ประเภทของอุปกรณ์จ่ายไฟ

แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมมักหมายถึงแหล่งจ่ายไฟที่สามารถจ่ายแรงดันเอาต์พุตได้หลากหลายซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการทดสอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบตั้งโต๊ะอาจมีการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าขาออกอย่างต่อเนื่องหรือแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าบางส่วน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมดที่ใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต้องการแหล่งจ่ายไฟ dc ในการทำงาน แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมโดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟธรรมดาและอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า เอาต์พุตจากแหล่งจ่ายไฟธรรมดาจะถูกป้อนเข้ากับอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ให้เอาต์พุตสุดท้าย แรงดันไฟฟ้าขาออกยังคงคงที่โดยไม่คำนึงถึงความแปรผันของแรงดันไฟฟ้าอินพุต ac หรือความแปรผันของกระแสเอาต์พุต (หรือโหลด) แต่แอมพลิจูดจะแปรผันตามความต้องการโหลด

อุปกรณ์จ่ายไฟบางประเภทเหล่านี้จะกล่าวถึงด้านล่าง

SMPS

การขับเคลื่อนอุตสาหกรรมไปสู่ระบบอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กน้ำหนักเบาและมีประสิทธิผลมากขึ้นได้กระตุ้นให้เกิดความก้าวหน้าของ SMPS ไม่มีอะไรนอกจากแหล่งจ่ายไฟในโหมดสวิตช์ โดยปกติมีโทโพโลยีบางอย่างที่ใช้เพื่อทำให้เกิด SMPS แหล่งจ่ายไฟสลับโหมดคือแหล่งจ่ายไฟอิเล็กทรอนิกส์ที่รวมตัวควบคุมการสลับเพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยการใช้ความถี่สวิตชิ่งสูงขนาดของหม้อแปลงไฟฟ้าและส่วนประกอบการกรองที่เกี่ยวข้องใน SMPS จะลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับเส้นตรง ตัวแปลง DC เป็น DC และตัวแปลง DC เป็น AC อยู่ในประเภทของ SMPS

ในวงจรควบคุมเชิงเส้นแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินจากแหล่งจ่ายอินพุต dc ที่ไม่ได้รับการควบคุมจะลดลงในองค์ประกอบชุดและด้วยเหตุนี้จึงมีการสูญเสียพลังงานตามสัดส่วนของแรงดันไฟฟ้าที่ตกในขณะที่ในวงจรโหมดสวิทช์ส่วนที่ไม่ได้ควบคุมของแรงดันจะถูกลบออกโดยการปรับเปลี่ยนหน้าที่ อัตราส่วน. การสูญเสียการสลับในสวิตช์สมัยใหม่ (เช่น MOSFET) นั้นน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับการสูญเสียในองค์ประกอบเชิงเส้น

โหลด DC อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่มาจากแหล่งจ่ายไฟมาตรฐาน น่าเสียดายที่แรงดันไฟฟ้าของแหล่งที่มามาตรฐานอาจไม่ตรงกับระดับที่ไมโครโปรเซสเซอร์มอเตอร์ LED หรือโหลดอื่น ๆ ต้องการโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อไม่ได้ควบคุมแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดเช่นแหล่งแบตเตอรี่และแหล่งจ่ายไฟ DC และ AC อื่น ๆ

แผนภาพบล็อก SMPS:

แนวคิดหลักที่อยู่เบื้องหลังแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์ (SMPS) สามารถเข้าใจได้ง่ายจากแนวคิดของคำอธิบายแนวคิดของตัวแปลง DC-DC หากอินพุตของระบบเป็น AC ขั้นตอนที่ 1 คือการแปลงเป็น DC นี้เรียกว่าการแก้ไข SMPS ที่มีอินพุต DC ไม่จำเป็นต้องมีขั้นตอนการแก้ไข SMPS รุ่นใหม่จำนวนมากจะใช้วงจร Power Factor Correction (PFC) แบบพิเศษ โดยทำตามคลื่นไซน์ของอินพุต AC เราสามารถสร้างกระแสอินพุตได้ และสัญญาณที่แก้ไขจะถูกกรองโดยตัวเก็บประจุอ่างเก็บน้ำอินพุตเพื่อผลิตแหล่งจ่ายอินพุต DC ที่ไม่มีการควบคุม แหล่งจ่ายไฟ DC ที่ไม่ได้รับการควบคุมจะมอบให้กับสวิตช์ความถี่สูง สำหรับความถี่ที่สูงขึ้นจำเป็นต้องมีส่วนประกอบที่มีระดับความจุและความเหนี่ยวนำมากขึ้น ใน MOSFET นี้อาจใช้เป็นวงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัสซึ่งจะมีแรงดันไฟฟ้าในขั้นตอนการดำเนินการลดลง ความถี่สวิตชิ่งสูงจะสลับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าระหว่างหลักของหม้อแปลงไฟฟ้า พัลส์ของไดรฟ์เป็นความถี่คงที่ตามปกติและรอบการทำงานที่แปรผัน เอาต์พุตของหม้อแปลงรองได้รับการแก้ไขและกรอง จากนั้นจะถูกส่งไปยังเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ การควบคุมเอาต์พุตเพื่อจัดหาแหล่งจ่าย Dc ที่เสถียรจะดำเนินการโดยบล็อกควบคุมหรือป้อนกลับ

SMPS ส่วนใหญ่ ระบบทำงานบนพื้นฐานการมอดูเลตความกว้างของพัลส์ความถี่คงที่ซึ่งระยะเวลาตรงเวลาของไดรฟ์ไปยังสวิตช์เปิด / ปิดจะแตกต่างกันไปตามวงจร สัญญาณความกว้างของพัลส์ที่ให้กับสวิตช์นั้นแปรผกผันกับเอาต์พุตของแรงดันไฟฟ้าขาออก ออสซิลเลเตอร์ถูกควบคุมโดยการป้อนกลับของแรงดันไฟฟ้าจากตัวควบคุมวงปิด โดยปกติจะทำได้โดยใช้หม้อแปลงพัลส์ขนาดเล็กหรือตัวแยกออปโปดังนั้นจึงเพิ่มจำนวนส่วนประกอบ ใน SMPS การไหลของกระแสเอาท์พุตขึ้นอยู่กับสัญญาณกำลังไฟฟ้าเข้าองค์ประกอบการจัดเก็บและโครงสร้างวงจรที่ใช้และรูปแบบที่ใช้ในการขับเคลื่อนองค์ประกอบการสลับ ด้วยการใช้ตัวกรอง LC รูปแบบของคลื่นสัญญาณขาออกจะถูกกรอง

ข้อดีของ SMPS:

• ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเนื่องจากทรานซิสเตอร์สวิตชิ่งกระจายพลังงานเพียงเล็กน้อย
• การสร้างความร้อนต่ำลงเนื่องจากประสิทธิภาพที่สูงขึ้น
• มีขนาดเล็กกว่า
• น้ำหนักเบา
• ข้อเสนอแนะฮาร์มอนิกที่ลดลงในแหล่งจ่ายไฟหลัก

การใช้งาน SMPS:

• คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล
• อุตสาหกรรมเครื่องมือกล
• ระบบรักษาความปลอดภัย

พร้อมกับ SMPS วงจรอื่นสำหรับการจัดหาที่มีการควบคุมและวัตถุประสงค์ในการสำรองข้อมูลจะกล่าวถึงด้านล่าง

Linear Power Supplies

แหล่งจ่ายไฟสำหรับโต๊ะทำงานพร้อมการสำรองข้อมูล

แหล่งจ่ายไฟสำหรับโต๊ะทำงานคือหน่วยจ่ายไฟ DC ซึ่งสามารถให้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่มีการควบคุมต่างกันซึ่งใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการทดสอบหรือแก้ไขปัญหา วงจรไฟฟ้าที่มีการควบคุมอย่างง่ายพร้อมแบตเตอรี่สำรองได้รับการออกแบบมาซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟสำหรับโต๊ะทำงานได้ ให้ 12 โวลต์, 9 โวลต์และ 5 โวลต์ที่ควบคุม DC ให้กับต้นแบบพลังงานในขณะทดสอบหรือแก้ไขปัญหา นอกจากนี้ยังมีแบตเตอรี่สำรองเพื่อให้ทำงานต่อไปได้หากไฟฟ้าดับ นอกจากนี้ยังมีไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่ต่ำเพื่อยืนยันสถานะแบตเตอรี่

ประกอบด้วยสามส่วนหลัก ๆ :

วงจรเรียงกระแสและหน่วยกรองซึ่งแปลงสัญญาณ AC เป็นสัญญาณ DC ที่มีการควบคุมโดยใช้การรวมกันของหม้อแปลงไดโอดและตัวเก็บประจุ

แบตเตอรี่ที่ใช้เป็นทางเลือกหนึ่งซึ่งสามารถชาร์จใหม่ระหว่างแหล่งจ่ายไฟหลักและใช้เป็นแหล่งพลังงานในกรณีที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟหลัก

ไฟแสดงสถานะการชาร์จแบตเตอรี่ซึ่งแสดงถึงการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่

หม้อแปลง 14-0-14, 500 mA, ไดโอดเรียงกระแส D1, D2 และรูปแบบตัวเก็บประจุแบบเรียบ C1 ส่วนแหล่งจ่ายไฟ . เมื่อมีแหล่งจ่ายไฟหลัก D3 จะเอนเอียงไปข้างหน้าและให้มากกว่า 14 โวลต์ DC เป็น IC1 ซึ่งจะให้ 12 โวลต์ที่มีการควบคุมซึ่งสามารถแตะจากเอาต์พุตได้ ในเวลาเดียวกัน IC2 ให้ 9 โวลต์ที่มีการควบคุมและ IC3 ควบคุม 5 โวลต์จากเอาต์พุต

ใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟ 12 โวลต์ 7.5 Ah เป็นแบตเตอรี่สำรอง เมื่อมีไฟเมนจะชาร์จผ่าน D3 และ R1 R1 จำกัด กระแสสำหรับการชาร์จ เพื่อป้องกันการชาร์จไฟเกินหากมีการเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟเป็นเวลานานและไม่ได้ใช้แบตเตอรี่โหมด Trickle charge จะปลอดภัย กระแสไฟชาร์จจะอยู่ที่ประมาณ 100-150 mA เมื่อไฟฟ้าดับ D3 อคติย้อนกลับและอคติไปข้างหน้า D4 และแบตเตอรี่จะรับภาระ แบตเตอรี่ของ UPS เป็นตัวเลือกที่ดีอย่างยิ่ง

ซีเนอร์ไดโอด ZD และทรานซิสเตอร์ PNP T1 เป็นตัวบ่งชี้แบตเตอรี่ต่ำ การจัดเรียงแบบนี้ใช้ในอินเวอร์เตอร์เพื่อระบุสถานะแบตเตอรี่ต่ำ เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่สูงกว่า 11 โวลต์ซีเนอร์จะดำเนินการและรักษาฐานของ T1 ให้สูงเพื่อให้แบตเตอรี่ยังคงดับอยู่ เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่า 11 โวลต์ Zener จะปิดและ T1 ไปข้างหน้าอคติ (ซีเนอร์ไดโอดดำเนินการเฉพาะเมื่อแรงดันไฟฟ้าผ่านสูงกว่า 1 โวลต์หรือสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดดังนั้นที่นี่ซีเนอร์ 10 โวลต์จะดำเนินการก็ต่อเมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 11 โวลต์) จากนั้นไฟ LED จะแสดงความจำเป็นในการชาร์จแบตเตอรี่ VR1 จะปรับจุดปิดที่ถูกต้องของ Zener ชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็มและวัดแรงดันไฟฟ้าขั้วหากสูงกว่า 12 โวลต์ให้ปรับที่ปัดน้ำฝนของ VR1 ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าที่ตำแหน่งตรงกลางและหมุนเล็กน้อยจนกระทั่ง LED ดับลง อย่าหันค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าไปจนสุด แบตเตอรี่ควรมีแรงดันไฟฟ้าเพียงพอเหนือ 12 โวลต์เสมอ (แบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มจะแสดงประมาณ 13.8 โวลต์) จากนั้น IC1 เท่านั้นที่ได้รับแรงดันไฟฟ้าอินพุตเพียงพอ

Self Switching Power Supply แผนภาพวงจรฟรี

ในแผนภาพวงจรนี้ให้วงจรแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมซึ่งแม้ว่าตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าคงที่ U1-LM7805 ไม่เพียง แต่ให้ตัวแปรเท่านั้น ปิดอัตโนมัติ คุณสมบัติ สิ่งนี้ทำได้โดยโพเทนชิออมิเตอร์ซึ่งเชื่อมต่อระหว่างเทอร์มินัลทั่วไปของ Regulator IC และกราวด์ สำหรับทุกๆ 100 โอห์มที่เพิ่มขึ้นในค่าในวงจรของความต้านทานของโพเทนชิออมิเตอร์ RV1 แรงดันเอาต์พุตจะเพิ่มขึ้น 1 โวลต์ ดังนั้นเอาต์พุตจึงแตกต่างกันไปตั้งแต่ 3.7V ถึง 8.7V (โดยคำนึงถึงการลดลง 1.3 โวลต์ในไดโอด D7 และ D8)

เมื่อไม่มีการเชื่อมต่อโหลดข้ามขั้วเอาต์พุตดังนั้นแหล่งจ่ายก็จะปิดตัวเอง สิ่งนี้ทำได้ด้วยความช่วยเหลือของทรานซิสเตอร์ Q1 และ Q2 ไดโอด D7 และ D8 และตัวเก็บประจุ C2 เมื่อเชื่อมต่อโหลดที่เอาต์พุตอาจเกิดการตกคร่อมไดโอด D7 และ D8 (ประมาณ 1.3V) เพียงพอสำหรับทรานซิสเตอร์ Q2 และ Q1 ในการดำเนินการ เป็นผลให้รีเลย์ได้รับพลังงานและยังคงอยู่ในสถานะนั้นตราบเท่าที่โหลดยังคงเชื่อมต่ออยู่ ในเวลาเดียวกันตัวเก็บประจุ C2 จะถูกชาร์จที่ศักย์ประมาณ 7-8 โวลต์ผ่านทรานซิสเตอร์ Q2 แต่เมื่อตัดการเชื่อมต่อโหลด (หลอดไฟที่อยู่ในซีรีส์ S2) ทรานซิสเตอร์ Q2 จะถูกตัดออก อย่างไรก็ตามตัวเก็บประจุ C2 ยังคงชาร์จอยู่และจะเริ่มปล่อยผ่านฐานของทรานซิสเตอร์ Q1 หลังจากเวลาผ่านไประยะหนึ่ง (ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะถูกกำหนดโดยค่า C2) รีเลย์ RL1 จะถูกยกเลิกการจ่ายพลังงานซึ่งจะปิดอินพุตไฟไปยังหลักของหม้อแปลง TR1 หากต้องการเปิดเครื่องอีกครั้งควรกดสวิตช์ S1 ปุ่มกดชั่วขณะ ความล่าช้าในการปิดแหล่งจ่ายไฟจะแปรผันตรงกับค่าตัวเก็บประจุ

มีการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าสำรอง 12V-0V, 250mA อย่างไรก็ตามยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามความต้องการของผู้ใช้ (สูงสุด 30V และพิกัดกระแส 1 แอมแปร์) สำหรับการวาดกระแสมากกว่า 300mA IC ควบคุมจะต้องติดตั้งแผ่นระบายความร้อนขนาดเล็กบนฉนวนไมกา เมื่อแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิของหม้อแปลงเพิ่มขึ้นเกิน 12 โวลต์ (RMS) โพเทนชิออมิเตอร์ RV1 ต้องได้รับการปรับขนาดใหม่ นอกจากนี้ควรกำหนดระดับแรงดันไฟฟ้าของรีเลย์ไว้ล่วงหน้า

แหล่งจ่ายไฟแบบแปรผันโดยใช้ LM338

มักจะต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC เพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ในขณะที่บางรุ่นต้องการแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม แต่ก็มีแอปพลิเคชั่นมากมายที่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าขาออกแตกต่างกันไป แหล่งจ่ายไฟแบบแปรผันคือตัวที่เราสามารถปรับแรงดันไฟฟ้าขาออกได้ตามความต้องการ แหล่งจ่ายไฟแบบแปรผันสามารถใช้ได้ในหลาย ๆ แอพพลิเคชั่นเช่นการใช้แรงดันไฟฟ้าแปรผันกับมอเตอร์กระแสตรงการใช้แรงดันไฟฟ้าแปรผันกับตัวแปลง DC-DC แรงดันสูงเพื่อปรับอัตราขยาย ฯลฯ ส่วนใหญ่จะใช้ใน ทดสอบโครงการอิเล็กทรอนิกส์ .

ส่วนประกอบหลักในแหล่งจ่ายไฟแบบแปรผันคือตัวควบคุมที่สามารถปรับเอาต์พุตได้โดยใช้วิธีการใด ๆ เช่นตัวต้านทานตัวแปร ไอซี Regulator เช่น LM317 ให้แรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้ตั้งแต่ 1.25 ถึง 30V อีกวิธีหนึ่งคือการใช้ LM33 IC

ต่อไปนี้จะใช้วงจรจ่ายไฟแบบแปรผันอย่างง่ายโดยใช้ LM33 ซึ่งเป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสูง

LM 338 เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสูงที่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าเกิน 5 แอมแปร์ให้กับโหลด แรงดันไฟฟ้าขาออกจากตัวควบคุมสามารถปรับได้ตั้งแต่ 1.2 โวลต์ถึง 30 โวลต์ ต้องใช้ตัวต้านทานภายนอกเพียงสองตัวเพื่อตั้งค่าแรงดันขาออก LM 338 เป็นของตระกูล LM 138 ซึ่งมีให้ในแพ็คเกจ 3 เทอร์มินัล สามารถใช้ในแอพพลิเคชั่นต่างๆเช่นแหล่งจ่ายไฟที่ปรับได้ตัวควบคุมกระแสคงที่เครื่องชาร์จแบตเตอรี่เป็นต้นแหล่งจ่ายไฟกระแสสูงเป็นสิ่งสำคัญในการทดสอบวงจรขยายกำลังสูงในระหว่างการแก้ไขปัญหาหรือการซ่อมบำรุง สิ่งนี้ช่วยให้สามารถใช้แหล่งจ่ายไฟกับโหลดชั่วคราวสูงและความเร็วเริ่มต้นภายใต้สภาวะโหลดเต็มที่ การป้องกันโหลดเกินยังคงทำงานได้แม้ว่าขาปรับจะถูกตัดการเชื่อมต่อโดยไม่ได้ตั้งใจ

คำอธิบายวงจร

วงจรพื้นฐานประกอบด้วยส่วนต่างๆดังต่อไปนี้:

1. ขั้นตอนลง Transformer เพื่อทำให้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับลดลง 230V
2. โมดูลวงจรเรียงกระแสเพื่อแก้ไขสัญญาณ AC
3. ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์แบบเรียบเพื่อกรองสัญญาณ dc และลบระลอกคลื่น ac
4. LM338
5. ตัวต้านทานตัวแปร

การทำงานของวงจร

แหล่งจ่ายไฟแบบแปรผันโดยใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าบวก LM338 แสดงอยู่ด้านล่าง กำลังไฟฟ้ามาจากหม้อแปลงไฟฟ้าแบบ step down ขนาด 0-30 โวลต์ 5 แอมแปร์ โมดูลวงจรเรียงกระแส 10 แอมป์จะแก้ไข AC โวลต์ต่ำเป็น DC ซึ่งทำให้ไม่มีการกระเพื่อมโดยตัวเก็บประจุแบบเรียบ C1 Capacitor C2 และ C3 ช่วยเพิ่มการตอบสนองชั่วคราว สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าขาออกผ่าน Pot VR1 ไปยังแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการได้ตั้งแต่ 1.2 โวลต์ถึง 28 โวลต์ D1 ป้องกัน C4 และ D2 ป้องกัน C3 เมื่อปิดเครื่อง Regulator ต้องการตัวระบายความร้อน

Vout = 1.2V (1+ VR1 / R1) + I AdjVR1