Maitinimo šaltinių tipai

Elektros inžinerijoje maitinimo šaltinis yra įrenginys, paverčiantis elektros energiją į išėjimo elektros įtampą, srovę ir dažnį, reikalingą prijungtam elektros prietaisui. Jis paverčia kintamąją srovę į nuolatinę srovę ir maitina įvairius elektroninius įrenginius (kompiuterį, televizorių, spausdintuvą, maršrutizatorių ir kt.). Yra du skirtingi maitinimo šaltinių tipai: įtampos šaltinis (pateikia pastovią įtampą) ir srovės šaltinis (pateikia nuolatinę srovę).

Elektroninių prietaisų maitinimo šaltinius daugiausia galima suskirstyti į linijinius ir impulsinius:

• linijiniai maitinimo šaltiniai, kuriuose atitinkamas elementas yra transformatorius (yra ir linijinių maitinimo šaltinių be transformatorių);
• perjungimo maitinimo šaltiniai, naudojant įvairių tipų elektronines sistemas (įtampos keitiklius);

Linijiniai yra gana paprastos konstrukcijos, kuri gali tapti sudėtingesnė, nes didėja srovė, kurią jiems reikia tiekti, tačiau jų įtampos reguliavimas jiems nėra labai efektyvus.

Maitinimas yra neatsiejama daugelio įrenginių dalis. Kai kurie pagrindiniai tipai yra šie:

• Impulsinis maitinimo blokas. Šiuo metu dauguma maitinimo šaltinių gaminami perjungiamųjų maitinimo šaltinių pavidalu. Pagrindinis jų pranašumas yra mažesnis svoris. Kai kietojo kūno valdymo ir maitinimo šaltiniai dar nebuvo prieinami, buvo naudojami sunkesni, patvaresni transformatoriniai maitinimo šaltiniai, kad būtų galima nebrangiai sukurti perjungimo maitinimo šaltinius.
• Kompiuterio maitinimo šaltinis. Kompiuteriuose yra perjungiamas maitinimo šaltinis, kuris žemą kintamąją įtampą iš skirstomojo tinklo (230 V, 50 Hz) paverčia žema įtampa, naudojama kompiuterio elektros grandinėse (DC 3,3 V, 5 V ir 12 V).
• Tinklo adapteris. Tai mažas perjungiamas maitinimo šaltinis, kurio forma ir dydis panašus į standartinį elektros kištuką (pvz., mobiliojo telefono įkroviklį), naudojamas 230 voltų maitinimo šaltinyje, kuris tiekia žemą įtampą, reikalingą konkrečiam elektriniam ar elektroniniam įrenginiui. Kintamosios srovės adapteriai paprastai naudojami su įrenginiais ir prietaisais, kurie neturi savo vidinio maitinimo šaltinio.
• Suvirinimo maitinimo šaltinis. Suvirinimo šaltiniai suteikia didelę srovę (paprastai šimtus amperų), kuri leidžia metalui lokaliai išsilydyti ir taip susijungti. Anksčiau buvo naudojami vadinamieji suvirinimo transformatoriai (su specialiais elektromagnetiniais transformatoriais, skirtais didelėms suvirinimo srovėms), modernesni yra suvirinimo inverteriai su elektroniniu valdymu.

Maitinimo šaltinio vidinė varža

Idealus maitinimo šaltinis, kaip įtampos šaltinis, visada tiekia tą pačią įtampą, nepriklausomai nuo prijungtos apkrovos (t. y. maitinimo įtampa yra pastovi esant skirtingiems srovės traukimams).

Tačiau tobulo šaltinio nėra, nes vidinis pasipriešinimas tikras šaltinis riboja didžiausią srovę, kuri gali tekėti per grandinę.

Šis maitinimo šaltinis gali naudoti įtampos reguliatorių, kad būtų užtikrinta stabili išėjimo įtampa, kurią užtikrina įtampos kritimas (reguliatoriaus įėjimo ir išėjimo įtampų skirtumas). Pavyzdys - Perjungimo įtampos reguliatorius

Taigi pagal išėjimo įtampos kokybę išskiriami maitinimo šaltiniai:

• stabilizuoti šaltiniai, kurių įtampa palaikoma pastoviu lygiu, nepaisant srovės svyravimų,
• nereguliuojami šaltiniai, kur išėjimo įtampa gali kisti priklausomai nuo srovės svyravimų.

Transformatorių linijiniai maitinimo šaltiniai

Klasikinius linijinius šaltinius sudaro šie elementai: transformatorius, lygintuvas, filtras ir įtampos reguliatorius.

Linijinio maitinimo šaltinio schema

Pirma, transformatorius paverčia tinklo įtampą į sumažintą įtampą ir suteikia galvaninė izoliacija… Vadinama grandinė, kuri kintamąją srovę paverčia impulsine nuolatine srove lygintuvas (rektifikavimui naudojamos diodinio tiltelio grandinės), tada filtras su kondensatoriais ir induktoriais sumažina pulsaciją. Daugiau apie filtrus – Galios filtrai.

Įtampos reguliavimas arba stabilizavimas iki nurodytos vertės pasiekiamas naudojant vadinamąjį Įtampos reguliatorius, kurio konstrukcijoje tranzistoriai.

Tranzistorius grandinėje veikia kaip reguliuojama varža.Šios pakopos išėjime, siekiant didesnio bangos stabilumo, yra antrasis filtravimo etapas (nors nebūtinai, viskas priklauso nuo projektavimo reikalavimų), tai gali būti įprastas kondensatorius.

Tarp maitinimo šaltinių yra tie, kuriuose apkrovai tiekiama maitinimas reguliuojami tiristoriaisapkrovai tiekti reikiamą įtampą ir galią.

Vokiškas laboratorinis maitinimo šaltinis

Šiuolaikiniai linijiniai maitinimo šaltiniai

Įtampos stabilizavimas pagrindinio tipo linijiniuose šaltiniuose pasiekiamas sujungiant specialų elementą lygiagrečiai su grandine, tiekiama iš nereguliuojamo aukštesnės įtampos šaltinio per tinkamą rezistorių, kurio srovės-įtampos charakteristika rodo staigų srovės padidėjimą esant reikiamai. Įtampa. Tai toks elementas Zenerio diodas, kuris veikia per platų slenkstinių įtampų diapazoną.

Zenerio diodo maitinimo trūkumai yra santykinai mažas išėjimo įtampos stabilumas, santykinai mažas srovės diapazonas ir ypač mažas efektyvumas, nes elektros energija paverčiama šiluma nuosekliajame rezistoriuje ir pačiame zenerio diode.

Šiuolaikiniuose linijiniuose šaltiniuose (dažniausiai integrinio grandyno pavidalu) naudojamas kintamos varžos elementas (tiesinio režimo tranzistorius), kuris valdomas grįžtamuoju ryšiu, pagrįstu skirtumu tarp išėjimo įtampos ir nuolatinės srovės įtampos iš vidinės atskaitos įtampos (pagal diodą). grandinė, bet su maža nuolatine srove).

Tipiški linijiniai šaltiniai yra 78xx IC (pvz., 7805 yra 5 V įtampos šaltinis) ir jų dariniai.

Tokių linijinių maitinimo šaltinių trūkumas yra mažas jų efektyvumas (ir dėl to, kad galios išsklaidymas integrinėje grandinėje skiriasi priklausomai nuo šilumos ir aušinimo poreikio), ypač kai yra didelis skirtumas tarp įėjimo ir išėjimo įtampų bei didelės srovės. taip pat kartais nepalanku, kad išėjimo įtampa visada yra mažesnė už įėjimo įtampą.

Privalumas yra jų maža kaina, mažas dydis, paprastas naudojimas ir trukdžių iš išorės bei elektros grandinės trūkumas.

Integruotas maitinimo šaltinis elektrotechnikos laboratorijoje

Perjungiami maitinimo šaltiniai

Impulsiniuose maitinimo šaltiniuose naudojamas lauko tranzistorius, kuris periodiškai užsidaro santykinai aukštu dažniu (dešimtimis kHz ar daugiau) ir padidina grandinės, susidedančios iš ritės, kondensatoriaus ir diodo derinio, įėjimo įtampą. Tinkamai derinant šiuos elementus, galima sumažinti ir padidinti įtampą.

Kitas impulsinio maitinimo šaltinio tipas yra maitinimo šaltinis su transformatoriumi ir vėlesniu diodiniu lygintuvu, kuris naudojasi šiuolaikinių magnetinių medžiagų (feritų) pranašumais (mažesnis transformatoriaus dydis esant didelėms srovėms, mažesni magnetiniai nuostoliai) esant aukštiems dažniams. . Keisdami dažnį galite pakeisti išėjimo įtampą.

Taigi į tokį maitinimo šaltinį įeina grandinė (dažniausiai integruotos grandinės pavidalu), kuri užtikrina dažnio kitimą pagal grįžtamąjį ryšį iš išėjimo įtampos, kad būtų užtikrinta stabili išėjimo įtampa esant įvairioms apkrovoms.

Daugiau apie maitinimo šaltinių perjungimą: Bendrieji perjungimo maitinimo šaltinių principai, privalumai ir trūkumai

Kadangi perjungimo maitinimo šaltiniai veikia su kvadratinių bangų įtampa ir srovėmis, jie paprastai skleidžia elektromagnetines bangas plačiame dažnių diapazone. Todėl juos kuriant ir naudojant būtina laikytis elektromagnetinio suderinamumo (EMS) principų.

Laboratorinė įranga

Dirbtuvėse ar laboratorijoje matavimams, bandymams ir trikčių šalinimui naudojamas tikslus maitinimo šaltinis. Šie laboratoriniai maitinimo šaltiniai konvertuoja, ištaiso ir reguliuoja įtampą bei išėjimo srovę, kad būtų galima atlikti matavimus nepažeidžiant bandomųjų prietaisų.

Taip pat žiūrėkite:Pramonės automatikos įrenginių maitinimo šaltiniai