أنواع مزودات الطاقة

عادةً ما تشير مصادر الطاقة المنظمة إلى مصدر طاقة قادر على توفير مجموعة متنوعة من الفولتية الناتجة المفيدة في اختبار الدوائر الإلكترونية ، ربما مع التباين المستمر في جهد الخرج ، أو فقط بعض الفولتية المحددة مسبقًا. تحتاج جميع الأجهزة الإلكترونية المستخدمة في الدوائر الإلكترونية تقريبًا إلى مصدر طاقة تيار مستمر للعمل. يتكون مصدر الطاقة المنظم بشكل أساسي من مصدر طاقة عادي وجهاز تنظيم الجهد. يتم تغذية الإخراج من مصدر طاقة عادي إلى جهاز تنظيم الجهد الذي يوفر الإخراج النهائي. يظل جهد الخرج ثابتًا بغض النظر عن الاختلافات في جهد دخل التيار المتردد أو الاختلافات في تيار الإخراج (أو الحمل) ولكن اتساعه يتنوع وفقًا لمتطلبات الحمل.

تتم مناقشة بعض هذه الأنواع من مصادر الطاقة أدناه.

SMPS

دفع الصناعة نحو أنظمة إلكترونية أكثر ضآلة وأخف وزناً وأكثر إنتاجية إلى تقدم SMPS ، لا شيء سوى Switch Mode Power Supply. هناك بعض الهياكل المستخدمة عادة لتحقيق SMPS. مصدر الطاقة بتبديل الوضع هو مصدر طاقة إلكتروني يشتمل على منظم تبديل لتحويل الطاقة الكهربائية بكفاءة. في هذا من خلال استخدام ترددات تحويل عالية ، يتم تقليل أحجام محول الطاقة ومكونات الترشيح المرتبطة به في SMPS بشكل كبير مقارنةً بالخطي. تنتمي محولات DC إلى DC ومحولات DC إلى فئة SMPS.

في دائرة منظم خطي ، ينخفض ​​الجهد الزائد من مصدر إدخال التيار المستمر غير المنظم عبر عنصر متسلسل ، وبالتالي هناك فقد طاقة يتناسب مع انخفاض الجهد هذا ، بينما في دائرة الوضع المحول ، تتم إزالة الجزء غير المنظم من الجهد عن طريق تعديل واجب التبديل نسبة. تكون خسائر التبديل في المفاتيح الحديثة (مثل: MOSFETs) أقل بكثير مقارنة بالخسارة في العنصر الخطي.

يتم توفير غالبية أحمال التيار المستمر الإلكترونية من مصادر طاقة قياسية. لسوء الحظ ، قد لا تتوافق الفولتية القياسية للمصدر مع المستويات التي تتطلبها المعالجات الدقيقة أو المحركات أو مصابيح LED أو الأحمال الأخرى ، خاصةً عندما لا يتم تنظيم جهد المصدر مثل مصادر البطارية ومصادر التيار المستمر وكذلك مصادر التيار المتردد.

مخطط كتلة SMPS:

يمكن فهم الفكرة الرئيسية وراء مصدر طاقة وضع التبديل (SMPS) بسهولة من مفهوم التفسير المفاهيمي لمحول DC-DC. إذا كان إدخال النظام هو AC ، فإن المرحلة الأولى هي التحويل إلى DC. هذا يسمى التصحيح. لا تتطلب SMPS مع إدخال DC مرحلة التصحيح. سيستخدم العديد من SMPS الأحدث دائرة خاصة لتصحيح عامل الطاقة (PFC). باتباع الموجة الجيبية لمدخل التيار المتردد ، يمكننا عمل تيار الإدخال. ويتم ترشيح الإشارة المصححة بواسطة مكثف خزان الإدخال لإنتاج إمداد دخل التيار المستمر غير المنظم. يتم توفير مصدر التيار المستمر غير المنظم لمفتاح التردد العالي. بالنسبة للترددات الأعلى ، يلزم وجود مكونات ذات مستوى أعلى من السعة والتحريض. في هذا MOSFETs يمكن استخدامها كمعدلات متزامنة ، هذه لها انخفاضات جهد المرحلة التوصيل أقل. تردد التحويل العالي ، يقوم بتبديل جهد الدخل عبر محول الطاقة الأساسي. نبضات القيادة عادة ما تكون ثابتة التردد ودورة العمل المتغيرة. يتم تصحيح خرج المحول الثانوي وتصفيته. ثم يتم إرسالها إلى إخراج مصدر الطاقة. يتم تنظيم الإخراج لتوفير مصدر تيار مستمر مستقر بواسطة كتلة التحكم أو التغذية المرتدة.

معظم SMPS. تعمل الأنظمة على أساس تعديل عرض النبضة بالتردد الثابت ، حيث تتغير مدة وقت القيادة إلى مفتاح الطاقة على أساس دورة تلو الأخرى. تتناسب إشارة عرض النبضة المعطاة للمفتاح عكسًا مع خرج جهد الخرج. يتم التحكم في المذبذب عن طريق التغذية المرتدة للجهد من منظم الحلقة المغلقة. يتم تحقيق ذلك عادةً باستخدام محول نبضي صغير أو عازل بصري ، وبالتالي زيادة عدد المكونات. في SMPS ، يعتمد تدفق تيار الإخراج على إشارة طاقة الإدخال وعناصر التخزين وطبولوجيا الدوائر المستخدمة وأيضًا على النمط المستخدم لدفع عناصر التبديل. باستخدام مرشحات LC ، يتم تصفية أشكال الموجة الناتجة.

مزايا SMPS:

• كفاءة أكبر لأن ترانزستور التحويل يبدد القليل من الطاقة
• توليد حرارة أقل بسبب الكفاءة العالية
• أصغر حجمًا
• أخف وزنا
• تقليل التغذية الراجعة التوافقية إلى مصدر العرض الرئيسي

تطبيقات SMPS:

• حواسيب شخصية
• صناعات الأدوات الآلية
• انظمة حماية

جنبًا إلى جنب مع SMPS ، نناقش أدناه دائرة أخرى للإمداد المنظم والغرض الاحتياطي.

مزودات الطاقة الخطية

امدادات الطاقة مقاعد البدلاء مع النسخ الاحتياطي

مصدر طاقة طاولة العمل هو وحدة إمداد طاقة تيار مستمر يمكن أن توفر جهدًا مختلفًا منظمًا للتيار المستمر والذي يستخدم لغرض الاختبار أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها. تم تصميم دائرة بسيطة من مصدر طاقة منظم مع بطارية احتياطية يمكن استخدامها كمصدر طاقة لمنصة العمل. إنه يعطي 12 فولت و 9 فولت و 5 فولت تيار مستمر منظم لتشغيل النماذج الأولية أثناء الاختبار أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها. كما أن لديها بطارية احتياطية لمتابعة العمل في حالة انقطاع التيار الكهربائي. يتم أيضًا توفير مؤشر انخفاض البطارية لتأكيد حالة البطارية.

تتكون من ثلاثة أقسام رئيسية:

مقوم ووحدة تصفية تقوم بتحويل إشارة التيار المتردد إلى إشارة تيار مستمر منظمة باستخدام مجموعة من المحولات والثنائيات والمكثفات.

بطارية تستخدم كبديل يمكن إعادة شحنها أثناء إمداد الطاقة الرئيسي واستخدامها كمصدر للطاقة في حالة عدم وجود مصدر رئيسي.

مؤشر شحن البطارية الذي يشير إلى شحن البطارية وتفريغها.

محول 14-0-14 ، 500 مللي أمبير ، مقوم ثنائي D1 ، D2 ومكثف تجانس C1 قسم امدادات الطاقة . عندما تكون الطاقة الرئيسية متاحة ، فإن D3 يتحيز للأمام ويوفر أكثر من 14 فولت من التيار المباشر إلى IC1 والذي يعطي بعد ذلك 12 فولتًا منظمًا يمكن الاستفادة منه من خرجه. في الوقت نفسه ، يعطي IC2 9 فولت منظم و IC3 منظم 5 فولت من مخرجاتهما.

تستخدم بطارية 12 فولت 7.5 أمبير قابلة لإعادة الشحن كنسخة احتياطية. عند توفر الطاقة الرئيسية ، يتم شحنها عبر D3 و R1. R1 يحد من التيار للشحن. لمنع الشحن الزائد ، إذا تم تبديل مصدر الطاقة لفترة طويلة ولم تكن البطارية قيد الاستخدام ، فإن وضع الشحن الوقطي يكون آمنًا. سيكون تيار الشحن حوالي 100-150 مللي أمبير. عندما تفشل طاقة التيار الكهربائي ، فإن التحيزات العكسية D3 والتحيزات الأمامية D4 والبطارية تأخذ الحمل. تعد بطارية UPS خيارًا مثاليًا.

يشكل الصمام الثنائي ZD و الترانزستور PNP T1 مؤشر البطارية المنخفض. يستخدم هذا النوع من الترتيب في العواكس للإشارة إلى حالة البطارية المنخفضة. عندما يكون الجهد الكهربي للبطارية أعلى من 11 فولت ، فإن زينر توصل وتحافظ على قاعدة T1 عالية بحيث تظل متوقفة عن العمل عندما ينخفض ​​جهد البطارية إلى أقل من 11 فولت ، ينطفئ Zener وينحرف T1 إلى الأمام. (يعمل الصمام الثنائي Zener فقط عندما يكون الجهد الكهربي خلاله أعلى من 1 فولت أو أعلى من الفولتية المقدرة. لذلك هنا لا يعمل زينر 10 فولت إلا إذا كان الجهد أعلى من 11 فولت.) ثم يضيء LED للإشارة إلى الحاجة إلى شحن البطارية. VR1 يضبط نقطة الإيقاف الصحيحة لـ Zener. اشحن البطارية بالكامل وقياس جهدها الطرفي. إذا كانت أعلى من 12 فولت ، اضبط ممسحة VR1 المضبوطة مسبقًا في الوضع الأوسط ، وأدرها قليلاً حتى ينطفئ LED. لا تحول الإعداد المسبق إلى الأطراف القصوى. يجب أن تحتوي البطارية دائمًا على جهد كافي أعلى من 12 فولت (ستظهر البطارية المشحونة بالكامل حوالي 13.8 فولت) ثم يحصل IC1 فقط على جهد إدخال كافٍ.

مخطط الدائرة الحرة لإمداد الطاقة بالتبديل الذاتي

في مخطط الدائرة هذا ، بالنظر إلى دائرة إمداد الطاقة المنظمة التي على الرغم من أن منظم الجهد الثابت U1-LM7805 لا يعطي فقط متغيرًا ولكن أيضًا إيقاف التشغيل التلقائي الميزات. يتم تحقيق ذلك من خلال مقياس الجهد الذي يتم توصيله بين طرف منظم IC المشترك والأرض. لكل زيادة مقدارها 100 أوم في القيمة داخل الدائرة لمقاومة مقياس الجهد RV1 ، يزداد جهد الخرج بمقدار 1 فولت. وبالتالي ، يختلف الإخراج من 3.7 فولت إلى 8.7 فولت (مع مراعاة انخفاض 1.3 فولت عبر الثنائيات D7 و D8).

عندما لا يتم توصيل أي حمل عبر أطراف الخرج الخاصة به ، فإن العرض هو أنه يغلق نفسه. يتم تحقيق ذلك بمساعدة الترانزستورات Q1 و Q2 ، والثنائيات D7 و D8 ، والمكثف C2. عندما يتم توصيل الحمل عند الخرج ، يكون الانخفاض المحتمل عبر الثنائيات D7 و D8 (حوالي 1.3 فولت) كافيًا لإجراء الترانزستورات Q2 و Q1. نتيجة لذلك ، يتم تنشيط المرحل ويبقى في تلك الحالة طالما ظل الحمل متصلاً. في الوقت نفسه ، يتم شحن المكثف C2 إلى حوالي 7-8 فولت من خلال الترانزستور Q2. ولكن عند فصل الحمل (مصباح هنا في سلسلة مع S2) ، يتم قطع الترانزستور Q2. ومع ذلك ، لا يزال المكثف C2 مشحونًا ويبدأ في التفريغ من خلال قاعدة الترانزستور Q1. بعد مرور بعض الوقت (والذي يتم تحديده أساسًا بقيمة C2) ، يتم إلغاء تنشيط المرحل RL1 ، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل إدخال التيار الكهربائي إلى المحول الأساسي TR1. لاستئناف الطاقة مرة أخرى ، يجب الضغط على زر التبديل S1 للحظات. يختلف التأخير في إيقاف تشغيل مصدر الطاقة بشكل مباشر مع قيمة المكثف.

تم استخدام محول بجهد ثانوي بجهد 12 فولت - 0 فولت ، 250 مللي أمبير ، ومع ذلك يمكن تغييره وفقًا لمتطلبات المستخدم (حتى 30 فولت كحد أقصى. وتصنيف تيار 1 أمبير). لسحب تيار يزيد عن 300 مللي أمبير ، يجب تزويد منظم IC المنظم بمشتت حرارة صغير فوق عازل الميكا. عندما يزيد الجهد الثانوي للمحول عن 12 فولت (RMS) ، يجب إعادة تحديد أبعاد مقياس الجهد RV1. أيضًا ، يجب تحديد تصنيف جهد الترحيل مسبقًا.

متغير التيار الكهربائي باستخدام LM338

غالبًا ما يكون مصدر طاقة التيار المستمر مطلوبًا لتشغيل الأجهزة الإلكترونية. في حين أن البعض يحتاج إلى مصدر طاقة منظم ، إلا أن هناك العديد من التطبيقات التي يحتاج فيها جهد الخرج إلى التغيير. مصدر الطاقة المتغير هو الذي يمكننا من خلاله ضبط جهد الخرج وفقًا للمتطلبات. يمكن استخدام مصدر الطاقة المتغير في العديد من التطبيقات مثل تطبيق الجهد المتغير على محركات التيار المستمر ، وتطبيق الفولتية المتغيرة على محولات DC-DC عالية الجهد لضبط الكسب ، وما إلى ذلك. اختبار المشاريع الالكترونية .

المكون الرئيسي في مصدر الطاقة المتغير هو أي منظم يمكن ضبط خرجه باستخدام أي وسيلة مثل المقاوم المتغير. توفر الدوائر المتكاملة للمنظم مثل LM317 جهدًا قابلاً للتعديل من 1.25 إلى 30 فولت. طريقة أخرى هي استخدام LM33 IC.

هنا يتم استخدام دائرة إمداد طاقة متغيرة بسيطة باستخدام LM33 وهي عبارة عن منظم جهد عالي التيار.

LM 338 هو منظم الجهد العالي الذي يمكنه تزويد الحمل بتيار زائد 5 أمبير. يمكن ضبط جهد الخرج من المنظم من 1.2 فولت إلى 30 فولت. يتطلب فقط اثنين من المقاومات الخارجية لضبط جهد الخرج. ينتمي LM 338 إلى عائلة LM 138 المتوفر في 3 مجموعات طرفية. يمكن استخدامه في تطبيقات مثل مصدر الطاقة القابل للضبط ، ومنظم التيار المستمر ، وشواحن البطاريات وما إلى ذلك ، يعد مصدر التيار المتغير العالي ضروريًا لاختبار دوائر مكبر الصوت عالية الطاقة ، أثناء اكتشاف الأعطال أو الصيانة. يتيح ذلك استخدام مصدر الطاقة مع أحمال عابرة عالية وبدء السرعات في ظل حالة الحمل الكامل. تظل حماية الحمل الزائد تعمل حتى إذا تم فصل دبوس الضبط عن طريق الخطأ.

سيركويت دسكريبتيون

تتكون الدائرة الأساسية من الأجزاء التالية:

1. محول تنحي يسبب انخفاض في جهد التيار المتردد 230 فولت.
2. وحدة مقوم لتصحيح إشارة التيار المتردد.
3. مكثف إلكتروليت منعم لتصفية إشارة التيار المستمر وإزالة تموجات التيار المتردد.
4. LM338
5. مقاوم متغير

عمل الدائرة

يظهر أدناه مصدر الطاقة المتغير باستخدام منظم الجهد الإيجابي LM338. تستمد الطاقة من محول تنحي بجهد 0-30 فولت 5 أمبير. تعمل وحدة المعدل 10 أمبير على تصحيح الجهد المنخفض للتيار المتردد إلى التيار المستمر والذي يتم جعله خاليًا من التموج بواسطة مكثف التنعيم C1. يعمل مكثف C2 و C3 على تحسين الاستجابات العابرة. يمكن تعديل جهد الخرج من خلال Pot VR1 إلى الجهد المطلوب من 1.2 فولت إلى 28 فولت. يحمي D1 ضد C4 و D2 من C3 عند إيقاف التشغيل. المنظم يتطلب المشتت الحراري.

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