Jednotka napájecího zdroje je část hardwaru, která se používá k převodu energie dodávané ze zásuvky na použitelnou energii na mnoho částí uvnitř elektrického zařízení. Každý zdroj energie musí pohánět své zatížení, které je k němu připojeno. V závislosti na jeho konstrukci může napájecí jednotka získávat energii z různých typů energetických zdrojů, například systémy přenosu elektrické energie , elektromechanické systémy, jako jsou generátory a alternátory, solární měniče, zařízení pro skladování energie, jako je baterie a palivové články, nebo jiný zdroj energie. Existují dva typy napájecích zdrojů, střídavé a stejnosměrné. Na základě elektrických specifikací elektrického zařízení může používat střídavé nebo stejnosměrné napájení.
Co je napájecí zdroj?
Napájecí zdroj lze definovat, protože se jedná o elektrické zařízení používané k napájení elektrického napájení elektrických zátěží. Hlavní funkcí tohoto zařízení je změna elektrického proudu ze zdroje na přesné napětí, frekvenci a proud pro napájení zátěže. Někdy, tyto napájecí zdroje lze pojmenovat jako převaděče elektrické energie. Některé typy spotřebního materiálu jsou samostatné kusy zátěže, zatímco jiné jsou vyráběny do spotřebičů, které ovládají.
Blokové schéma napájecího zdroje
Napájecí obvod se používá v různých elektrických a elektronických zařízeních. Napájecí obvody jsou rozděleny do různých typů podle výkonu, který využívají k zajištění obvodů nebo zařízení. Například obvody založené na mikrokontroléru jsou obecně obvody regulovaného napájení 5V DC (RPS), které lze navrhnout pomocí různých metod pro změnu napájení z 230V AC na 5V DC.
Níže je popsáno blokové schéma napájecího zdroje a postupná přeměna 230V AC na 12V DC.
- Transformátor sestupný transformuje 230V AC na 12V.
- Můstkový usměrňovač se používá ke změně střídavého proudu na stejnosměrný
- K filtrování vln střídavého proudu a k regulátoru napětí se používá kondenzátor.
- Nakonec regulátor napětí reguluje napětí na 5V a nakonec se použije blokovací dioda pro snímání pulzujícího průběhu.
Blokové schéma napájecího zdroje
Klasifikace napájecího zdroje a jeho různé typy
Zde budeme diskutovat o různých typech napájecích zdrojů, které ve světě trhu existují. Níže uvedená tabulka uvádí základní typy napájecích zdrojů pro následující podmínky.
VÝSTUP = DC | VÝSTUP = AC | |
VSTUP = AC |
|
|
VSTUP = DC |
|
|
Variabilní zdroj střídavého proudu
Různá střídavá napětí jsou generována pomocí transformátoru. Transformátor může mít více vinutí nebo odboček, v takovém případě přístroj používá přepínače k výběru různých úrovní napětí. Alternativně lze pro kontinuální změnu napětí použít variabilní transformátor (nastavitelný autotransformátor). Některé proměnné zdroje střídavého proudu jsou zahrnuty měřiče pro monitorování napětí, proudu a / nebo výkonu.
Variabilní zdroj střídavého proudu
Neregulovaný lineární napájecí zdroj
Neregulované napájecí zdroje obsahují transformátor, usměrňovač, filtrační kondenzátor a odvzdušňovací odpor. Tento typ napájecího zdroje je z důvodu jednoduchosti nejméně nákladný a nejspolehlivější pro nízké energetické nároky. Hlavní nevýhodou je, že výstupní napětí není konstantní. Bude se lišit podle vstupního napětí a zatěžovacího proudu a zvlnění není vhodné pro elektronické aplikace. Zvlnění lze snížit změnou filtračního kondenzátoru na filtr LC (induktor-kondenzátor), ale cena se zvyšuje.
Neregulovaný lineární napájecí zdroj
Vstupní transformátor
Vstupní transformátor slouží k převodu vstupního síťového napětí na požadovanou úroveň napájecího zdroje. Izoluje také výstupní obvod od síťového napájení. Zde používáme a sestupný transformátor .
Usměrňovač
Usměrňovač používaný k převodu příchozího signálu z AC formátu na nezpracovaný DC. Přečtěte si tyto odkazy, Dostupné jsou různé typy usměrňovačů půlvlnný usměrňovač a plnovlnný usměrňovač .
Filtrační kondenzátor
Pulzovaný stejnosměrný proud z usměrňovače se přivádí do vyhlazovacího kondenzátoru. Odstraní nežádoucí vlnění v pulzním DC.
Odvzdušňovací odpor
Bleederův rezistor je také známý jako odtokový odpor napájecího zdroje. Je připojen přes filtrační kondenzátory, aby se vypustil jejich uložený náboj, aby napájení systému nebylo nebezpečné.
Programovatelný napájecí zdroj
Tento typ napájecího zdroje umožňuje dálkové ovládání jeho provozu přes analogový vstup, jinak digitální rozhraní jako GPIB nebo RS232. Řízené vlastnosti tohoto zdroje zahrnují proud, napětí, frekvenci. Tyto typy spotřebního materiálu se používají v široké škále aplikací, jako je výroba polovodičů, rentgenové generátory, monitorování růstu krystalů, automatické testování přístrojů.
Obecně tyto typy napájecích zdrojů používají základní mikropočítač pro řízení a monitorování provozu napájecího zdroje. Napájecí zdroj poskytovaný s rozhraním počítače používá standardní (nebo) proprietární komunikační protokoly a jazyk ovládání zařízení, jako je SCPI (standard-commands-for-programmable-instruments)
Napájení počítače
Jednotka napájecího zdroje v počítači je součástí hardwaru, která se používá ke změně napájení dodávaného ze zásuvky na využitelné napájení pro několik částí počítače. Převádí střídavý proud na stejnosměrný
Rovněž řídí přehřátí prostřednictvím řídicího napětí, které se může měnit ručně nebo automaticky na základě napájecího zdroje. Jednotka napájecího zdroje nebo napájecí jednotka se také nazývá napájecí konvertor nebo napájecí zdroj.
V počítači jsou interní součásti, jako jsou skříně, základní desky a napájecí zdroje, k dispozici v různých konfiguracích, velikostech, které se označují jako form factor. Všechny tyto tři komponenty musí být dobře sladěny, aby správně spolupracovaly.
Regulovaný lineární napájecí zdroj
Regulované lineární napájecí zdroje jsou stejné jako neregulované lineární napájecí zdroje 3-koncový regulátor se používá místo odvzdušňovacího odporu. Hlavním cílem tohoto zdroje je poskytnout požadovanou úroveň stejnosměrného výkonu zátěži. Zdroj stejnosměrného proudu používá jako vstup zdroj střídavého proudu. Různé aplikace vyžadují různé úrovně atributů napětí, ale v dnešní době poskytují stejnosměrné napájecí zdroje přesné výstupní napětí. A toto napětí je regulováno elektronickými obvody, takže poskytuje konstantní výstupní napětí v širokém rozsahu výstupních zátěží.
Blokové schéma regulovaného napájení
Zde je uvedeno základní schéma zapojení pro regulovaný lineární napájecí zdroj.
Regulovaný lineární napájecí zdroj
Mezi hlavní vlastnosti tohoto napájecího zdroje patří následující.
- Účinnost tohoto napájecího zdroje se pohybuje od 20 do 25%
- Magnetické materiály použité v tomto napájecím zdroji jsou jádro CRGO nebo Stalloy.
- Je spolehlivější, méně složitý a objemný.
- Poskytuje rychlejší odezvu.
Mezi hlavní výhody lineárního napájení patří spolehlivost, jednoduchost, nízké náklady a nízká hlučnost. Spolu s těmito výhodami existují některé nevýhody, jako je
Ty jsou nejlepší pro několik aplikací s nízkým výkonem, protože když je vyžadován vysoký výkon, nevýhody se promění jasněji. Nevýhody tohoto napájecího zdroje zahrnují vysokou ztrátu tepla, velikost a nízkou účinnost. Kdykoli se v aplikacích s vysokým výkonem používá lineární napájecí zdroj, vyžaduje pro správu napájení velké komponenty.
Vyhlazení
Po usměrnění ze střídavého signálu je třeba DC vyhladit, aby se odstranila měnící se úroveň napětí. K tomuto účelu se obvykle používají kondenzátory velké hodnoty.
Regulátor napětí
Lineární regulátor má aktivní (BJT nebo MOSFET) propustné zařízení (sériové nebo zkratové) řízené diferenciálním zesilovačem s vysokým ziskem. Porovnává výstupní napětí s přesným referenčním napětím a upravuje propustné zařízení tak, aby udržovalo výstupní napětí na konstantní úrovni. Existují dva hlavní typy lineárních napájecích zdrojů. Přečtěte si více o Různé typy regulátorů napětí s pracovním principem .
Regulátor série
Toto je nejpoužívanější regulátor pro lineární napájecí zdroje. Jak název napovídá, do obvodu je umístěn sériový prvek, jak je znázorněno na následujícím obrázku, a jeho odpor se měnil prostřednictvím řídicí elektroniky, aby bylo zajištěno, že pro odebíraný proud je generováno správné výstupní napětí.
Koncept sériového regulátoru napětí nebo sériového regulátoru
Regulátor bočníku
Regulátor bočníku je méně často používán jako hlavní prvek v regulátoru napětí. V tomto případě je proměnný prvek umístěn napříč zátěží, jak je uvedeno níže. Do série se vstupem je zapojen zdrojový rezistor a směšovač je měněn tak, aby napětí na zátěži zůstalo konstantní.
Regulátor bočního napětí se zpětnou vazbou
Spínaný napájecí zdroj (SMPS)
SMPS má usměrňovač, filtrační kondenzátor, sériový tranzistor, regulátor, transformátor, ale je komplikovanější než ostatní napájecí zdroje, o kterých jsme diskutovali.
Spínaný napájecí zdroj
Výše uvedené schéma je jednoduché blokové schéma. Střídavé napětí je usměrněno na neregulované stejnosměrné napětí pomocí sériového tranzistoru a regulátoru. Tento stejnosměrný proud je přerušován na konstantní vysokofrekvenční napětí, což umožňuje dramaticky zmenšit velikost transformátoru a umožňuje mnohem menší napájení. Nevýhody tohoto typu napájení spočívají v tom, že všechny transformátory musí být vyráběny na zakázku a složitost napájecího zdroje není vhodná pro aplikace s nízkou produkcí nebo ekonomickou nízkou spotřebou energie. Odkazujte na tento odkaz Vše o SMPS .
Spínaný napájecí zdroj (SMPS)
Zdroj nepřerušitelného napájení (UPS)
UPS je záložní zdroj energie, který v případě výpadku napájení nebo kolísání poskytuje dostatek času na řádné vypnutí systému nebo na spuštění pohotovostního generátoru. UPS se obvykle skládá z banky dobíjecích baterií a obvodů pro snímání a úpravu energie. Dále si přečtěte schéma zapojení UPS a různé typy, další informace naleznete na tomto odkazu Schéma zapojení UPS a práce .
Zdroj nepřerušitelného napájení (UPS)
Zdroj stejnosměrného proudu
Stejnosměrný napájecí zdroj je zdroj, který zajišťuje stálé stejnosměrné napětí pro jeho zátěž. Na základě jeho plánu může být stejnosměrný napájecí zdroj ovládán ze stejnosměrného zdroje nebo ze střídavého zdroje, jako je napájecí síť.
Zdroj stejnosměrného proudu
Jedná se o různé typy napájecích zdrojů, které zahrnují lineární napájecí zdroje, spínaný napájecí zdroj, nepřerušovaný napájecí zdroj. Dále implementovat elektroniku a elektrické projekty nebo jakékoli informace týkající se typů napájecích zdrojů, které vám poskytnou zpětnou vazbu a návrhy, komentáře v sekci komentářů níže.
