרבה פחות בהשוואה לאובדן באלמנט הליניארי.

רוב עומסי DC אלקטרוניים מסופקים ממקורות חשמל סטנדרטיים. למרבה הצער, ייתכן שמתחי המקור הסטנדרטיים אינם תואמים את הרמות הנדרשות על ידי מעבדים, מנועים, נוריות LED או עומסים אחרים, במיוחד כאשר מתח המקור אינו מווסת כמו מקורות סוללה ומקורות זרם זרם מתח אחרים.

דיאגרמת חסימת SMPS:

את הרעיון המרכזי העומד מאחורי ספק כוח במצב מתג (SMPS) ניתן להבין בקלות מתוך תפיסת ההסבר הרעיוני של ממיר DC-DC. אם קלט המערכת הוא AC אז השלב הראשון הוא להמיר ל- DC. זה נקרא תיקון. ה- SMPS עם קלט DC אינו דורש שלב תיקון. SMPS רבים וחדשים יותר ישתמשו במעגל מיוחד לתיקון גורמי כוח (PFC). על ידי מעקב אחר הגל הסינוסי של כניסת AC, אנו יכולים להפוך את הקלט לזרם. אות מתוקן מסונן על ידי קבל מאגר הכניסה כדי לייצר את אספקת הקלט הבלתי מוסדרת. אספקת ה- DC הבלתי מוסדרת ניתנת למתג בתדרים גבוהים. לתדרים גבוהים יותר, נדרשים רכיבים בעלי קיבול והשראה ברמה גבוהה יותר. ב- MOSFET זה עשויים לשמש כמיישרים סינכרוניים, אלה מביאים ירידות מתח נמוכות עוד יותר. תדר המיתוג הגבוה, מעביר את מתח הכניסה על הראשוני של שנאי הכוח. פעימות הכונן הן בדרך כלל בתדירות קבועה ומחזור חובה משתנה. הפלט של השנאי המשני מתוקן ומסונן. ואז הוא נשלח לפלט של ספק הכוח. ויסות הפלט לספק אספקת DC מיוצבת מתבצע על ידי בלוק הבקרה או המשוב.

רוב ה- SMPS. מערכות פועלות על בסיס אפנון רוחב דופק בתדר קבוע, כאשר משך זמן ההפעלה בזמן של הכונן למתג ההפעלה משתנה מחזור אחר מחזור. אות רוחב הדופק הניתן למתג הוא ביחס הפוך לפלט מתח המוצא. המתנד נשלט על ידי משוב המתח מווסת לולאה סגורה. זה מושג בדרך כלל באמצעות שנאי דופק קטן או מבודד אופטו, ומכאן להוסיף לספירת הרכיבים. ב- SMPS, זרימת זרם המוצא תלויה באות הכוח הקלטית, באלמנטים האחסון ובטופולוגיות המעגל המשמשות, וגם בתבנית המשמשת להנעת אלמנטים המיתוג. באמצעות מסנני LC מסננים צורות גל הפלט.

יתרונות ה- SMPS:

• יעילות רבה יותר מכיוון שטרנזיסטור המיתוג מפיץ מעט כוח
• ייצור חום נמוך יותר בגלל יעילות גבוהה יותר
• גודל קטן יותר
• משקל קל יותר
• משוב הרמוני מופחת לראשי ההיצע

יישומים של SMPS:

• מחשבים אישיים
• תעשיות כלי מכונה
• מערכות אבטחה

יחד עם SMPS נדון להלן מעגל נוסף המיועד לאספקה ​​מוסדרת ולגיבוי.

ספקי כוח לינאריים

אספקת חשמל לספסל עבודה עם גיבוי

אספקת חשמל לספסל עבודה היא יחידת אספקת חשמל DC שיכולה לספק מתח DC מוסדר שונה המשמש לצורך בדיקה או ירי בבעיות. תוכנן מעגל פשוט של אספקת חשמל מוסדרת עם גיבוי סוללה שיכול לשמש ספק כוח לספסל עבודה. זה נותן 12 וולט, 9 וולט ו 5 וולט מוסדר זרם זרם זרם אבות טיפוס בעת ביצוע בדיקות או ירי בבעיות. יש לו גם סוללה לגיבוי כדי להמשיך בעבודה אם החשמל נכשל. אינדיקציה לסוללה חלשה מסופקת גם כדי לאשר את מצב הסוללה.

הוא מורכב משלושה חלקים עיקריים:

מיישר ויחידת פילטר הממירה את אות ה- AC לאות DC מוסדר באמצעות שילוב של שנאי, דיודות וקבלים.

סוללה המשמשת כאלטרנטיבה, הניתנת לטעינה במהלך אספקת החשמל הראשית ומשמשת כמקור כוח במקרה של היעדר ספק ראשי.

מחוון טעינת סוללה הנותן אינדיקציה לטעינה ולפריקה של הסוללה.

שנאי 14-0-14, 500 mA, דיודות מיישר D1, D2 וקבל החלקה C1 קטע אספקת החשמל . כאשר כוח החשמל זמין, D3 קדימה מטיה ומספק יותר מ -14 וולט DC ל- IC1, ואז נותן 12 וולט מוסדרים שניתן להקיש על תפוקתם. במקביל, IC2 נותן 9 וולט מוסדרים ו- IC3 מוסדרים 5 וולט מהתפוקות שלהם.

סוללה נטענת של 12 וולט 7.5 Ah משמשת כגיבוי. כאשר החשמל זמין, הוא נטען באמצעות D3 ו- R1. R1 מגביל את הזרם לטעינה. כדי למנוע טעינת יתר, אם אספקת החשמל מועברת זמן רב והסוללה אינה פועלת, מצב הטעינה בטריקול בטוח. זרם הטעינה יהיה סביב 100-150 מיליאמפר. כאשר כוח החשמל נכשל, הטיות D3 הופכות והטיות D4 קדימה והסוללה לוקחת את העומס. סוללת UPS היא בחירה אידיאלית.

דיודת הזנר ZD והטרנזיסטור PNP T1 מהווים את מחוון הסוללה הנמוכה. סוג זה של סידור משמש בממירים כדי לציין את מצב הסוללה החלשה. כאשר מתח הסוללה הוא מעל 11 וולט, זנר מוליך ושומר על בסיס ה- T1 גבוה כדי שיישאר כבוי. כאשר מתח הסוללה יורד מתחת ל -11 וולט, הזנר מכבה והטיה T1 קדימה. (דיודת זנר מתנהלת רק כאשר המתח דרכה הוא מעל 1 וולט ומעלה מהמתח המדורג שלה. אז הנה הזנר 10 וולט מתנהל רק אם המתח הוא מעל 11 וולט.) נורית ואז נדלקת כדי להצביע על הצורך בהטענת הסוללה. VR1 מכוון את נקודת הכיבוי הנכונה של הזנר. טען את הסוללה במלואה ומדד את מתח המסוף שלה. אם היא מעל 12 וולט, כוון את המגב של ה- VR1 הקבוע מראש במצב האמצעי, וסובב אותו מעט עד שהנורית תיכבה. אל תהפוך את ההגדרה הקבועה לקצוות הקיצוניים. סוללה תמיד צריכה להכיל מתח מספיק מעל 12 וולט (סוללה טעונה במלואה תראה סביב 13.8 וולט) ואז רק IC1 מקבל מתח כניסה מספיק.

דיאגרמת מעגל ללא החלפה עצמית

בתרשים מעגלים זה, בהתחשב במעגל אספקת חשמל מוסדר שלמרות וסת מתח קבוע U1-LM7805 לא רק נותן משתנה אלא גם כיבוי אוטומטי תכונות. זה מושג על ידי פוטנציומטר המחובר בין המסוף המשותף לווסת IC לבין הקרקע. עבור כל תוספת של 100 אוהם בערך המעגל של ההתנגדות של פוטנציומטר RV1, מתח המוצא עולה בוולט אחד. לפיכך, התפוקה משתנה בין 3.7V ל 8.7V (תוך התחשבות בירידה של 1.3 וולט על פני דיודות D7 ו- D8).

כאשר לא מחובר עומס על גבי מסופי הפלט שלו, ההיצע הוא שהוא מכבה את עצמו. זה מושג בעזרת טרנזיסטורים Q1 ו- Q2, דיודות D7 ו- D8 וקבל C2. כאשר מחובר עומס ביציאה, ירידה פוטנציאלית על פני דיודות D7 ו- D8 (כ -1.3 וולט) מספיקה בכדי להוביל את הטרנזיסטורים Q2 ו- Q1. כתוצאה מכך, הממסר מקבל אנרגיה ונשאר במצב כל עוד העומס נשאר מחובר. במקביל, הקבל C2 נטען לפוטנציאל של 7-8 וולט באמצעות הטרנזיסטור Q2. אבל כאשר העומס (מנורה כאן בסדרה עם S2) מנותק, הטרנזיסטור Q2 מנותק. עם זאת, הקבל C2 עדיין טעון והוא מתחיל להתפרק דרך בסיס הטרנזיסטור Q1. לאחר זמן מה (שנקבע בעצם על פי הערך C2), ממסר RL1 מנותק ממצב, שמכבה את כניסת הרשת הראשית לשנאי TR1. כדי לחדש את ההספק, יש ללחוץ לרגע על מתג S1. העיכוב בכיבוי אספקת החשמל משתנה ישירות עם ערך הקבל.

נעשה שימוש בשנאי עם מתח משני של 12V-0V, 250mA, ובכל זאת ניתן לשנותו לפי דרישת המשתמש (עד 30V מקסימום ודירוג זרם 1 אמפר). לציור זרם של יותר מ -300 mA, על הרגולטור IC להיות מצויד בגוף חום קטן מעל מבודד נציץ. כאשר המתח המשני של השנאי עולה מעבר ל -12 וולט (RMS), יש לממד מחדש את הפוטנציומטר RV1. כמו כן, יש לקבוע מראש את דירוג מתח הממסר.

ספק כוח משתנה באמצעות LM338

לעתים קרובות נדרש ספק כוח DC להפעלת מכשירים אלקטרוניים. בעוד שחלקם דורשים אספקת חשמל מוסדרת, ישנם יישומים רבים בהם צריך לשנות את מתח המוצא. ספק כוח משתנה הוא זה שבו אנו יכולים להתאים את מתח המוצא בהתאם לדרישות. ניתן להשתמש באספקת חשמל משתנה ביישומים רבים כמו הפעלת מתח משתנה על מנועי DC, הפעלת מתח משתנה על ממירי DC-DC מתח גבוה כדי להתאים את הרווח וכו '. הוא משמש בעיקר ב בדיקת פרויקטים אלקטרוניים .

המרכיב העיקרי באספקת חשמל משתנה הוא כל וסת אשר ניתן לכוונן את תפוקתו בכל אמצעי כמו נגד משתנה. ICs רגולטוריים כמו LM317 מספקים מתח מתכוונן בין 1.25 ל- 30V. דרך נוספת היא שימוש ב- LM33 IC.

כאן נעשה שימוש במעגל אספקת חשמל משתנה פשוט המשתמש ב- LM33 שהוא רגולטור מתח זרם גבוה.

LM 338 הוא ווסת המתח הנוכחי הגבוה שיכול לספק עודף של 5 אמפר זרם לעומס. ניתן לכוונן את מתח היציאה מהווסת מ -1.2 וולט ל -30 וולט. זה דורש רק שני נגדים חיצוניים כדי לקבוע את מתח המוצא. LM 338 שייך למשפחת LM 138 הזמינה בחבילת מסוף 3. ניתן להשתמש בו ביישומים כמו אספקת חשמל מתכווננת, וסת זרם קבוע, מטענים לסוללה וכו '. אספקה ​​משתנה של זרם גבוה חיונית לבדיקת מעגלי מגבר הספק גבוה, במהלך קליעה או שירות. זה מאפשר להשתמש באספקת החשמל עם עומסים חולפים גבוהים ומהירים מתחילים במצב עומס מלא. ההגנה על עומס יתר נשארת פונקציונלית גם אם סיכת הכוונון מנותקת בטעות.

תיאור המעגל

המעגל הבסיסי מורכב מהחלקים הבאים:

1. שנאי צעד למטה גורם לירידה במתח AC של 230V.
2. מודול מיישר לתיקון אות ה- AC.
3. קבל אלקטרוליטים להחלקת סינון אות ה- DC והסרת אדוות ה- AC.
4. LM338
5. נגד משתנה

עבודה במעגל

ספק הכוח המשתנה המשתמש בווסת מתח חיובי LM338 מוצג להלן. ההספק נגזר משנאי צעד של מטה בעל ירידה של 0-30 וולט. מודול המיישר של 10 אמפר מתקן את מתח הוולט הנמוך ל- DC אשר הופך ללא אדוות על ידי קבל ההחלקה C1. קבלים C2 ו- C3 משפרים את התגובות חולפות. ניתן לכוונן את מתח היציאה דרך פוט VR1 למתח הרצוי מ -1.2 וולט ל -28 וולט. D1 מגן מפני C4 ו- D2 מגן מפני C3 כאשר הוא כבוי. הרגולטור דורש גוף קירור.

Vout = 1.2V (1+ VR1 / R1) + I AdjVR1.