Rodzaje zasilaczy

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





Zasilacze regulowane zwykle odnoszą się do zasilaczy zdolnych do dostarczania różnych napięć wyjściowych przydatnych do testowania obwodów elektronicznych, być może przy ciągłych zmianach napięcia wyjściowego lub tylko niektórych wstępnie ustawionych napięć. Prawie wszystkie urządzenia elektroniczne stosowane w obwodach elektronicznych wymagają do działania źródła prądu stałego. Regulowany zasilacz zasadniczo składa się ze zwykłego zasilacza i urządzenia regulującego napięcie. Wyjście ze zwykłego zasilacza jest podawane do urządzenia regulującego napięcie, które zapewnia ostateczną moc. Napięcie wyjściowe pozostaje stałe niezależnie od zmian napięcia wejściowego prądu przemiennego lub zmian prądu wyjściowego (lub obciążenia), ale jego amplituda jest zmieniana zgodnie z wymaganiami obciążenia.

Poniżej omówiono niektóre z tych typów zasilaczy.




SMPS

Dążenie branży do mniejszych, lżejszych i bardziej wydajnych systemów elektronicznych spowodowało rozwój SMPS, nic innego jak zasilacz impulsowy. Istnieją pewne topologie zwykle używane do aktualizowania SMPS. Zasilacz impulsowy to zasilacz elektroniczny, który zawiera regulator przełączający w celu wydajnej konwersji energii elektrycznej. W tym przypadku dzięki zastosowaniu wysokich częstotliwości przełączania rozmiary transformatora mocy i związanych z nim elementów filtrujących w SMPS są znacznie zmniejszone w porównaniu z liniowym. Przetwornice DC na DC i przetwornice DC na AC należą do kategorii SMPS.

W obwodzie regulatora liniowego nadmiar napięcia z nieregulowanego zasilania wejściowego prądu stałego spada na elemencie szeregowym, a zatem występuje spadek mocy proporcjonalny do tego spadku napięcia, podczas gdy w obwodzie trybu przełączanego nieregulowana część napięcia jest usuwana przez modulację pracy przełącznika stosunek. Straty przełączania w nowoczesnych przełącznikach (takich jak: tranzystory MOSFET) są znacznie mniejsze w porównaniu do strat w elemencie liniowym.



Większość elektronicznych odbiorników prądu stałego jest zasilana ze standardowych źródeł zasilania. Niestety, standardowe napięcia źródła mogą nie odpowiadać poziomom wymaganym przez mikroprocesory, silniki, diody LED lub inne obciążenia, zwłaszcza gdy napięcie źródła nie jest regulowane, jak źródła akumulatorów i inne źródła prądu stałego lub prądu przemiennego.

Schemat blokowy SMPS:

Schemat blokowy zasilacza z przełączanym trybem zasilania

Główną ideę zasilacza impulsowego (SMPS) można łatwo zrozumieć na podstawie koncepcji koncepcyjnego wyjaśnienia przetwornicy DC-DC. Jeśli wejście systemu jest prądem przemiennym, wówczas w pierwszym etapie jest konwersja na prąd stały. Nazywa się to sprostowaniem. Zasilacz impulsowy z wejściem DC nie wymaga etapu prostowania. Wiele nowszych SMPS będzie używać specjalnego obwodu korekcji współczynnika mocy (PFC). Podążając za sinusoidalną falą wejścia AC, możemy wytworzyć prąd wejściowy. Sygnał wyprostowany jest filtrowany przez kondensator wejściowy zbiornika, aby wytworzyć nieregulowane zasilanie wejściowe DC. Nieregulowane zasilanie DC jest podawane do przełącznika wysokiej częstotliwości. W przypadku wyższych częstotliwości wymagane są komponenty o większej pojemności i indukcyjności poziomu. W tych tranzystorach MOSFET mogą być używane jako prostowniki synchroniczne, które mają jeszcze mniejsze spadki napięcia stopnia przewodzącego. Wysoka częstotliwość przełączania przełącza napięcie wejściowe na uzwojeniu pierwotnym transformatora mocy. Impulsy sterujące mają zwykle stałą częstotliwość i zmienny cykl pracy. Wyjście transformatora wtórnego jest prostowane i filtrowane. Następnie przesyłany jest na wyjście zasilacza. Regulacja wyjścia w celu zapewnienia stabilizowanego zasilania DC jest realizowana przez blok sterowania lub sprzężenia zwrotnego.


Większość SMPS. Systemy działają na zasadzie modulacji szerokości impulsu o stałej częstotliwości, w której czas załączenia napędu do wyłącznika mocy zmienia się cykl po cyklu. Sygnał szerokości impulsu podawany do przełącznika jest odwrotnie proporcjonalny do wyjściowego napięcia wyjściowego. Oscylator jest sterowany przez sprzężenie zwrotne napięcia z regulatora pętli zamkniętej. Zwykle osiąga się to za pomocą małego transformatora impulsowego lub optoizolatora, zwiększając w ten sposób liczbę elementów. W SMPS przepływ prądu wyjściowego zależy od wejściowego sygnału mocy, zastosowanych elementów pamięci i topologii obwodów, a także od wzorca używanego do sterowania elementami przełączającymi. Dzięki zastosowaniu filtrów LC przebiegi wyjściowe są filtrowane.

Zalety SMPS:

  • Większa wydajność, ponieważ tranzystor przełączający rozprasza niewiele mocy
  • Niższe wytwarzanie ciepła dzięki wyższej wydajności
  • Mniejszy rozmiar
  • Lżejsza waga
  • Zmniejszone sprzężenie zwrotne harmonicznych w sieci zasilającej

Zastosowania SMPS:

  • Komputery osobiste
  • Przemysł maszynowy
  • Systemy ochrony

Wraz z SMPS inny obwód do regulowanego zasilania i do celów rezerwowych omówiono poniżej.

Zasilacze liniowe

Zasilacz warsztatowy z rezerwą

wizerunek

Zasilacz warsztatowy to zasilacz prądu stałego, który może dostarczać różne regulowane napięcia prądu stałego, który jest używany do celów testowania lub rozwiązywania problemów. Zaprojektowano prosty obwód zasilacza stabilizowanego z podtrzymaniem bateryjnym, który może służyć jako zasilacz warsztatowy. Daje 12 V, 9 V i 5 V stabilizowanego prądu stałego do zasilania prototypów podczas testowania lub rozwiązywania problemów. Posiada również baterię podtrzymującą, aby kontynuować pracę w przypadku awarii zasilania. Wskaźnik niskiego poziomu baterii jest również wyświetlany, aby potwierdzić stan baterii.

Składa się z trzech głównych sekcji:

Prostownik i zespół filtrujący, który przekształca sygnał AC na regulowany sygnał DC za pomocą kombinacji transformatora, diod i kondensatorów.

Bateria używana jako alternatywa, która może być ładowana podczas głównego zasilania i używana jako źródło zasilania w przypadku braku głównego zasilania.

Wskaźnik naładowania baterii, który wskazuje stan naładowania i rozładowania baterii.

Transformator 14-0-14, 500 mA, diody prostownicze D1, D2 i kondensator wygładzający C1 sekcja zasilania . Gdy zasilanie sieciowe jest dostępne, D3 spolaryzuje naprzód i dostarcza więcej niż 14 V DC do IC1, co następnie daje regulowane 12 V, które można pobrać z jego wyjścia. W tym samym czasie IC2 daje regulowane 9 woltów, a IC3 regulowane 5 woltów ze swoich wyjść.

Akumulator 12 V 7,5 Ah jest używany jako zasilanie awaryjne. Gdy dostępne jest zasilanie sieciowe, ładuje się przez D3 i R1. R1 ogranicza prąd do ładowania. Aby zapobiec przeładowaniu, jeśli zasilanie jest włączone przez długi czas, a bateria nie jest używana, tryb ładowania podtrzymującego jest bezpieczny. Prąd ładowania wyniesie około 100-150 mA. W przypadku awarii zasilania sieciowego, D3 spolaryzuje do tyłu i D4 do przodu, a akumulator przejmuje obciążenie. Bateria UPS to idealny wybór.

Zasilacz-warsztatowy-z-backupem

Dioda Zenera ZD i tranzystor PNP T1 tworzą wskaźnik niskiego poziomu baterii. Tego rodzaju układ jest stosowany w falownikach do wskazywania niskiego stanu baterii. Gdy napięcie akumulatora przekracza 11 woltów, Zener przewodzi i utrzymuje podstawę T1 na wysokim poziomie, tak że pozostaje on wyłączony. Gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej 11 V, Zener wyłącza się i T1 polaryzuje do przodu. (Dioda Zenera przewodzi tylko wtedy, gdy napięcie przez nią jest wyższe niż 1 V lub wyższe niż jej napięcie znamionowe. Tak więc 10 V Zenera przewodzi tylko wtedy, gdy napięcie jest powyżej 11 V.) Dioda LED zapala się, aby wskazać potrzebę ładowania akumulatora. VR1 dostosowuje prawidłowy punkt wyłączenia Zenera. Naładuj całkowicie akumulator i zmierz jego napięcie na zaciskach. Jeśli jest powyżej 12 V, ustaw wycieraczkę wstępnie ustawionego VR1 w środkowej pozycji i lekko obróć ją, aż dioda LED zgaśnie. Nie obracaj Presetu do skrajnych końców. Akumulator powinien zawsze mieć wystarczające napięcie powyżej 12 V (w pełni naładowany akumulator pokaże około 13,8 V), wtedy tylko IC1 otrzymuje wystarczające napięcie wejściowe.

1

Schemat obwodu swobodnego zasilania samoczynnego przełączania

Na tym schemacie obwodu, biorąc pod uwagę regulowany obwód zasilania, który pomimo stałego regulatora napięcia U1-LM7805 nie tylko daje zmienną, ale także automatyczne wyłączanie funkcje. Uzyskuje się to za pomocą potencjometru, który jest podłączony między wspólnym zaciskiem układu scalonego regulatora a masą. Każde 100-omowe zwiększenie wartości rezystancji potencjometru RV1 w obwodzie zwiększa napięcie wyjściowe o 1 wolt. Zatem moc wyjściowa waha się od 3,7 V do 8,7 V (biorąc pod uwagę spadek 1,3 V na diodach D7 i D8).

Gdy żadne obciążenie nie jest podłączone do jego zacisków wyjściowych, zasilanie jest wyłączane. Osiąga się to za pomocą tranzystorów Q1 i Q2, diod D7 i D8 oraz kondensatora C2. Gdy obciążenie jest podłączone do wyjścia, spadek potencjału na diodach D7 i D8 (około 1,3 V) jest wystarczający, aby tranzystory Q2 i Q1 mogły przewodzić. W rezultacie przekaźnik zostaje zasilony i pozostaje w tym stanie, dopóki obciążenie pozostaje podłączone. W tym samym czasie kondensator C2 jest ładowany do około 7-8 V potencjału poprzez tranzystor Q2. Ale kiedy obciążenie (lampa tutaj połączona szeregowo z S2) jest odłączone, tranzystor Q2 jest odcinany. Jednak kondensator C2 jest nadal naładowany i zaczyna się rozładowywać przez bazę tranzystora Q1. Po pewnym czasie (który jest zasadniczo określony wartością C2) przekaźnik RL1 zostaje odłączony od napięcia, co wyłącza wejście sieci do uzwojenia pierwotnego transformatora TR1. Aby wznowić zasilanie, należy na chwilę nacisnąć przycisk S1. Opóźnienie w wyłączeniu zasilania zmienia się bezpośrednio z wartością kondensatora.

Zastosowano transformator o napięciu wtórnym 12 V-0 V, 250 mA, który można jednak zmienić zgodnie z wymaganiami użytkownika (maksymalnie do 30 V i prąd znamionowy 1 A). Aby pobierać prąd większy niż 300 mA, układ scalony regulatora musi być wyposażony w mały radiator nad izolatorem z miki. Gdy napięcie wtórne transformatora wzrośnie powyżej 12 V (RMS), potencjometr RV1 musi zostać ponownie zwymiarowany. Ponadto należy z góry określić napięcie znamionowe przekaźnika.

Zmienny zasilacz za pomocą LM338

Do zasilania urządzeń elektronicznych często wymagane jest zasilanie prądem stałym. Podczas gdy niektóre wymagają regulowanego zasilacza, istnieje wiele zastosowań, w których napięcie wyjściowe należy zmieniać. Zasilacz zmienny to taki, w którym możemy dostosować napięcie wyjściowe zgodnie z wymaganiami. Zasilacz zmienny może być używany w wielu zastosowaniach, takich jak przykładanie zmiennego napięcia do silników prądu stałego, stosowanie zmiennego napięcia do wysokonapięciowych przetworników DC-DC w celu regulacji wzmocnienia itp. Jest najczęściej używany w testowanie projektów elektronicznych .

Głównym elementem zasilacza zmiennego jest dowolny regulator, którego moc wyjściową można regulować dowolnymi środkami, takimi jak rezystor zmienny. Układy scalone regulatora, takie jak LM317, zapewniają regulowane napięcie od 1,25 do 30 V. Innym sposobem jest użycie układu scalonego LM33.

Tutaj zastosowano prosty obwód zmiennego zasilania wykorzystujący LM33, który jest regulatorem napięcia wysokiego prądu.

LM 338 to wysokoprądowy regulator napięcia, który może dostarczać do obciążenia nadmiar prądu o wartości 5 amperów. Napięcie wyjściowe z regulatora można regulować w zakresie od 1,2 V do 30 V. Do ustawienia napięcia wyjściowego potrzebne są tylko dwa zewnętrzne rezystory. LM 338 należy do rodziny LM 138, który jest dostępny w pakiecie z 3 zaciskami. Może być stosowany w aplikacjach takich jak regulowane zasilacze, stabilizatory prądu stałego, ładowarki akumulatorów itp. Zmienne zasilanie wysokoprądowe jest niezbędne do testowania obwodów wzmacniaczy dużej mocy, podczas rozwiązywania problemów lub serwisowania. Pozwala to na użycie zasilacza przy dużych przejściowych obciążeniach i prędkościach rozruchowych w warunkach pełnego obciążenia. Zabezpieczenie przed przeciążeniem pozostaje funkcjonalne nawet w przypadku przypadkowego odłączenia sworznia regulacyjnego.

LM-338-PINS

Opis obwodu

Podstawowy obwód składa się z następujących części:

  1. Transformator obniżający napięcie powodujący spadek napięcia AC o 230V.
  2. Moduł prostownika do prostowania sygnału AC.
  3. Wygładzający kondensator elektrolitu do filtrowania sygnału DC i usuwania tętnień prądu przemiennego.
  4. LM338
  5. Rezystor zmienny

Działanie obwodu

Zmienny zasilacz wykorzystujący dodatni regulator napięcia LM338 pokazano poniżej. Moc pochodzi z transformatora obniżającego napięcie 0-30 V 5 A. Moduł prostownika 10 A prostuje niskie napięcie AC do DC, które jest pozbawione tętnień przez kondensator wygładzający C1. Kondensator C2 i C3 poprawiają przejściowe odpowiedzi. Napięcie wyjściowe można regulować za pomocą potencjometru VR1 do żądanego napięcia od 1,2 V do 28 V. D1 chroni przed C4, a D2 chroni przed C3 po wyłączeniu. Regulator wymaga radiatora.

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

Zmienne zasilanie za pomocą