Klasifikácia napájacieho zdroja a jeho rôzne typy

Klasifikácia napájacieho zdroja a jeho rôzne typy

Jednotka napájania je časť hardvéru, ktorá sa používa na premenu energie poskytovanej zo zásuvky na využiteľnú energiu na veľa častí vo vnútri elektrického zariadenia. Každý zdroj energie musí poháňať svoje zaťaženie, ktoré je s ním spojené. V závislosti na svojej konštrukcii môže jednotka napájania získavať energiu z rôznych druhov zdrojov energie, napríklad systémy prenosu elektrickej energie , elektromechanické systémy, ako sú generátory a alternátory, solárne konvertory, zariadenia na akumuláciu energie ako batéria a palivové články alebo iný zdroj energie. Existujú dva typy napájacích zdrojov, AC a DC napájanie. Na základe elektrických špecifikácií elektrického zariadenia môže používať striedavé alebo jednosmerné napájanie.



Čo je napájací zdroj?

Zdroj napájania možno definovať ako elektrické zariadenie, ktoré sa používa na napájanie elektrických záťaží. Hlavnou funkciou tohto zariadenia je zmena elektrického prúdu zo zdroja na presné napätie, frekvenciu a prúd na napájanie záťaže. Niekedy tieto zdroje napájania možno pomenovať ako prevodníky elektrickej energie. Niektoré typy spotrebného materiálu sú samostatné kusy nákladu, zatiaľ čo iné sa vyrábajú do spotrebičov, ktoré ovládajú.


Bloková schéma napájacieho zdroja

Napájací obvod sa používa v rôznych elektrických a elektronických zariadeniach. Obvody napájania sú rozdelené do rôznych typov na základe energie, ktorú používajú na zabezpečenie obvodov alebo zariadení. Napríklad obvody založené na mikrokontroléri sú všeobecne obvody regulovaného napájania 5V DC (RPS), ktoré je možné navrhnúť pomocou inej metódy na zmenu napájania z 230V AC na 5V DC.





Ďalej je diskutovaná bloková schéma napájacieho zdroja a postupná konverzia 230V AC na 12V DC.

  • Transformátor s postupným znižovaním prevádza napätie 230 V na 12 V.
  • Mostíkový usmerňovač sa používa na zmenu striedavého prúdu na jednosmerný
  • Na filtrovanie zvlnenia striedavého prúdu a na reguláciu napätia sa používa kondenzátor.
  • Nakoniec regulátor napätia reguluje napätie na 5 V a nakoniec sa použije blokovacia dióda na zaznamenanie pulzujúceho priebehu.
Bloková schéma napájacieho zdroja

Bloková schéma napájacieho zdroja



Klasifikácia napájacieho zdroja a jeho rôzne typy

Tu budeme diskutovať o rôznych druhoch napájacích zdrojov, ktoré existujú na trhu. V nasledujúcej tabuľke sú uvedené základné typy napájacích zdrojov pre nasledujúce podmienky.

VÝSTUP = DC

VÝSTUP = AC

VSTUP = AC

  • Stenová bradavica
  • Stolné napájacie zdroje
  • Nabíjačka batérií
  • Izolačný transformátor
  • Variabilné napájanie striedavým prúdom
  • Menič frekvencie

VSTUP = DC

  • Prevodník DC-DC
  • Invertor
  • Generátor
  • UPS

Variabilný zdroj striedavého prúdu

Rôzne striedavé napätia sa generujú pomocou transformátora. Transformátor môže mať viac vinutí alebo odbočiek, v takom prípade prístroj používa prepínače na výber rôznych úrovní napätia. Alternatívne je možné na plynulé zmeny napätia použiť variabilný transformátor (nastaviteľný autotransformátor). Niektoré premenlivé zdroje striedavého prúdu sú súčasťou meračov na sledovanie napätia, prúdu a / alebo výkonu.


Variabilný zdroj striedavého prúdu

Variabilný zdroj striedavého prúdu

Neregulovaný lineárny zdroj napájania

Neregulované napájacie zdroje obsahujú transformátor, usmerňovač, filtračný kondenzátor a odvzdušňovací odpor. Tento typ napájania je z dôvodu jednoduchosti najmenej nákladný a najspoľahlivejší pre nízke požiadavky na napájanie. Hlavnou nevýhodou je, že výstupné napätie nie je konštantné. Bude sa meniť podľa vstupného napätia a zaťažovacieho prúdu a zvlnenie nie je vhodné pre elektronické aplikácie. Zvlnenie je možné znížiť zmenou filtračného kondenzátora na filter LC (induktor-kondenzátor), náklady sa však zvýšia.

Neregulovaný lineárny zdroj napájania

Neregulovaný lineárny zdroj napájania

Vstupný transformátor

Vstupný transformátor slúži na prevod prichádzajúceho sieťového napätia na požadovanú úroveň napájania. Izoluje tiež výstupný obvod od sieťového napájania. Tu používame a stupňovitý transformátor .

Usmerňovač

Usmerňovač používaný na prevod prichádzajúceho signálu z AC formátu na hrubý DC. Prečítajte si tieto odkazy. Dostupné sú rôzne typy usmerňovačov polovodičový usmerňovač a usmerňovač s plnou vlnou .

Kondenzátor filtra

Pulzovaný jednosmerný prúd z usmerňovača sa privádza do vyhladzovacieho kondenzátora. Odstráni nežiaduce vlnky v pulzovanom DC.

Odvzdušňovací odpor

Odvzdušňovací odpor je tiež známy ako odtokový odpor napájacieho zdroja. Je pripojený cez filtračné kondenzátory, aby vypustil ich uložený náboj, aby napájanie systému nebolo nebezpečné.

Programovateľný zdroj napájania

Tento typ napájania umožňuje diaľkové ovládanie svojej činnosti cez analógový vstup, inak digitálne rozhrania ako GPIB alebo RS232. Medzi kontrolované vlastnosti tohto napájania patrí prúd, napätie, frekvencia. Tento typ spotrebného materiálu sa používa v širokej škále aplikácií, ako je výroba polovodičov, röntgenové generátory, monitorovanie rastu kryštálov, automatické testovanie prístrojov.

Všeobecne tieto typy napájacích zdrojov používajú základný mikropočítač na riadenie a monitorovanie činnosti napájacieho zdroja. Napájací zdroj poskytovaný s počítačovým rozhraním využíva štandardné (alebo) proprietárne komunikačné protokoly a jazyk ovládania zariadenia ako SCPI (standard-commands-for-programmable-instruments)

Napájanie počítača

Jednotka napájania v počítači je časť hardvéru, ktorá sa používa na zmenu napájania dodávaného zo zásuvky na využiteľnú energiu pre niekoľko častí počítača. Premieňa striedavý prúd na jednosmerný

Tiež riadi prehriatie riadiacim napätím, ktoré sa môže meniť manuálne alebo automaticky na základe napájacieho zdroja. Napájací zdroj alebo napájacia jednotka sa tiež nazýva prevodník energie alebo napájací zdroj.

V počítači sú interné komponenty, ako sú skrinky, základné dosky a napájacie zdroje, k dispozícii v rôznych konfiguráciách a veľkostiach známych ako tvarový faktor. Všetky tieto tri komponenty musia byť vzájomne prepojené, aby navzájom správne spolupracovali.

Regulovaný lineárny napájací zdroj

Regulované lineárne zdroje napájania sú rovnaké ako neregulované lineárne zdroje napájania 3-koncový regulátor sa používa namiesto odvzdušňovacieho odporu. Hlavným cieľom tohto napájania je poskytnúť požadovanú úroveň jednosmerného prúdu do záťaže. Zdroj jednosmerného prúdu používa ako vstup zdroj striedavého prúdu. Rôzne aplikácie vyžadujú rôzne úrovne atribútov napätia, ale v súčasnosti DC zdroje poskytujú presné výstupné napätie. A toto napätie je regulované elektronickými obvodmi tak, aby poskytovalo konštantné výstupné napätie v širokom rozsahu výstupných zaťažení.

Blokové schéma regulovaného napájania

Blokové schéma regulovaného napájania

Tu je uvedený základný diagram zapojenia pre regulovaný lineárny zdroj napájania.

Regulovaný lineárny napájací zdroj

Regulovaný lineárny napájací zdroj

Medzi hlavné vlastnosti tohto napájacieho zdroja patria nasledujúce.

  • Účinnosť tohto napájacieho zdroja sa pohybuje od 20 do 25%
  • Magnetické materiály použité v tomto napájacom zdroji sú jadro CRGO alebo Stalloy.
  • Je spoľahlivejší, menej zložitý a objemný.
  • Poskytuje rýchlejšiu odozvu.

Medzi hlavné výhody lineárneho napájania patrí spoľahlivosť, jednoduchosť, nízke náklady a nízka úroveň hluku. Spolu s týmito výhodami existujú aj niektoré nevýhody ako napr

Sú najlepšie pre niekoľko aplikácií s nízkym výkonom, pretože keď sa vyžaduje vysoký výkon, nevýhody sa premenia jasnejšie. Medzi nevýhody tohto napájacieho zdroja patrí veľká strata tepla, veľkosť a nízka účinnosť. Kedykoľvek sa lineárny zdroj napájania používa v aplikáciách s vysokým výkonom, vyžaduje na správu napájania veľké komponenty.

Uhladenie

Po usmernení zo striedavého signálu je potrebné DC vyrovnať, aby sa odstránila meniaca sa úroveň napätia. Na tento účel sa zvyčajne používajú kondenzátory veľkej hodnoty.

Regulátor napätia

Lineárny regulátor má aktívne (BJT alebo MOSFET) priechodové zariadenie (sériové alebo skratové) riadené diferenciálnym zosilňovačom s vysokým ziskom. Porovnáva výstupné napätie s presným referenčným napätím a nastavuje priechodové zariadenie tak, aby udržovalo výstupné napätie na konštantnej úrovni. Existujú dva hlavné typy lineárnych napájacích zdrojov. Prečítajte si viac o Rôzne typy regulátorov napätia s princípom práce .

Regulátor série

Toto je najbežnejšie používaný regulátor pre lineárne napájanie. Ako naznačuje názov, do obvodu je umiestnený sériový prvok, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku, a jeho odpor sa menil prostredníctvom riadiacej elektroniky, aby sa zabezpečilo, že sa pre odoberaný prúd generuje správne výstupné napätie.

Koncept sériového regulátora napätia alebo sériového regulátora

Koncept sériového regulátora napätia alebo sériového regulátora

Regulátor posunu

Regulátor bočníka je menej často používaný ako hlavný prvok v regulátore napätia. V tomto prípade je variabilný prvok umiestnený cez zaťaženie, ako je uvedené nižšie. Do série so vstupom je zapojený zdrojový odpor a prepínací regulátor je obmieňaný, aby sa zabezpečilo, že napätie na celej záťaži zostane konštantné.

Regulátor bočného napätia so spätnou väzbou

Regulátor bočného napätia so spätnou väzbou

Spínaný zdroj napájania (SMPS)

SMPS má usmerňovač, filtračný kondenzátor, sériový tranzistor, regulátor, transformátor, ale je komplikovanejší ako iné zdroje napájania, o ktorých sme hovorili.

Spínaný zdroj napájania

Spínaný zdroj napájania

Vyššie uvedená schéma je jednoduchá bloková schéma. Striedavé napätie je usmernené na neregulované jednosmerné napätie pomocou sériového tranzistora a regulátora. Tento jednosmerný prúd je napájaný na konštantné vysokofrekvenčné napätie, čo umožňuje dramaticky zmenšiť veľkosť transformátora a umožňuje oveľa menšie napájanie. Nevýhody tohto typu napájania spočívajú v tom, že všetky transformátory musia byť vyrobené na mieru a zložitosť napájania nie je vhodná pre aplikácie s nízkou výrobou alebo s nízkym výkonom. Tento odkaz nájdete na adrese Vedieť všetko o SMPS .

Spínaný zdroj napájania (SMPS)

Spínaný zdroj napájania (SMPS)

Zdroj nepretržitého napájania (UPS)

UPS je záložný zdroj energie, ktorý v prípade výpadku alebo výkyvov napájania poskytuje dostatok času na riadne vypnutie systému alebo na spustenie pohotovostného generátora. Zdroj UPS zvyčajne pozostáva z banky nabíjateľných batérií a obvodov na snímanie a úpravu napájania. Ďalej si prečítajte o schéme zapojenia UPS a rôznych typoch, ďalšie informácie nájdete na tomto odkaze Schéma zapojenia a fungovanie systému UPS .

Zdroj nepretržitého napájania (UPS)

Zdroj nepretržitého napájania (UPS)

Napájanie jednosmerným prúdom

Jednosmerný zdroj napájania je taký, ktorý dodáva svojej záťaži konzistentné jednosmerné napätie. Na základe jeho plánu môže byť zdroj jednosmerného prúdu riadený zo zdroja jednosmerného prúdu alebo zo zdroja striedavého prúdu, napríklad z elektrickej siete.

Napájanie jednosmerným prúdom

Napájanie jednosmerným prúdom

Jedná sa o rôzne typy napájacích zdrojov, ktoré zahŕňajú lineárne napájacie zdroje, spínaný napájací zdroj, nepretržitý napájací zdroj. Ďalej implementovať elektroniku a elektrické projekty alebo akékoľvek informácie týkajúce sa typov napájania vám mohli poskytnúť spätnú väzbu a poskytnúť svoje návrhy a komentáre v sekcii komentárov nižšie.