Barošanas avotu veidi

Regulētie barošanas avoti parasti attiecas uz barošanas avotu, kas spēj piegādāt dažādus izejas spriegumus, kas noder elektronisko ķēžu testēšanai, iespējams, nepārtraukti mainot izejas spriegumu vai tikai dažus iepriekš iestatītus spriegumus. Gandrīz visām elektroniskajām ierīcēm, ko izmanto elektroniskajās ķēdēs, darbībai ir nepieciešams līdzstrāvas avots. Regulējams barošanas avots būtībā sastāv no parasta barošanas avota un sprieguma regulēšanas ierīces. Parastās barošanas avota izeja tiek virzīta uz sprieguma regulēšanas ierīci, kas nodrošina galīgo izeju. Izejas spriegums paliek nemainīgs neatkarīgi no maiņstrāvas ieejas sprieguma izmaiņām vai izejas (vai slodzes) strāvas izmaiņām, bet tā amplitūda tiek mainīta atbilstoši slodzes prasībām.

Daži no šiem barošanas avotiem ir aplūkoti turpmāk.

SMPS

Nozares virzība uz mazāk mazām, vieglākām un produktīvākām elektronikas sistēmām ir pamudinājusi virzīties uz priekšu SMPS, tikai komutatora režīma barošanas avotā. Ir dažas topoloģijas, kuras parasti izmanto SMPS aktualizēšanai. Pārslēgta režīma barošanas avots ir elektronisks barošanas avots, kas ietver ieslēgšanas regulatoru, lai efektīvi pārveidotu elektroenerģiju. Izmantojot augstas komutācijas frekvences, jaudas transformatora un ar to saistīto filtrēšanas komponentu izmēri SMPS ir dramatiski samazināti, salīdzinot ar lineārajiem. DC līdz DC pārveidotāji un DC līdz AC pārveidotāji pieder SMPS kategorijai.

Lineārajā regulatora ķēdē pārmērīgs spriegums no neregulēta līdzstrāvas ieejas padeves pazeminās sērijveida elementā, un līdz ar to pastāv jaudas zudums proporcionāli šim sprieguma kritumam, savukārt komutētā režīma ķēdē neregulētā sprieguma daļa tiek noņemta, modulējot slēdža darbību attiecība. Pārslēgšanās zudumi mūsdienu slēdžos (piemēram, MOSFET) ir daudz mazāki nekā zaudējumi lineārajā elementā.

Lielākā daļa elektronisko līdzstrāvas slodžu tiek piegādātas no standarta barošanas avotiem. Diemžēl standarta avota spriegums var neatbilst mikroprocesoru, motoru, gaismas diodes vai citu slodžu pieprasītajiem līmeņiem, it īpaši, ja avota spriegums nav regulēts, piemēram, akumulatora avoti un citi līdzstrāvas, kā arī maiņstrāvas avoti.

SMPS blokshēma:

Komutatora režīma barošanas avota (SMPS) galveno ideju var viegli saprast no DC-DC pārveidotāja konceptuālā skaidrojuma jēdziena. Ja sistēmas ieeja ir maiņstrāva, tad 1. posms ir pārveidot par līdzstrāvu. To sauc par labošanu. SMPS ar līdzstrāvas ieeju nav nepieciešams labošanas posms. Daudzi jaunāki SMPS izmantos īpašu jaudas koeficienta korekcijas (PFC) shēmu. Sekojot maiņstrāvas ieejas sinusoidālajam vilnim, mēs varam padarīt ieejas strāvu. Taisnoto signālu filtrē ieejas rezervuāra kondensators, lai radītu neregulētu līdzstrāvas ieejas padevi. Neregulētā līdzstrāvas padeve tiek piešķirta augstfrekvences slēdzim. Augstākām frekvencēm ir nepieciešami komponenti ar lielāku līmeņa kapacitāti un induktivitāti. Šajā MOSFET var izmantot kā sinhronus taisngriezi, tiem ir vēl zemāki vadošās pakāpes sprieguma kritumi. Augsta komutācijas frekvence pārslēdz ieejas spriegumu strāvas transformatora primārajā. Piedziņas impulsi parasti ir fiksēta frekvence un mainīgs darba cikls. Sekundārā transformatora izeja tiek iztaisnota un filtrēta. Tad tas tiek nosūtīts uz barošanas avota izvadi. Izejas regulēšanu, lai nodrošinātu stabilizētu līdzstrāvas padevi, veic vadības vai atgriezeniskās saites bloks.

Lielākā daļa SMPS. Sistēmas darbojas pēc fiksētas frekvences impulsa platuma modulācijas, kur piedziņas ieslēgšanās laika ilgums līdz strāvas slēdzim tiek mainīts pa cikliem. Slēdžam dotais impulsa platuma signāls ir apgriezti proporcionāls izejas sprieguma izejai. Oscilatoru kontrolē sprieguma atgriezeniskā saite no slēgta cilpas regulatora. To parasti panāk, izmantojot nelielu impulsu transformatoru vai optoizolatoru, tādējādi pievienojot komponentu skaitam. SMPS izejas strāvas plūsma ir atkarīga no ieejas jaudas signāla, izmantotajiem atmiņas elementiem un ķēdes topoloģijām, kā arī no modeļa, ko izmanto komutācijas elementu darbināšanai. Izmantojot LC filtrus, tiek filtrētas izejas viļņu formas.

SMPS priekšrocības:

• Lielāka efektivitāte, jo komutācijas tranzistors izkliedē maz enerģijas
• Zemāka siltuma ražošana augstākas efektivitātes dēļ
• Mazāka izmēra
• Vieglāks svars
• Samazināta harmoniskā atgriezeniskā saite piegādes maģistrālē

SMPS lietojumi:

• Personālie datori
• Darbgaldu rūpniecība
• Drošības sistēmas

Kopā ar SMPS cita ķēde regulētai piegādei un dublēšanas mērķim ir aplūkota turpmāk.

Lineārie barošanas bloki

Darba stenda barošana ar rezerves daļu

Darba stenda strāvas padeve ir līdzstrāvas barošanas bloks, kas var nodrošināt atšķirīgu regulētu līdzstrāvas spriegumu, ko izmanto testēšanai vai problēmu novēršanai. Ir izstrādāta vienkārša regulējamas barošanas ķēde ar akumulatora rezerves daļu, ko var izmantot kā darba stenda barošanas avotu. Testēšanas vai traucējumu novēršanas laikā tas prototipu darbināšanai dod 12 voltu, 9 voltu un 5 voltu regulētu līdzstrāvu. Tam ir arī rezerves akumulators, lai turpinātu darbu, ja strāvas padeve neizdodas. Zema akumulatora indikācija ir paredzēta arī, lai apstiprinātu akumulatora statusu.

To veido trīs galvenās sadaļas:

Taisngriezis un filtru bloks, kas pārveido maiņstrāvas signālu par regulētu līdzstrāvas signālu, izmantojot transformatora, diodu un kondensatoru kombināciju.

Baterija, ko izmanto kā alternatīvu, kuru var uzlādēt galvenā barošanas avota laikā un izmantot kā strāvas avotu, ja nav galvenās barošanas avota.

Akumulatora uzlādes indikators, kas norāda akumulatora uzlādi un izlādi.

Veidojas 14-0-14, 500 mA transformators, taisngrieža diodes D1, D2 un izlīdzinošais kondensators C1 strāvas padeves sadaļa . Kad tīkla jauda ir pieejama, D3 uz priekšu tiek novirzīts un nodrošina vairāk nekā 14 voltu līdzstrāvu līdz IC1, kas pēc tam dod regulētus 12 voltus, kurus var pieskarties no tā izejas. Tajā pašā laikā IC2 no izejas dod regulētus 9 voltus un IC3 regulē 5 voltus.

Kā rezerves kopija tiek izmantota 12 voltu 7,5 Ah uzlādējama baterija. Kad tīkla barošana ir pieejama, tā tiek uzlādēta, izmantojot D3 un R1. R1 ierobežo uzlādes strāvu. Lai novērstu pārmērīgu uzlādi, ja strāvas padeve tiek pārslēgta uz ilgu laiku un akumulators netiek izmantots, Trickle uzlādes režīms ir drošs. Uzlādes strāva būs aptuveni 100-150 mA. Kad strāvas padeve neizdodas, D3 mainās pretēji un D4 uz priekšu un akumulators uzņem slodzi. UPS akumulators ir ideāla izvēle.

Zenera diode ZD un PNP tranzistors T1 veido akumulatora uzlādes līmeni. Šāda veida pārveidotāji tiek izmantoti invertoros, lai norādītu zemu akumulatora statusu. Kad akumulatora spriegums ir virs 11 voltiem, Zener vada un uztur T1 pamatni augstu, lai tā paliktu izslēgta. Kad akumulatora spriegums nokrītas zem 11 voltu, Zener izslēdzas un T1 tiek virzīts uz priekšu. (Zenera diode vada tikai tad, ja caur to esošais spriegums ir virs 1 volta vai lielāks par tā nominālo spriegumu. Tātad šeit 10 voltu zeneris darbojas tikai tad, ja spriegums ir virs 11 voltiem.) Pēc tam iedegas gaismas diode, lai norādītu uz akumulatora uzlādes nepieciešamību. VR1 noregulē pareizo Zener izslēgšanas punktu. Pilnībā uzlādējiet akumulatoru un izmēriet tā spailes spriegumu. Ja tas ir virs 12 voltiem, noregulējiet iepriekš iestatītā VR1 tīrītāju vidējā stāvoklī un nedaudz pagrieziet to, līdz gaismas diode izslēdzas. Nepagrieziet iepriekš iestatīto gala galos. Akumulatoram vienmēr jābūt pietiekamam spriegumam virs 12 voltiem (pilnībā uzlādēts akumulators rādīs ap 13,8 voltiem), tad tikai IC1 iegūst pietiekamu ieejas spriegumu.

Pašsavienojošās barošanas avota shēmas shēma

Šajā ķēdes diagrammā, ņemot vērā regulētu barošanas ķēdi, kaut arī fiksēta sprieguma regulators U1-LM7805 ne tikai dod mainīgo, bet arī automātiska izslēgšanās Iespējas. To panāk ar potenciometru, kas savienots starp regulatora IC kopējo spaili un zemi. Katram 100 omu pieaugumam potenciometra RV1 pretestības ķēdes vērtībā izejas spriegums palielinās par 1 voltu. Tādējādi izeja svārstās no 3,7 V līdz 8,7 V (ņemot vērā 1,3 voltu kritumu diodēs D7 un D8).

Ja pāri izejas spailēm nav pievienota slodze, barošana ir tāda, ka tā pati izslēdzas. To panāk ar tranzistoru Q1 un Q2, diodu D7 un D8 un kondensatora C2 palīdzību. Kad izejā ir pievienota slodze, tranzistoru Q2 un Q1 vadīšanai pietiek ar potenciālu kritumu diodēs D7 un D8 (aptuveni 1,3 V). Tā rezultātā relejs saņem enerģiju un paliek tādā stāvoklī, kamēr slodze paliek savienota. Tajā pašā laikā kondensators C2 tiek uzlādēts aptuveni 7-8 voltu potenciālā caur tranzistoru Q2. Bet, kad slodze (lampa šeit sērijā ar S2) tiek atvienota, tranzistors Q2 tiek nogriezts. Tomēr kondensators C2 joprojām ir uzlādēts, un tas sāk izlādēties caur tranzistora Q1 pamatni. Pēc kāda laika (ko galvenokārt nosaka pēc C2 vērtības) relejs RL1 tiek atvienots, kas izslēdz transformatora TR1 primāro tīkla ievadi. Lai atkal atsāktu barošanu, uz brīdi jānospiež slēdzis S1. Barošanas avota izslēgšanas aizkavēšanās tieši mainās atkarībā no kondensatora vērtības.

Tika izmantots transformators ar sekundāro spriegumu 12V-0V, 250mA, tomēr to var mainīt atbilstoši lietotāja prasībām (maksimums līdz 30V un 1 ampēra strāvas stiprums). Lai iegūtu vairāk nekā 300mA strāvu, regulatora IC jābūt aprīkotam ar nelielu siltuma izlietni virs vizlas izolatora. Kad transformatora sekundārais spriegums palielinās virs 12 voltiem (RMS), potenciometrs RV1 ir jāpārveido. Arī releja sprieguma nominālvērtībai jābūt iepriekš noteiktai.

Mainīgs barošanas avots, izmantojot LM338

Elektronisko ierīču darbināšanai bieži ir nepieciešama līdzstrāvas padeve. Lai gan dažiem ir nepieciešams regulēts barošanas avots, ir daudz lietojumu, kur izejas spriegums ir jāmaina. Mainīgs barošanas avots ir tas, kur mēs varam pielāgot izejas spriegumu atbilstoši prasībām. Mainīgu barošanas avotu var izmantot daudzās lietojumprogrammās, piemēram, mainīga sprieguma pielāgošanai līdzstrāvas motoriem, mainīga sprieguma pielietošanai augstsprieguma līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājiem, lai pielāgotu pastiprinājumu, utt. To galvenokārt izmanto elektronisko projektu testēšana .

Mainīgā barošanas avota galvenā sastāvdaļa ir jebkurš regulators, kura izeju var noregulēt, izmantojot jebkādus līdzekļus, piemēram, mainīgu rezistoru. Regulatora IC, piemēram, LM317, nodrošina regulējamu spriegumu no 1,25 līdz 30 V. Vēl viens veids ir izmantot LM33 IC.

Šeit tiek izmantota vienkārša mainīga barošanas ķēde, izmantojot LM33, kas ir augstsprieguma regulators.

LM 338 ir augstsprieguma sprieguma regulators, kas slodzei var piegādāt 5 ampēru strāvas pārsniegumu. Regulatora izejas spriegumu var noregulēt no 1,2 voltiem līdz 30 voltiem. Lai iestatītu izejas spriegumu, ir nepieciešami tikai divi ārējie rezistori. LM 338 pieder LM 138 saimei, kas ir pieejama 3 termināļu paketēs. To var izmantot tādās lietojumprogrammās kā regulējams barošanas avots, pastāvīgas strāvas regulators, akumulatoru lādētāji utt. Lielas strāvas mainīgā padeve ir būtiska, lai pārbaudītu lielas jaudas pastiprinātāju ķēdes, veicot problēmu novēršanu vai veicot apkopi. Tas ļauj strāvas padevi izmantot ar lielām īslaicīgām slodzēm, un ātrums sākas pilnās slodzes apstākļos. Aizsardzība pret pārslodzi paliek funkcionāla pat tad, ja regulēšanas tapa ir nejauši atvienota.

Ķēdes apraksts

Pamata ķēde sastāv no šādām daļām:

1. Samaziniet transformatoru, lai izraisītu maiņstrāvas sprieguma kritumu 230 V.
2. Taisngrieža modulis maiņstrāvas signāla labošanai.
3. Izlīdzinošs elektrolīta kondensators, lai filtrētu līdzstrāvas signālu un noņemtu maiņstrāvas viļņus.
4. LM338
5. Maināms rezistors

Ķēdes darbība

Mainīgais barošanas avots, izmantojot LM338 pozitīvā sprieguma regulatoru, parādīts zemāk. Jauda tiek iegūta no 0-30 voltu 5 ampēru pakāpiena transformatora. 10 ampēru taisngrieža modulis izlīdzina zemsprieguma maiņstrāvu līdz līdzstrāvu, ko izlīdzināšanas kondensators C1 padara bez pulsācijas. Kondensators C2 un C3 uzlabo pārejošas reakcijas. Caur Pot VR1 izejas spriegumu var noregulēt uz vēlamo spriegumu no 1,2 voltiem līdz 28 voltiem. D1 aizsargā pret C4 un D2 aizsargā pret C3, kad tiek izslēgts. Regulatoram nepieciešama siltuma izlietne.

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