Tipuri de surse de alimentare

În inginerie electrică, o sursă de alimentare este un dispozitiv care convertește energia electrică în tensiunea, curentul și frecvența electrică de ieșire necesare unui aparat electric conectat. Convertește curentul alternativ în curent continuu și alimentează diverse dispozitive electronice (calculator, televizor, imprimantă, router etc.). Există două tipuri diferite de surse de alimentare: o sursă de tensiune (oferă tensiune constantă) și o sursă de curent (oferă curent constant).

Sursele de alimentare pentru dispozitive electronice pot fi împărțite în principal în liniare și în impulsuri:

• surse de alimentare liniare în care elementul corespunzător este un transformator (există și surse de alimentare liniare fără transformatoare);
• comutarea surselor de alimentare folosind diverse tipuri de sisteme electronice (convertoare de tensiune);

Cele liniare au un design relativ simplu care se poate complica pe măsură ce curentul pe care trebuie să-l furnizeze crește, dar reglarea tensiunii lor nu este foarte eficientă pentru ei.

Puterea este o parte integrantă a multor dispozitive. Unele dintre principalele tipuri sunt:

• Unitate de alimentare cu impuls. În prezent, majoritatea surselor de alimentare sunt fabricate sub formă de surse de alimentare comutabile. Avantajul lor este în principal greutatea mai mică. Când sursele de alimentare și controlul cu stare solidă nu erau încă disponibile, sursele de alimentare cu transformatoare mai grele și mai durabile au fost utilizate pentru a permite proiecte de surse de alimentare cu comutație cu costuri reduse.
• Sursa de alimentare a calculatorului. Calculatoarele conțin o sursă de alimentare în comutație care convertește tensiunea joasă de curent alternativ din rețeaua de distribuție (230 V, 50 Hz) în tensiunea scăzută utilizată în circuitele electrice ale computerului (DC 3,3 V, 5 V și 12 V).
• Adaptor de retea. Este o sursă mică de alimentare cu comutație în formă și dimensionată ca o priză electrică standard (cum ar fi un încărcător de telefon mobil) utilizată pe o sursă de alimentare de 230 de volți care asigură tensiunea scăzută necesară pentru un anumit dispozitiv electric sau electronic. Adaptoarele AC sunt utilizate de obicei cu dispozitive și aparate care nu au propria lor sursă de alimentare internă.
• Sursa de energie de sudare. Sursele de sudare furnizează un curent mare (de obicei sute de amperi) care permite metalului să se topească local și astfel să se îmbine. Anterior, se foloseau așa-numitele transformatoare de sudură (cu transformatoare electromagnetice speciale concepute pentru curenți mari de sudare), mai moderne sunt invertoare de sudare cu control electronic.

Rezistența internă a sursei de alimentare

O sursă de alimentare ideală, ca sursă de tensiune, oferă întotdeauna aceeași tensiune, indiferent de sarcina conectată (adică, tensiunea de alimentare este constantă la diferite absorbții de curent).

Cu toate acestea, nu există o sursă perfectă pentru că rezistență internă o sursă adevărată limitează curentul maxim care poate circula prin circuit.

Această sursă de alimentare poate folosi un regulator de tensiune pentru a furniza o tensiune de ieșire stabilă, care este furnizată de căderea de tensiune (diferența dintre tensiunile de intrare și de ieșire ale regulatorului). Exemplu - Regulator de tensiune de comutare

Deci, în funcție de calitatea tensiunii de ieșire, sursele de alimentare se disting:

• surse stabilizate, a căror tensiune este menținută la un nivel constant, indiferent de fluctuațiile curentului,
• surse nereglementate unde tensiunea de ieșire poate varia în funcție de fluctuațiile curentului.

Surse de alimentare liniare cu transformator

Sursele liniare clasice constau din următoarele elemente: un transformator, un redresor, un filtru și un regulator de tensiune.

Schema schematică a sursei de alimentare liniară

În primul rând, transformatorul transformă tensiunea rețelei într-o tensiune redusă și furnizează izolare galvanică… Se numește un circuit care transformă curentul alternativ în curent continuu pulsat redresor (pentru rectificare se folosesc circuite de punte de diode), apoi un filtru cu condensatori și inductori reduce ondulația. Mai multe despre filtre — Filtre de putere.

Reglarea sau stabilizarea tensiunii la o valoare dată se realizează folosind așa-numitul Un regulator de tensiune în construcția căruia tranzistoare.

Tranzistorul din circuit acționează ca o rezistență reglabilă.La ieșirea acestei etape, pentru a obține o mai mare stabilitate în val, există o a doua etapă de filtrare (deși nu neapărat, totul depinde de cerințele de proiectare), poate fi un condensator convențional.

Printre sursele de alimentare se numără cele în care se află puterea furnizată încărcăturii reglate de tiristoarepentru a furniza tensiunea și puterea necesare sarcinii.

Sursa de alimentare pentru laborator german

Surse de alimentare liniare moderne

Stabilizarea tensiunii în sursele liniare de tip de bază se realizează prin conectarea unui element special în paralel cu un circuit alimentat de o sursă nereglată de tensiune mai mare printr-un rezistor adecvat, a cărui caracteristică curent-tensiune arată o creștere bruscă a curentului la nivelul necesar. Voltaj. Este un astfel de element diodă Zener, care operează pe o gamă largă de tensiuni de prag.

Dezavantajele unei surse de alimentare cu diode Zener sunt stabilitatea tensiunii de ieșire relativ scăzută, un domeniu de curent relativ mic și eficiența deosebit de scăzută, deoarece energia electrică este convertită în căldură în rezistorul serie și în dioda Zener în sine.

Sursele liniare moderne (de obicei sub forma unui circuit integrat) folosesc un element de impedanță variabilă (tranzistor de mod liniar) care este controlat prin feedback bazat pe diferența dintre tensiunea de ieșire și tensiunea DC de la o tensiune de referință internă (pe baza unei diode). circuit, dar cu curent continuu mic).

Sursele liniare tipice sunt circuitele integrate 78xx (de exemplu, 7805 este o sursă de tensiune de 5V) și derivatele lor.

Dezavantajul unor astfel de surse de alimentare liniare este eficiența lor scăzută (și deoarece disiparea puterii în circuitul integrat variază în funcție de căldură și nevoia de răcire), mai ales atunci când există o diferență mare între tensiunile de intrare și de ieșire și curenți mari. de asemenea, uneori, este dezavantajos faptul că tensiunea de ieșire este întotdeauna mai mică decât tensiunea de intrare.

Avantajul consta in costul lor scazut, dimensiuni reduse, usurinta in utilizare si lipsa de interferente din exterior si in circuitul electric.

Sursă de alimentare încorporată într-un laborator de inginerie electrică

Comutarea surselor de alimentare

În sursele de alimentare cu impulsuri, se folosește un tranzistor cu efect de câmp, care se închide periodic la o frecvență relativ mare (zeci de kHz sau mai mult) și crește tensiunea de intrare a unui circuit format dintr-o combinație de bobină, condensator și diodă. Cu o combinație adecvată a acestor elemente, este posibilă scăderea și creșterea tensiunii.

Un alt tip de sursă de alimentare cu impulsuri este o sursă de alimentare cu un transformator și un redresor cu diodă ulterior, care profită de proprietățile avantajoase (dimensiunea mai mică a transformatorului la curenți mari, pierderi magnetice mai mici) ale materialelor magnetice moderne (ferite) la frecvențe înalte. . Schimbând frecvența, puteți obține o modificare a tensiunii de ieșire.

Astfel, o astfel de sursă de alimentare include un circuit (de obicei sub forma unui circuit integrat) care oferă o variație de frecvență bazată pe feedback de la tensiunea de ieșire pentru a furniza o tensiune de ieșire stabilă sub sarcini variabile.

Mai multe despre comutarea surselor de alimentare: Principii generale, avantaje și dezavantaje ale comutării surselor de alimentare

Deoarece sursele de alimentare comutatoare funcționează cu tensiuni și curenți cu undă pătrată, ele emit de obicei unde electromagnetice pe o gamă largă de frecvențe. Prin urmare, atunci când le creați și utilizați, este necesar să respectați principiile compatibilității electromagnetice (EMC).

Echipament de laborator

Într-un atelier sau laborator, o sursă de alimentare de precizie este utilizată pentru măsurare, testare și depanare. Aceste surse de alimentare de laborator convertesc, redresează și reglează tensiunile, precum și curenții de ieșire, astfel încât măsurătorile să poată fi efectuate fără a deteriora dispozitivele testate.

Vezi si:Surse de alimentare pentru dispozitive de automatizare industrială