Güç Kaynağı Türleri

Düzenlenmiş güç kaynakları genellikle, elektronik devrelerin tezgah testi için yararlı olan çeşitli çıkış voltajlarını, muhtemelen çıkış voltajının sürekli değişimini veya sadece bazı önceden ayarlanmış voltajları sağlayabilen bir güç kaynağına karşılık gelir. Elektronik devrelerde kullanılan hemen hemen tüm elektronik cihazların çalışması için bir dc güç kaynağına ihtiyaç vardır. Düzenlenmiş bir güç kaynağı, esasen sıradan bir güç kaynağı ve bir voltaj düzenleme cihazından oluşur. Sıradan bir güç kaynağından gelen çıktı, son çıktıyı sağlayan voltaj düzenleme cihazına beslenir. Çıkış voltajı, ac giriş voltajındaki veya çıkış (veya yük) akımındaki varyasyonlardan bağımsız olarak sabit kalır, ancak genliği yük gereksinimine göre değişir.

Bu tür güç kaynaklarından bazıları aşağıda tartışılmaktadır.

SMPS

Endüstrinin daha küçültücü, daha hafif ve daha üretken elektronik sistemlere yönelimi, SMPS'nin ilerlemesini sağladı, Anahtar Modlu Güç Kaynağından başka bir şey yok. SMPS'yi gerçekleştirmek için normalde kullanılan bazı topolojiler vardır. Anahtarlamalı bir güç kaynağı, elektrik gücünü verimli bir şekilde dönüştürmek için bir anahtarlama regülatörü içeren bir elektronik güç kaynağıdır. Bunda, yüksek anahtarlama frekansları kullanılarak, güç transformatörünün boyutları ve SMPS'deki ilgili filtreleme bileşenleri, doğrusal ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde azaltılır. DC'den DC'ye dönüştürücüler ve DC'den AC'ye dönüştürücüler SMPS kategorisine girer.

Doğrusal bir regülatör devresinde, düzensiz dc giriş beslemesinden gelen aşırı voltaj bir seri eleman boyunca düşer ve bu nedenle bu voltaj düşüşüyle ​​orantılı olarak güç kaybı olurken, anahtarlamalı mod devresinde voltajın düzensiz kısmı, anahtar görevi modüle edilerek çıkarılır. oran. Modern anahtarlardaki (MOSFET'ler gibi) anahtarlama kayıpları, doğrusal öğedeki kayıpla karşılaştırıldığında çok daha azdır.

Elektronik DC yüklerinin çoğu standart güç kaynaklarından sağlanır. Ne yazık ki, standart kaynak voltajları mikroişlemciler, motorlar, LED'ler veya diğer yüklerin gerektirdiği seviyelerle eşleşmeyebilir, özellikle de kaynak voltajı batarya kaynakları ve diğer DC ve AC kaynakları gibi düzenlenmediğinde.

SMPS Blok Şeması:

Anahtarlamalı bir güç kaynağının (SMPS) arkasındaki ana fikir, bir DC-DC dönüştürücünün kavramsal açıklaması konseptinden kolayca anlaşılabilir. Sistem girişi AC ise, 1. aşama DC'ye dönüştürülür. Buna düzeltme denir. DC girişli SMPS, düzeltme aşamasına ihtiyaç duymaz. Birçok yeni SMPS, özel bir Güç faktörü düzeltme (PFC) devresi kullanır. AC girişinin sinüzoidal dalgasını takip ederek giriş akımını yapabiliriz. Ve düzeltilmiş sinyal, düzensiz DC giriş beslemesini üretmek için giriş rezervuar kapasitörüyle filtrelenir. Düzensiz DC beslemesi, yüksek frekans anahtarına verilir. Daha yüksek frekanslar için, daha yüksek seviye kapasitans ve endüktansa sahip bileşenler gereklidir. Bu MOSFET'ler senkron redresörler olarak kullanılabilir, bunlar daha da düşük iletken kademe voltaj düşüşlerine sahiptir. Yüksek anahtarlama frekansı, giriş voltajını güç transformatörünün primeri üzerinden değiştirir. Sürücü darbeleri normalde sabit frekanslı ve değişken görev çevrimidir. İkincil transformatörün çıkışı düzeltilir ve filtrelenir. Daha sonra güç kaynağının çıkışına gönderilir. Stabilize bir Dc beslemesi sağlamak için çıkışın düzenlenmesi, kontrol veya geri bildirim bloğu tarafından gerçekleştirilir.

Çoğu SMPS. Sistemler, güç anahtarına giden sürücünün açık kalma süresinin döngü bazında değiştiği sabit bir frekans darbe genişlik modülasyonu temelinde çalışır. Anahtara verilen darbe genişliği sinyali, çıkış voltajının çıkışı ile ters orantılıdır. Osilatör, kapalı döngü regülatöründen gelen voltaj geri beslemesi ile kontrol edilir. Bu genellikle küçük bir darbe transformatörü veya bir opto-izolatör kullanılarak elde edilir, dolayısıyla bileşen sayısına eklenir. Bir SMPS'de çıkış akımı akışı, giriş güç sinyaline, kullanılan depolama elemanlarına ve devre topolojilerine ve ayrıca anahtarlama elemanlarını çalıştırmak için kullanılan modele bağlıdır. LC filtreleri kullanarak çıkış dalga formları filtrelenir.

SMPS'nin Avantajları:

• Anahtarlama transistörü çok az güç harcadığı için daha fazla verimlilik
• Daha yüksek verimlilik nedeniyle daha düşük ısı üretimi
• Boyut olarak daha küçük
• Daha hafif
• Besleme ana hattına azaltılmış harmonik geri besleme

SMPS Uygulamaları:

• Kişisel bilgisayarlar
• Takım tezgahı endüstrileri
• Güvenlik sistemi

SMPS ile birlikte, düzenlenmiş besleme ve yedekleme amacı için başka bir devre aşağıda tartışılmıştır.

Doğrusal Güç Kaynakları

Yedekli çalışma tezgahı güç kaynağı

Çalışma tezgahı güç kaynağı, test etme veya sorun giderme amacıyla kullanılan farklı regüle edilmiş DC voltajları sağlayabilen bir DC güç kaynağı birimidir. Bir çalışma tezgahı güç kaynağı olarak kullanılabilen, pil yedekli basit bir düzenlenmiş güç kaynağı devresi tasarlanmıştır. Test veya sorun giderme sırasında prototiplere güç sağlamak için 12 volt, 9 volt ve 5 volt regüle edilmiş DC verir. Ayrıca, güç kesilirse çalışmaya devam etmek için yedek bir batarya vardır. Pil durumunu doğrulamak için düşük pil göstergesi de sağlanır.

Üç Ana Bölümden Oluşur:

Transformatör, diyotlar ve kapasitörlerin kombinasyonunu kullanarak AC sinyalini regüle edilmiş DC sinyaline dönüştüren bir redresör ve bir filtre ünitesi.

Alternatif olarak kullanılan, ana güç kaynağı sırasında şarj edilebilen ve ana beslemenin olmadığı durumlarda güç kaynağı olarak kullanılabilen bir Pil.

Pil şarjını ve deşarjını gösteren bir pil şarj göstergesi.

Bir 14-0-14, 500 mA transformatör, doğrultucu diyotlar D1, D2 ve düzeltme kondansatörü C1 formu güç kaynağı bölümü . Şebeke gücü mevcut olduğunda, D3 ileri eğimlidir ve 14 volttan fazla DC-IC1 sağlar, bu da çıkışından kesilebilen düzenlenmiş 12 volt verir. Aynı zamanda IC2 çıkışlarından regüle edilmiş 9 volt ve IC3 regüle 5 volt verir.

Yedek olarak 12 voltluk 7,5 Ah şarj edilebilir pil kullanılır. Şebeke gücü mevcut olduğunda, D3 ve R1 üzerinden şarj olur. R1, şarj için akımı sınırlar. Aşırı şarjı önlemek için, güç kaynağı uzun süre değiştirilirse ve pil kullanılmıyorsa Trickle şarj modu güvenlidir. Şarj akımı 100-150 mA civarında olacaktır. Şebeke gücü kesildiğinde, D3 ters önyargılar ve D4 ileri önyargılar ve akü yükü alır. Bir UPS aküsü ideal bir seçimdir.

Zener diyot ZD ve PNP transistör T1, düşük pil göstergesini oluşturur. Bu tür bir düzenleme, İnvertörlerde düşük pil durumunu göstermek için kullanılır. Akü voltajı 11 voltun üzerinde olduğunda, Zener T1'in tabanını yüksek iletir ve kapalı tutar. Akü voltajı 11 voltun altına düştüğünde, Zener kapanır ve T1 öne eğilir. (Zener diyotu yalnızca içinden geçen voltaj 1 volt'un üzerinde veya nominal voltajından daha yüksek olduğunda iletilir. Yani burada 10 voltluk zener yalnızca voltaj 11 voltun üzerindeyse iletir.) Ardından LED pil şarjı ihtiyacını göstermek için yanar. VR1, Zener'ın doğru kapanma noktasını ayarlar. Pili tam olarak şarj edin ve terminal voltajını ölçün. 12 voltun üzerindeyse, ön ayarlı VR1'in sileceğini orta konumda ayarlayın ve LED sönene kadar hafifçe çevirin. Ön Ayarı aşırı uçlara çevirmeyin. Pil her zaman 12 voltun üzerinde yeterli voltaj içermelidir (Tam dolu pil yaklaşık 13,8 volt gösterecektir), bu durumda yalnızca IC1 yeterli giriş voltajı alır.

Kendinden Anahtarlamalı Güç Kaynağı Serbest Devre Şeması

Bu devre şemasında, bir sabit voltaj regülatörü U1-LM7805 olmasına rağmen yalnızca bir değişken değil, aynı zamanda otomatik kapanma özellikleri. Bu, regülatör IC ortak terminali ile toprak arasına bağlanan bir potansiyometre ile elde edilir. RV1 potansiyometresinin direncinin devre içi değerindeki her 100 ohm'luk artış için, çıkış voltajı 1 volt artar. Bu nedenle, çıkış 3,7V ile 8,7V arasında değişir (D7 ve D8 diyotları arasında 1,3 voltluk düşüş dikkate alınarak).

Çıkış terminallerine hiçbir yük bağlanmadığında, besleme kendi kendini kapatmasıdır. Bu, Q1 ve Q2 transistörleri, D7 ve D8 diyotları ve C2 kondansatörü yardımıyla elde edilir. Çıkışa bir yük bağlandığında, Q2 ve Q1 transistörlerinin iletmesi için D7 ve D8 diyotları (yaklaşık 1.3V) boyunca potansiyel düşüş yeterlidir. Sonuç olarak, röleye enerji verilir ve yük bağlı kaldığı sürece bu durumda kalır. Aynı zamanda, C2 kondansatörü Q2 transistörü aracılığıyla yaklaşık 7-8 volt potansiyele yüklenir. Ancak yük (burada S2 ile seri olarak bir lamba) bağlantısı kesildiğinde, Q2 transistörü kesilir. Bununla birlikte, C2 kondansatörü hala şarjlıdır ve Q1 transistörünün tabanından boşalmaya başlar. Bir süre sonra (temelde C2'nin değeri ile belirlenir), RL1 rölesinin enerjisi kesilir, bu da şebeke girişini TR1 transformatörünün primerine kapatır. Gücü yeniden başlatmak için S1 anahtarına anlık olarak basılmalıdır. Güç kaynağının kapatılmasındaki gecikme, doğrudan kondansatör değerine göre değişir.

12V-0V, 250mA sekonder gerilimli bir transformatör kullanıldı, yine de kullanıcının ihtiyacına göre değiştirilebilir (maksimum 30V ve 1 amper akım değeri). 300mA'dan fazla akım çekmek için, regülatör IC'sine bir mika yalıtkanı üzerinde küçük bir ısı emici takılmalıdır. Transformatörün ikincil voltajı 12 voltun (RMS) üzerine çıktığında, potansiyometre RV1 yeniden boyutlandırılmalıdır. Ayrıca, röle voltaj değeri önceden belirlenmelidir.

LM338 kullanan Değişken Güç Kaynağı

Elektronik cihazlara güç sağlamak için genellikle DC güç kaynağı gereklidir. Bazıları regüle edilmiş bir güç kaynağına ihtiyaç duyarken, çıkış voltajının değiştirilmesi gereken birçok uygulama vardır. Değişken güç kaynağı, çıkış voltajını gereksinimlere göre ayarlayabildiğimiz güç kaynağıdır. Değişken güç kaynağı, DC motorlara değişken voltaj uygulamak, kazancı ayarlamak için Yüksek voltajlı DC-DC dönüştürücülere değişken voltaj uygulamak, vb. Gibi birçok uygulamada kullanılabilir. Çoğunlukla kullanılır. elektronik projeleri test etmek .

Değişken bir güç kaynağındaki ana bileşen, çıkışı değişken bir direnç gibi herhangi bir araç kullanılarak ayarlanabilen herhangi bir regülatördür. LM317 gibi düzenleyici IC'ler, 1,25 ila 30V arasında ayarlanabilir bir voltaj sağlar. Başka bir yol da LM33 IC kullanmaktır.

Burada, yüksek akım voltaj regülatörü olan LM33 kullanan basit bir değişken güç kaynağı devresi kullanılır.

LM 338, yüke 5 amper fazla akım sağlayabilen yüksek akım voltaj regülatörüdür. Regülatörden gelen çıkış voltajı 1,2 volt ile 30 volt arasında ayarlanabilir. Çıkış voltajını ayarlamak için yalnızca iki harici direnç gerektirir. LM 338, 3 terminal paketinde bulunan LM 138 ailesine aittir. Ayarlanabilir güç kaynağı, sabit akım regülatörü, pil şarj cihazları vb. Gibi uygulamalarda kullanılabilir. Sorun giderme veya servis sırasında yüksek güçlü amplifikatör devrelerini test etmek için yüksek akım değişken bir besleme gereklidir. Bu, güç kaynağının yüksek geçici yüklerle kullanılmasına izin verir ve tam yük durumunda başlatmayı hızlandırır. Aşırı yük koruması, ayar pimi yanlışlıkla bağlantısı kesilse bile işlevsel kalır.

Devre Tanımı

Temel devre aşağıdaki bölümlerden oluşur:

1. AC voltajında ​​230V düşüşe neden olan bir Kademe Transformatörü.
2. AC sinyalini düzeltmek için bir redresör modülü.
3. DC sinyalini filtrelemek ve ac dalgalarını gidermek için yumuşatıcı bir elektrolit kondansatörü.
4. LM338
5. Değişken bir direnç

Devrenin Çalışması

LM338 pozitif voltaj regülatörü kullanan değişken güç kaynağı aşağıda gösterilmiştir. Güç, 0-30 volt 5 amperlik bir düşürücü transformatörden elde edilir. 10 amperlik doğrultucu modülü, düzeltme kondansatörü C1 tarafından dalgasız hale getirilen düşük volt AC'yi DC'ye doğru çevirir. Kapasitör C2 ve C3, geçici tepkileri iyileştirir. Çıkış voltajı Pot VR1 üzerinden 1,2 volt ile 28 volt arasında istenilen voltaja ayarlanabilir. D1 kapatıldığında C4 ve D2'ye karşı koruma sağlar. Regülatör, ısı emici gerektirir.

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