معرفی انواع منابع تغذیه DC و عملکرد آن ها

5 دقیقه زمان مطالعه

منبع تغذیه بخشی جدایی ناپذیر از هر سیستم الکتریکی یا الکترونیکی است. هنگام انتخاب یک منبع تغذیه دقیق، چندین الزام باید در نظر گرفته شود، مانند: برق مورد نیاز یک مدار یا بار معمولاً شامل ولتاژ و جریان است. ویژگی های ایمنی مدار مانند محدودیت های جریان و ولتاژ که از بار سیستم، راندمان، اندازه فیزیکی و ایمنی نویز محافظت می کند. در این مقاله به تعریف منبع، انواع منابع و نحوه عملکرد آن ها می پردازیم. این منابع تغذیه عمدتاً برای اندازه گیری، نگهداری، آزمایش و توسعه محصول استفاده می شود.

منبع تغذیه چیست؟

منبع تغذیه چیست؟

منبع تغذیه را می توان به عنوان یک وسیله الکتریکی که برای تامین برق بارهای الکتریکی استفاده می شود تعریف کرد. وظیفه اصلی این دستگاه تبدیل جریان الکتریکی از منبع به ولتاژ، فرکانس و جریان دقیق برای تامین بار می باشد. گاهی اوقات به این منابع تغذیه مبدل برق می گویند. برخی از انواع دستگاه ها بارهای جداگانه هستند، در حالی که برخی دیگر در دستگاه هایی که کنترل می کنند تعبیه شده اند.

مدار منبع تغذیه

مدار منبع تغذیه در دستگاه های مختلف الکتریکی و الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. مدارهای برق بر اساس توانی که برای تغذیه مدارها یا دستگاه ها استفاده می کنند به انواع مختلفی تقسیم می شوند. به عنوان مثال، مدارهای مبتنی بر میکروکنترلر معمولاً مدارهای منبع تغذیه تنظیم‌شده 5 ولت DC (RPS) هستند که می‌توانند با استفاده از روش‌های مختلفی برای تبدیل برق 230 ولت AC به 5 ولت DC طراحی شوند.

یک ترانسفورماتور کاهنده ولتاژ 230 ولت متناوب را به 12 ولت تبدیل می کند.
یکسوساز پل برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده می شود.
خازن ها برای فیلتر شکل موج AC و تامین ولتاژ به کنترلر استفاده می شوند.
در نهایت، تنظیم کننده ولتاژ، ولتاژ را روی 5 ولت تنظیم می کند و در نهایت، از یک دیود مسدود کننده برای گرفتن شکل موج پالس استفاده می شود.

حتما مطالعه نمایید: ترانزیستور چیست؟

آموزشگاه فنی برق دوره آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی را به صورت تضمینی و با ارائه مدرک معتبر در کارگاه های مجهز برگزار می کند. در صورت تمایل به یادگیری تعمیرات بردهای الکترونیکی در آموزشگاه تعمیر بردهای الکتریکی ثبت نام کنید.

برق DC چیست؟

جریان مستقیم (DC) از الکترون هایی استفاده می کند که در خطوط مستقیم حرکت می کنند. این حرکت خطی، برخلاف حرکت موج AC، همان چیزی است که نام این جریان را به خود اختصاص داده است. این شکل از انرژی از باتری ها، سلول های خورشیدی، سلول های سوختی، ژنراتورهای مجهز به کموتاتورهایی که جریان مستقیم تولید می کنند و یکسو کننده هایی که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کنند، می آید.
از آنجایی که DC در ولتاژ تحویل آن بسیار سازگار است، اکثر دستگاه های الکترونیکی به این نوع منبع تغذیه نیاز دارند. به همین دلیل است که اکثر دستگاه های الکترونیکی دارای منابع تغذیه DC به شکل باتری هستند یا نیاز به تبدیل برق متناوب از پریزهای برق به DC با استفاده از یکسوساز دارند. منابع تغذیه اغلب دارای یکسو کننده های داخلی به همراه ترانسفورماتور برای افزایش یا کاهش ولتاژ به سطح مناسب هستند.
برخی از دستگاه ها مانند لپ تاپ ها از ولتاژ ثابت استفاده می کنند. برای چنین دستگاه هایی، اگر می خواهید از این وسایل الکترونیکی از پریز استفاده کنید، به مبدل برق AC-DC نیاز دارید. مبدل شکل موج را به یک خط پیوسته و مستقیم تبدیل می کند. جریان مستقیم در الکترونیک ترجیح داده می شود زیرا جریان های زیاد و کم متناوب می تواند به قسمت های حساس دستگاه های الکترونیکی آسیب برساند.

انواع منبع تغذیه

انواع منبع تغذیه به شرح زیر طبقه بندی می شوند.
حالت سوئیچینگ حالت ولتاژ تغذیه SMPS
منبع تغذیه SMPS یا منبع تغذیه کامپیوتر نوعی منبع تغذیه است که حاوی یک تنظیم کننده سوئیچینگ برای تبدیل ولتاژ به برق است. مانند سایر دستگاه های الکترونیکی، این منبع تغذیه با تغییر ویژگی های جریان و ولتاژ، برق را از منبع DC یا منبع AC به بار DC مانند PC (PC) منتقل می کند.

انواع منبع تغذیه

منبع تغذیه اضطراری (UPS)

UPS یا منبع تغذیه اضطراری (UPS) یک وسیله الکتریکی است که به رایانه اجازه می دهد تا زمانی که منبع تغذیه اولیه قطع می شود به کار خود برای مدت زمانی ادامه دهد. این دستگاه در برابر جریان الکتریکی نیز محافظت می شود.
UPS شامل باتری هایی برای ذخیره انرژی در زمانی که دستگاه فقدان برق را از منبع اصلی تشخیص می دهد. به عنوان مثال، اگر از رایانه ای با منبع تغذیه اضطراری استفاده می کنید که می تواند قطع برق را تشخیص دهد، باید قبل از برداشتن UPS (منبع تغذیه ثانویه) اطلاعات را ذخیره کنید.
هنگامی که منبع تغذیه اولیه و ثانویه تمام شود، تمام اطلاعات موجود در RAM کامپیوتر (حافظه دسترسی تصادفی) پاک می شود. در صورت قطع برق، منبع تغذیه ثانویه اتلاف برق را متوقف می کند تا از آسیب به رایانه جلوگیری کند.

منبع تغذیه AC

به طور معمول، یک منبع تغذیه AC ولتاژ را از منبع تغذیه می گیرد و می تواند با استفاده از یک ترانسفورماتور و مقداری فیلتر آن را تا ولتاژ مورد نیاز افزایش دهد. انواع مختلف منابع تغذیه AC برای ارائه جریان تقریباً ثابت طراحی شده اند و ولتاژ o/p ممکن است بر اساس مقاومت بار متفاوت باشد. در برخی موارد، از آنجایی که منبع تغذیه DC است، می توان از ترانسفورماتور افزایش دهنده و اینورتر برای تبدیل آن به برق AC استفاده کرد. برخی از انواع تبدیل برق AC از ترانسفورماتور استفاده نمی کنند

اگر ولتاژ ورودی و خروجی یکسان باشد و وظیفه اصلی دستگاه فیلتر برق متناوب باشد و اگر دستگاه برای تامین برق پشتیبان طراحی شده باشد، می توان آن را منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) نامید. در حال حاضر منابع برق متناوب به دو دسته سیستم های تکفاز و سه فاز تقسیم می شوند. تفاوت اصلی بین این دو در قابلیت اطمینان منبع تغذیه است. از این منابع می توان برای تغییر ولتاژ و فرکانس استفاده کرد.

حتما مطالعه نمایید: منابع تغذیه سوئیچینگ و تفاوت آن با منبع تغذیه خطی

آموزشگاه فنی برق دوره آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی را به صورت تضمینی و با ارائه مدرک معتبر در کارگاه های مجهز برگزار می کند. در صورت تمایل به یادگیری تعمیر بردهای الکترونیکی در دوره آموزش تعمیر بردهای الکترونیکی ثبت نام کنید.

منبع تغذیه DC

منبع تغذیه DC منبعی است که ولتاژ DC ثابتی را برای بار خود فراهم می کند. بسته به طراحی، منبع تغذیه DC می تواند از یک منبع DC یا از یک منبع AC مانند منبع تغذیه تامین شود. نحوه عملکرد یک منبع تغذیه DC به طور کلی در نمودار زیر آورده شده است. این کار به این صورت است که سیگنال AC ابتدا پس از عبور از یک ترانسفورماتور از دامنه کاسته می شود، سپس از یک یکسو کننده که مثلاً ممکن است یک پل دیودی باشد، کاهش می یابد و یک سیگنال موج کامل تولید می شود. در نهایت آن را از یک فیلتر شکل موج ریپل عبور داده و پس از عبور از آن یک رگولاتور ولتاژ DC تولید می شود.

حذف کردن باتری

این نوع تجهیزات معمولاً قیمت کمتری دارند. این نام هدف اصلی آنها را که تعویض باتری است توصیف می کند. این دستگاه‌ها در مواقعی که نیاز به کار با ابزارهایی با باتری دارند، ارزان و مفید هستند، زیرا به شما امکان می‌دهند بدون نیاز به یافتن باتری مناسب، با این ابزار کار کنید.
یک نوع محبوب 13.8 ولت DC تولید می کند و در نظر گرفته شده است تا برق DC را برای دستگاه هایی که معمولاً از باتری ماشین تغذیه می کنند، تامین کند. استفاده معمولی در رادیوهای CB و استریو ماشین است. مشخصات تنظیم خط آنها معمولاً عریض تر از تجهیزات آزمایشگاهی است، اما این خوب است، زیرا ولتاژ مصرفی در ماشین ها به طور قابل توجهی متفاوت است.

نوع دیگر جایگزین طرح های مختلف از باتری های 1.5 ولتی و باتری های 9 و 12 ولتی است. تنها کنترل ها یک کلید روشن/خاموش و یک کلید چرخشی است که به شما امکان می دهد ولتاژ خروجی مورد نظر را انتخاب کنید. از آنجایی که آنها منبع تغذیه واقعی هستند، به گونه ای طراحی شده اند که به طور مداوم در کوتاه ترین زمان ممکن کار کنند.

منبع تغذیه ولتاژ ثابت

این نوع منبع تغذیه که کمی پیچیده تر از حذف کننده باتری است، ولتاژ ثابت و قابل تنظیم را ارائه می دهد. از آنجایی که آنها قابل تنظیم هستند، معمولاً یک نشانگر برای نشان دادن ولتاژی که منبع تغذیه در آن تنظیم شده است ارائه می شود. برخی حتی دارای نشانگر هستند که به شما امکان می دهد جریان را نظارت کنید.
کار اصلی منبع تغذیه حفظ ولتاژی است که تنظیم می کنید بدون توجه به مقاومت بار.
این مدل ها دارای یک دستگیره برای تنظیم ولتاژ خروجی هستند. برخی از مدل ها ممکن است روی صفر ولت قابل تنظیم نباشند و حداکثر خروجی آنها ممکن است به جای جریان نامی هر خروجی، با ولتاژ خروجی یکسان باشد. این نوع باتری ها به خوبی کار می کنند و همچنین جریانی را که بار می کشد را نشان می دهند.

حتما مطالعه نمایید: آشنایی با دستگاه IGBT و نحوه عملکرد آن

منبع تغذیه ولتاژ ثابت

منبع جریان DC/ولتاژ DC

رایج ترین منبع تغذیه آزمایشگاهی منبع تغذیه ولتاژ / جریان ثابت است. این منابع نه تنها ولتاژ ثابتی را ارائه می دهند، بلکه می توانند جریان ثابتی نیز ارائه دهند. در حالت جریان ثابت، منبع تغذیه بدون توجه به تغییر مقاومت بار، جریان تنظیم شده را حفظ می کند.
این منبع تغذیه یک ولتاژ قابل تنظیم خروجی می دهد که با یک سری از ترمینال های جک نشان داده می شود. متداول ترین قرارگیری ترمینال های خروجی در بالای صفحه با زمین بین پایانه های + و – است و اتصال یک ترمینال با اتصال کوتاه فلزی به زمین بسیار راحت است. اگر می خواهید یکی از پایانه ها را زمین کنید، این کار مفید است. همین کار را البته می توان با یک تکه سیم یا یک سیم جامپر با شاخه های موزی روی هم انجام داد.
منابع تغذیه فوق دارای کنترل های درشت و ریز برای جریان و ولتاژ هستند. با این حال، برخی از منابع تغذیه از یک پیچ 10 چرخشی برای تنظیم استفاده می کنند. برخی دیگر از سوئیچ های چرخش شستی یا دکمه های فشاری استفاده می کنند. سوئیچ چرخش شستی و دکمه فشاری (در صورت دقیق بودن تنظیمات) مفید هستند زیرا می توانند نیاز به شاخص را برطرف کنند.

این روش تغذیه اغلب دارای ویژگی های کاربردی است:

سنجش از راه دور: ورودی امپدانس بالا که به شما امکان اندازه گیری ولتاژ بار را می دهد. منبع تغذیه سپس افت ولتاژ را در لوله های متصل کننده منبع به بار اصلاح می کند.
اتصالات Master/Slave: راه های زیادی برای اتصال منابع تغذیه از یک خانواده به صورت موازی یا سری برای دستیابی به ولتاژ یا جریان بالاتر وجود دارد.
ترمینال برنامه نویسی از راه دور: برخی از منابع تغذیه دارای پایانه های ورودی ولتاژ یا مقاومت هستند که می توان از آنها برای کنترل ولتاژ یا جریان خروجی استفاده کرد. نکته: به این می گویند برنامه نویسی آنالوگ، نه برنامه نویسی دیجیتال با کامپیوتر.

منبع تغذیه چندگانه

منابع تغذیه چند حالته دارای بیش از یک خروجی DC، معمولاً دو یا سه خروجی هستند. این برای سیستم هایی که نیاز به ولتاژ بالا دارند مفید و مقرون به صرفه است. رایج ترین منبع تغذیه مورد استفاده برای طراحی مدار منبع تغذیه سه گانه است. خروجی 0-6V را برای منطق دیجیتال فراهم می کند. دو ولتاژ دیگر (معمولا) 0 تا 20 ولت هستند و می توانند با مدارهای آنالوگ دوقطبی استفاده شوند. گاهی اوقات دو منبع 20 ولت با تنظیمات ردیابی ارائه می شود تا با چرخاندن دستگیره، منابع + و -20 ولت به صورت موازی تنظیم شوند.
سه خروجی را می توان به صورت جداگانه یا با یک دکمه یا صفحه کلید تنظیم کرد. خروجی کانال 1 و کانال 2، 31 ولت در 3.1 آمپر و کانال سوم 6 ولت در 3.1 آمپر است. بنابراین، می تواند بیش از 200 وات برق به طور مداوم تولید کند. خروجی ها را می توان به صورت جداگانه یا همزمان روشن یا خاموش کرد (برای بررسی یکپارچگی مدار چاپی مفید است).
خروجی را می توان با یک تابع زمان بندی تنظیم کرد. پس از مدت زمان مشخصی، خروجی به طور خودکار خاموش می شود. محدودیت ولتاژ برای همه کانال ها قابل تنظیم است. این طرح الکتریکی نمونه اولیه را از کنترل تصادفی اضافه ولتاژ محافظت می کند. دو کانال 30 ولت هر کدام می توانند به صورت سری یا موازی برای ولتاژ یا جریان بالاتر متصل شوند. همچنین یک رجیستر ذخیره سازی وجود دارد که می تواند تا 50 حالت ابزار را برای بازیابی آسان در آینده ذخیره کند.
یکی از ویژگی های خوب عملکرد مستقل این است که منبع تغذیه را می توان طوری تنظیم کرد که خروجی خود را در تنظیمات نهایی باز کند. بنابراین، اگر مدار فعال باشد و برق متناوب قطع شود، با بازگشت برق AC، منبع تغذیه از سر گرفته می شود. علاوه بر این، این دستگاه می تواند توسط کامپیوتر برنامه ریزی شود.

حتما مطالعه نمایید: اصول کار اینورتر در برد الکترونیکی

منبع تغذیه تنظیم شده

منبع تغذیه تنظیم شده

RPS (منبع تغذیه تنظیم شده) یک مدار ثابت است که برای تبدیل جریان متناوب تنظیم نشده به جریان ثابت (DC) استفاده می شود.

در اینجا از یکسو کننده برای تغییر منبع جریان متناوب به جریان ثابت استفاده می شود و وظیفه اصلی آن دادن ولتاژ پایدار به دستگاه یا مداری است که باید در محدوده منبع تغذیه خاصی کار کند. خروجی RPS می تواند یک طرفه (یا) سوئیچ شود، اما همیشه جریان مستقیم (DC) است.

نوع تثبیت مورد استفاده را می توان کنترل کرد تا اطمینان حاصل شود که o/p در شرایط بار مختلف در محدوده خاصی باقی می ماند.

منبع تغذیه قابل برنامه ریزی
این نوع منبع تغذیه امکان کنترل از راه دور عملکرد خود را از طریق رابط های ورودی آنالوگ یا دیجیتال مانند GPIB یا RS232 می دهد. مشخصات تنظیم شده این منبع تغذیه شامل جریان، ولتاژ و فرکانس است. این نوع تجهیزات در طیف گسترده ای از کاربردها مانند ساخت نیمه رساناها، ژنراتورهای اشعه ایکس، نظارت بر رشد کریستال و تست دستگاه های خودکار استفاده می شود.

منبع تغذیه کامپیوتر

منبع تغذیه در کامپیوتر قطعه ای سخت افزاری است که برای تبدیل جریان دریافتی از پریز به برق قابل استفاده برای چندین قسمت کامپیوتر می باشد. در واقع جریان متناوب را به جریان ثابت تبدیل می کند.
همچنین گرمای بیش از حد را از طریق کنترل ولتاژ کنترل می کند که می تواند به صورت دستی یا خودکار بر اساس منبع تغذیه سوئیچ شود. PSU یا واحد منبع تغذیه را آداپتور برق نیز می‌گویند.
در یک کامپیوتر، اجزای داخلی مانند کیس، مادربرد و منبع تغذیه همگی در پیکربندی‌های مختلفی وجود دارند که به عنوان عوامل فرم شناخته می‌شوند. این سه عنصر باید به خوبی با هم هماهنگ شوند تا به درستی با هم کار کنند.
به طور معمول، این نوع منبع تغذیه از یک میکرو کامپیوتر یکپارچه برای کنترل و نظارت بر عملکرد منبع تغذیه استفاده می کند. برق عرضه شده با رابط کامپیوتر از یک پروتکل ارتباطی اختصاصی استاندارد (OR) و یک زبان کنترل دستگاه مانند SCPI (دستورالعمل های ابزار قابل برنامه ریزی استاندارد) استفاده می کند.

حتما مطالعه نمایید: آشنایی با دستگاه ماسفت MOSFET و عملکرد آن

آموزشگاه فنی برق دوره آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی را به صورت تضمینی و با ارائه مدرک معتبر در کارگاه های مجهز برگزار می کند. در صورت تمایل به یادگیری تعمیر بردهای الکترونیکی در دوره تعمیرات بردهای الکترونیکی ثبت نام کنید.

منبع تغذیه خطی

مدارهای LPS (Linear Power Supply) یا LR (Linear Regulator) برای تامین جریان ثابت به کل مدار در مدارهای مختلف الکترونیکی استفاده می شود. منبع تغذیه خطی اساساً شامل یک ترانسفورماتور کاهنده، یکسو کننده، مدار فیلتر و تنظیم کننده ولتاژ است. عملکرد اصلی این مدار در ابتدا به شرح زیر است. ولتاژ جریان متناوب را کاهش می دهد و سپس آن را به جریان مستقیم تبدیل می کند. در ادامه به ویژگی های اصلی این منبع تغذیه می پردازیم. در واقع بازدهی و راندمان این منبع تغذیه بین 20 تا 25 درصد است.

  • مواد مغناطیسی به کار رفته در این منبع تغذیه، هسته CRGO یا St. Alloy است.
  • قابل اطمینان تر، کمتر پیچیده و حجیم است.
  • سریعتر واکنش نشان می دهد.

از مزایای اصلی منابع تغذیه خطی می توان به قابلیت اطمینان، سادگی، هزینه کم و صدای کم اشاره کرد. علاوه بر این مزایا، معایبی نیز دارد.
منبع تغذیه خطی برای چندین کاربرد کم مصرف، در نتیجه زمانی که به یک توان بالا نیاز است ایده آل هستند. از معایب این منبع تغذیه می توان به اتلاف حرارت زیاد، اندازه بزرگ و سطح راندمان پایین اشاره کرد. هر گاه از منبع تغذیه خطی در کاربردهای توان بالا استفاده شود. مدیریت توان به اجزای بزرگ نیاز دارد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *