دانلود نمودار منبع تغذیه آزمایشگاهی قدرتمند. منبع تغذیه آزمایشگاهی: کلاس کارشناسی ارشد در مورد نحوه ساخت یک دستگاه ساده با دستان خود

به طور کلی، هر واحد منبع تغذیه (PSU) دستگاهی است که در صورت اتصال به شبکه برقولتاژ و جریان لازم برای استفاده بیشتر را تولید می کند.

اغلب، چنین دستگاه هایی جریان متناوب از شبکه برق عمومی (~220 ولت، فرکانس 50 هرتز) را به جریان مستقیم تبدیل می کنند.

تمام منابع تغذیه را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

• ترانسفورماتور (خطی)؛
• ضربان دار

به نوبه خود، بلوک های ترانسفورماتور می توانند:

• تثبیت شده؛
• ناپایدار

یک منبع ناپایدار ساده ترین دستگاه است که شامل موارد زیر است:

• ترانسفورماتور کاهنده با سیم پیچ اولیه که برای ولتاژ شبکه طراحی شده است.
• یکسو کننده تمام موج که با کمک آن ولتاژ جریان متناوب به مستقیم (تپشدار) تبدیل می شود.
• خازن با ظرفیت بالا که امواج را صاف می کند.

در چنین منابع تغذیه، مقادیر اسمی پارامترهای خروجی (ولتاژ، جریان) فقط در مقادیر نرمال پارامترهای الکتریکی ورودی و جریان مصرف شده توسط بار ارائه می شود. آنها برای کار با دستگاه های مجهز به تثبیت کننده های خود استفاده می شوند.

منابع تغذیه تثبیت شده سطح ولتاژ خروجی ثابتی دارند. علاوه بر این، حتی با انحراف قابل توجهی از ولتاژ نامی شبکه، ثابت می ماند.

در منابع تغذیه سوئیچینگ، ولتاژ متناوب یکسو می شود و سپس به پالس های مستطیلی با فرکانس بالا با یک چرخه کاری معین تبدیل می شود. ثبات در آنها با استفاده از منفی تضمین می شود بازخورد، که می تواند با استفاده از جداسازی گالوانیکی از مدار تغذیه (ترانسفورماتور) یا با اعمال پالس به یک فیلتر فرکانس پایین سازماندهی شود.

بسته به نوسانات در سیگنال فیدبک، چرخه وظیفه پالس های خروجی تنظیم می شود و در نتیجه پایداری ولتاژ خروجی حفظ می شود.

برای هر دستگاه الکترونیکی یا رادیویی، توسعه دهندگان بهینه ترین نوع منبع تغذیه را انتخاب می کنند. بنابراین، برای مثال، برای کار با دستگاه هایی که با حداکثر جریان بار کار می کنند:

• تا منبع تغذیه خطی 5 آمپر استفاده می شود.
• بیش از 5 آمپر از منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده کنید.

هنگام مقایسه منابع تغذیه با ویژگی های خروجی مشابه، لازم است به مزایای دستگاه های سوئیچینگ توجه شود که از جمله مهم ترین آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. نسبت بالا اقدام مفید(بازده)، در برخی موارد به 98٪ می رسد.
2. وزن سبک که با کاهش اندازه ترانسفورماتورها در هنگام استفاده از جریان های فرکانس بالا همراه است.
3. طیف گسترده ای از ولتاژ و فرکانس منبع تغذیه.
4. دسترسی مقدار زیادعناصر امنیتی داخلی و غیره

یک عیب قابل توجه منابع تغذیه سوئیچینگ این است که همه آنها منابع تداخل فرکانس بالا هستند و برای سرکوب آنها به اقدامات حفاظتی خاصی نیاز دارند.

هر دو نوع واحد در طیف گسترده ای در بازار تجهیزات رادیویی الکترونیکی داخلی (REA) ارائه می شوند. در عین حال، منابع تغذیه جهانی بسیار محبوب هستند که محل کار کارکنان شرکت های متخصص در تولید یا تعمیر تجهیزات الکترونیکی را تجهیز می کنند. هر آماتور رادیویی آنها را دارد.

منبع تغذیه جهانی

منبع تغذیه جهانی یک منبع تغذیه قابل اعتماد با پارامترهای خروجی پایدار و ذخیره توان دو برابر است. به طور کلی، پانل جلویی آن باید شامل موارد زیر باشد:

1. اشاره گر و اعداد ابزار اندازه گیری(ولت متر، آمپر متر). در همان زمان: سوئیچ ارزیابی تغییرات دینامیکی در پارامترهای کنترل شده را امکان پذیر می کند. دیجیتال به شما این امکان را می دهد که ویژگی های خروجی منبع تغذیه را با دقت بالا کنترل کنید.

2. کنترل هایی که به کمک آنها پارامترهای خروجی در حالت های "خشن" و "خوب" تنظیم می شوند، نشانگر حالت عملکرد، سوئیچ ضامن یا کلید کلید برای منبع تغذیه.

توسعه و تولید یک منبع تغذیه جهانی که همانطور که می گویند "برای همه موارد" مناسب باشد، از نظر تئوری ممکن است، اما عملا غیر عملی است. چنین دستگاهی از نظر اندازه و وزن بسیار زیاد خواهد بود و هزینه آن از تمام محدودیت های قابل قبول فراتر خواهد رفت.

بنابراین، منابع ولتاژ ثانویه جهانی مدرن بر اساس توان، مقدار نامی ولتاژ خروجی و تعداد خروجی های ولتاژ تغذیه طبقه بندی می شوند. بر اساس این درجه بندی ها، دستگاه لازم انتخاب می شود.

با توجه به ولتاژ خروجی نامی، منابع تغذیه جهانی عبارتند از:

• ولتاژ پایین تا 100 ولت؛
• ولتاژ متوسط ​​تا 1000 ولت؛
• ولتاژ بالای 1000 ولت

بر اساس توان خروجی به دو دسته تقسیم می شوند:

• ریز توان، توان خروجی آن از 1 وات تجاوز نمی کند.
• توان کم از 1 تا 10 وات؛
• توان متوسط ​​10 ... 100 وات;
• افزایش (از 100 به 1000 وات) و قدرت بالا (بیش از 1000 وات).

در این مورد، منابع تغذیه جهانی می توانند تک یا چند کاناله باشند، یعنی یک یا چند ولتاژ تغذیه را ارائه دهند.

منبع تغذیه قابل تنظیم.

یکی از ساده ترین منابع تغذیه جهانی تنظیم شده است. به عنوان مثال، برای شروع آماتورهای رادیویی، چنین دستگاهی می تواند منبع تغذیه با جریان بار چند آمپر باشد و اجازه می دهد ولتاژ خروجی در محدوده 1 تا 36 ولت تنظیم شود.

شما می توانید نه تنها یک دستگاه رادیویی یا یک موتور الکتریکی، بلکه یک باتری ماشین را نیز برای شارژ به آن متصل کنید.

در هسته نمودار الکتریکیچنین منبع تغذیه حاوی یک ترانسفورماتور قدرت قدرتمند است و در خروجی یک ترانزیستور قدرتمند نصب شده روی یک هیت سینک وجود دارد. ترانزیستور توسط یک میکرو مدار خاص کنترل می شود. امواج فرکانس پایین موجود و نویز فرکانس بالا توسط خازن های الکترولیتی با ظرفیت بالا صاف می شوند.

منبع تغذیه آزمایشگاهی

منبع تغذیه آزمایشگاهی چیزی بیش از یک منبع تغذیه جهانی با کیفیت بالا با ویژگی های استاندارد و پایدار حرارتی نیست. این دستگاه‌ها در هر شرکتی که تجهیزات الکترونیکی را توسعه، تولید یا تعمیر و/یا تعمیر می‌کند، موجود است.

آنها در طول تست و/یا کالیبراسیون ابزارهای مختلف استفاده می شوند. علاوه بر این، در مواردی که نیاز به تامین ولتاژ و جریان به یک دستگاه رادیویی با دقت بالا باشد، ضروری هستند.

به عنوان یک قاعده، منابع تغذیه آزمایشگاهی مجهز به انواع دستگاه های حفاظتی (اضافه بار، حفاظت از اتصال کوتاه و غیره) و کنترل هایی برای تنظیم پارامترهای خروجی (ولتاژ و جریان) هستند.

واحدهای آزمایشگاهی همچنین مجهز به ورودی‌های ویژه برای تامین سیگنال‌های مدوله‌کننده هستند که به کاربر اجازه می‌دهد ولتاژ و جریان خروجی با شکل دلخواه تولید کند.

منبع تغذیه آزمایشگاهی تولید شده تجاری می تواند خطی یا سوئیچینگ باشد.

خطی.

منابع تغذیه آزمایشگاهی خطی بر اساس ترانسفورماتورهای بزرگ با فرکانس پایین ساخته می شوند که ولتاژ شبکه را ~ 220 ولت با فرکانس 50 هرتز به مقدار مشخصی کاهش می دهد. فرکانس AC بدون تغییر باقی می ماند. سپس ولتاژ سینوسی اصلاح می شود، توسط فیلترهای خازنی صاف می شود و توسط یک تثبیت کننده نیمه هادی خطی به یک مقدار معین می رسد.

دستگاه هایی که بر اساس این اصل کار می کنند ولتاژ خروجی مورد نیاز را با دقت بالایی فراهم می کنند. پایدار و بدون ضربان است. با این حال، آنها یک سری معایب دارند:

• ابعاد و وزن کلی بزرگ که می تواند بیش از 20 کیلوگرم باشد. به همین دلیل، قدرت بار چنین منابع تغذیه به ندرت از 200 وات تجاوز می کند.
• راندمان کم (بیش از 60٪) که به دلیل اصل عملکرد یک تثبیت کننده خطی است که در آن تمام ولتاژ اضافی به گرما تبدیل می شود.
• وجود تداخل فرکانس بالا که از شبکه ~220 ولت، 50 هرتز نفوذ می کند، که برای از بین بردن آن فیلتر شبکه مورد نیاز است.
• MTBF نسبتا کوتاه ناشی از پیری خازن های الکترولیتی.

نبض.

عملکرد پاورهای آزمایشگاهی پالسی بر اساس اصل شارژ خازن های صاف کننده با جریان پالسی است. در لحظه اتصال / قطع عنصر القایی تشکیل می شود. سوئیچینگ تحت تأثیر ترانزیستورهای بهینه شده خاص رخ می دهد و ولتاژ خروجی با تغییر عمق مدولاسیون عرض پالس (PWM) تنظیم می شود.

مزایای اصلی منابع آزمایشگاهی پالسی توسط موارد زیر ارائه می شود:

• به آرامی عمق PWM را تغییر می دهد، که به نوبه خود به شما امکان می دهد مقداری انرژی را به خازن های صاف کننده پمپ کنید که متناسب با مصرف برق بار منبع تغذیه است. در این حالت، بازده منبع تغذیه می تواند به 90 درصد یا بیشتر برسد.
• جزء فرکانس بالا، که استفاده از خازن های صاف کننده با ظرفیت بسیار کم را ممکن می کند.

به همین دلیل ابعاد کلی کیس کوچک است. علاوه بر این، به دلیل راندمان بالاتر، تولید گرما به طور قابل توجهی کاهش یافته و بهبود می یابد رژیم دماعملکرد منبع تغذیه

معایب قابل توجه واحدهای آزمایشگاهی پالسی که تا حدودی استفاده از آنها را محدود می کند عبارتند از:

• پالس های فرکانس بالا در خروجی که فیلتر کردن آنها بسیار دشوار است.
• تداخل فرکانس رادیویی و هارمونیک های آن ناشی از پالس های جریان دوره ای

هنگام کار با مدارهای فرکانس رادیویی، منابع تغذیه سوئیچینگ باید در حداکثر فاصله از آنها قرار داشته باشند یا از راه حل های مدار ترانسفورماتور استفاده کنند.

پارامتر فنی اصلی منابع آزمایشگاهی انرژی الکتریکی توان است. در اینجا تقسیم بندی زیر است:

• استاندارد، قدرت تا 700 وات. حداکثر وزن آنها از 15 کیلوگرم تجاوز نمی کند.
• قدرت بالا.

نسخه های استاندارد می توانند ترانسفورماتور یا پالس باشند. آنها برای کار با ولتاژهایی در محدوده 15 تا 150 ولت طراحی شده اند. در این مورد، حداکثر جریان به حدود 25 A محدود می شود. به عنوان یک قاعده، آنها از یک تا سه کانال دارند که دو تای آنها قابل تنظیم هستند.

© 2012-2020 کلیه حقوق محفوظ است.

مطالب ارائه شده در سایت فقط برای اهداف اطلاعاتی است و نمی توان از آنها به عنوان دستورالعمل یا اسناد نظارتی استفاده کرد.

برای آماتورهای رادیویی و به طور کلی انسان مدرن، یک چیز ضروری در خانه یک منبع تغذیه (PSU) است، زیرا عملکرد بسیار مفیدی دارد - تنظیم ولتاژ و جریان.

در عین حال، تعداد کمی از مردم می دانند که ساخت چنین دستگاهی با دقت و دانش الکترونیک رادیویی با دستان خود کاملاً امکان پذیر است. برای هر آماتور رادیویی که دوست دارد با وسایل الکترونیکی در خانه سرهم کند، منابع تغذیه آزمایشگاهی خانگی به او این امکان را می دهد که سرگرمی خود را بدون محدودیت تمرین کند. مقاله ما به شما می گوید که چگونه با دستان خود یک منبع تغذیه قابل تنظیم بسازید.

چه چیزی میخواهید بدانید

منبع تغذیه با تنظیم جریان و ولتاژ یکی از موارد ضروری در یک خانه مدرن است. این دستگاه به لطف دستگاه مخصوص خود می تواند ولتاژ و جریان موجود در شبکه را به سطحی تبدیل کند که یک دستگاه الکترونیکی خاص می تواند مصرف کند. در اینجا یک طرح تقریبی کار وجود دارد که طبق آن می توانید چنین وسیله ای را با دستان خود بسازید.

اما خرید منابع تغذیه آماده برای نیازهای خاص بسیار گران است. بنابراین، امروزه اغلب مبدل های ولتاژ و جریان با دست ساخته می شوند.

توجه داشته باشید! منابع تغذیه آزمایشگاهی خانگی می توانند ابعاد، درجه بندی توان و سایر مشخصات متفاوتی داشته باشند. همه چیز بستگی به نوع مبدلی دارد که به چه منظوری نیاز دارید.

حرفه ای ها به راحتی می توانند یک منبع تغذیه قدرتمند بسازند، در حالی که مبتدیان و آماتورها می توانند با یک نوع ساده از دستگاه شروع کنند. در این مورد، بسته به پیچیدگی، می توان از یک طرح بسیار متفاوت استفاده کرد.

چه چیزی را در نظر بگیرید

منبع تغذیه تنظیم شده یک مبدل جهانی است که می تواند برای اتصال هر گونه تجهیزات خانگی یا محاسباتی استفاده شود. بدون آن، هیچ یک از لوازم خانگی نمی تواند به طور عادی کار کند.
چنین واحد منبع تغذیه از اجزای زیر تشکیل شده است:

• تبدیل کننده؛
• مبدل؛
• نشانگر (ولت متر و آمپر متر).
• ترانزیستورها و سایر قطعات لازم برای ایجاد یک شبکه الکتریکی با کیفیت بالا.

نمودار بالا تمام اجزای دستگاه را نشان می دهد.
بعلاوه، این نوعمنبع تغذیه باید محافظ جریان زیاد و کم باشد. در غیر این صورت، هر وضعیت غیر طبیعی ممکن است به این واقعیت منجر شود که مبدل و متصل به آن است لوازم الکتریکیفقط می سوزد این نتیجه همچنین می تواند ناشی از لحیم کاری نامناسب اجزای برد، اتصال یا نصب نادرست باشد.
اگر مبتدی هستید، برای اینکه یک نوع منبع تغذیه قابل تنظیم با دستان خود بسازید، بهتر است یک گزینه مونتاژ ساده را انتخاب کنید. یکی از انواع ساده مبدل، منبع تغذیه 0-15 ولت است. دارای حفاظت در برابر جریان اضافی در بار متصل است. نمودار مونتاژ آن در زیر قرار دارد.

نمودار مونتاژ ساده

این، به اصطلاح، یک نوع مونتاژ جهانی است. درک نمودار در اینجا برای هر کسی که حداقل یک بار آهن لحیم کاری را در دست گرفته است، آسان است. از مزایای این طرح می توان به نکات زیر اشاره کرد:

• این شامل قطعات ساده و مقرون به صرفه است که می توان آنها را در بازار رادیو یا در فروشگاه های تخصصی الکترونیک رادیویی یافت.
• نوع ساده مونتاژ و پیکربندی بیشتر؛
• در اینجا حد پایین ولتاژ 0.05 ولت است.
• حفاظت دو برد برای نشانگر جریان (در 0.05 و 1A)؛
• محدوده وسیع برای ولتاژ خروجی؛
• پایداری بالا در عملکرد مبدل.

پل دیودی

در این شرایط، ترانسفورماتور ولتاژی را 3 ولت بالاتر از حداکثر ولتاژ خروجی مورد نیاز ارائه می دهد. از این نتیجه می شود که یک منبع تغذیه با قابلیت تنظیم ولتاژ تا 20 ولت به ترانسفورماتور حداقل 23 ولت نیاز دارد.

توجه داشته باشید! پل دیودی باید بر اساس حداکثر جریان انتخاب شود که توسط حفاظت موجود محدود می شود.

یک خازن فیلتر 4700 µF به تجهیزات حساس به نویز منبع تغذیه اجازه می دهد تا از نویز پس زمینه جلوگیری کنند. برای انجام این کار، به یک تثبیت کننده جبران با ضریب سرکوب برای امواج بیش از 1000 نیاز دارید.
اکنون که جنبه های اساسی مونتاژ را درک کرده ایم، باید به الزامات توجه کنیم.

الزامات دستگاه

برای ایجاد یک منبع تغذیه ساده، اما در عین حال با کیفیت و قدرتمند با قابلیت تنظیم ولتاژ و جریان با دستان خود، باید بدانید که چه الزاماتی برای این نوع مبدل وجود دارد.
این الزامات فنی به شرح زیر است:

• خروجی تثبیت شده قابل تنظیم برای 3-24 ولت. در این مورد، بار فعلی باید حداقل 2 A باشد.
• خروجی 12/24 ولتی تنظیم نشده، بار جریان زیادی را در نظر می گیرد.

برای برآورده کردن اولین نیاز، باید از یک تثبیت کننده یکپارچه استفاده کنید. در مورد دوم، خروجی باید پس از پل دیود ساخته شود، به اصطلاح، با دور زدن تثبیت کننده.

بیایید شروع به مونتاژ کنیم

ترانسفورماتور TS-150-1

پس از تعیین الزاماتی که منبع تغذیه دائمی تنظیم شده شما باید برآورده شود و مدار مناسب انتخاب شد، می توانید خود مونتاژ را شروع کنید. اما اول از همه، بیایید قطعات مورد نیاز خود را ذخیره کنیم.
برای مونتاژ شما نیاز دارید:

• ترانسفورماتور قدرتمند به عنوان مثال، TS-150-1. این می تواند ولتاژهای 12 و 24 ولت را ارائه دهد.
• خازن می توانید از مدل 10000 µF 50 V استفاده کنید.
• تراشه برای تثبیت کننده؛
• تسمه بندی؛
• جزئیات مدار (در مورد ما، مدار نشان داده شده در بالا).

پس از این، طبق نمودار، ما یک منبع تغذیه قابل تنظیم را با دستان خود مطابق با تمام توصیه ها جمع می کنیم. توالی اقدامات باید رعایت شود.

منبع تغذیه آماده

برای مونتاژ منبع تغذیه از قطعات زیر استفاده می شود:

• ترانزیستورهای ژرمانیومی (بیشتر). اگر می خواهید آنها را با عناصر سیلیکونی مدرن تر جایگزین کنید، MP37 پایین قطعا باید ژرمانیوم باقی بماند. ترانزیستورهای MP36، MP37، MP38 در اینجا استفاده می شوند.
• یک واحد محدود کننده جریان روی ترانزیستور مونتاژ می شود. نظارت بر افت ولتاژ در مقاومت را فراهم می کند.
• دیود زنر D814. تنظیم حداکثر ولتاژ خروجی را تعیین می کند. نیمی از ولتاژ خروجی را جذب می کند.

توجه داشته باشید! از آنجایی که دیود زنر D814 دقیقاً نیمی از ولتاژ خروجی را می گیرد، باید برای ایجاد ولتاژ خروجی 0-25 ولت تقریباً 13 ولت انتخاب شود.

• حد پایین در منبع تغذیه مونتاژ شده دارای نشانگر ولتاژ تنها 0.05 ولت است. این نشانگر برای مدارهای مونتاژ مبدل پیچیده تر نادر است.
• نشانگرهای شماره گیری نشانگرهای جریان و ولتاژ را نشان می دهند.

قطعات مونتاژ

برای قرار دادن تمام قطعات، شما باید یک مورد فولادی را انتخاب کنید. این می تواند از ترانسفورماتور و برد منبع تغذیه محافظت کند. در نتیجه، از موقعیت های مختلف تداخل برای تجهیزات حساس جلوگیری می کنید.

مبدل به دست آمده را می توان با خیال راحت برای برق رسانی به تجهیزات خانگی و همچنین آزمایشات و آزمایشات انجام شده در آزمایشگاه خانگی استفاده کرد. همچنین از چنین دستگاهی می توان برای ارزیابی عملکرد یک ژنراتور خودرو استفاده کرد.

نتیجه

با استفاده از مدارهای ساده برای مونتاژ یک منبع تغذیه تنظیم شده، می توانید دست خود را در دست بگیرید و در آینده مدل های پیچیده تری را با دستان خود بسازید. شما نباید کار کمرشکن را انجام دهید، زیرا در نهایت ممکن است به نتیجه مطلوب نرسید و مبدل خانگی بی اثر عمل کند، که می تواند بر روی خود دستگاه و عملکرد تجهیزات الکتریکی متصل به آن تأثیر منفی بگذارد.
اگر همه چیز به درستی انجام شود، در پایان یک منبع تغذیه عالی با تنظیم ولتاژ برای آزمایشگاه خانگی یا سایر موقعیت های روزمره دریافت خواهید کرد.

انتخاب سنسور حرکت خیابان برای روشن کردن چراغ ها

معرفی مختصر

بازار منبع تغذیه آزمایشگاهی سری های زیادی را از تولید کنندگان مختلف ارائه می دهد. برخی از مدل ها با قیمت پایین، برخی دیگر با پانل جلویی چشمگیر و برخی دیگر با عملکردهای متنوع، جذابیت دارند. بنابراین، انتخاب صحیح چنین دستگاه مشترکی به یک کار دشوار تبدیل می شود. در عین حال، مقایسه دقیق ویژگی ها و قابلیت های مدل های تولید کنندگان مختلف ممکن است به سوال اصلی پاسخ ندهد: کدام منبع تغذیه آزمایشگاهی را برای وظایف خود انتخاب کنم؟

در این مقاله با تکیه بر تجربه کاری خود، در مورد معیارهای ساده برای انتخاب منبع تغذیه آزمایشگاهی بهینه، انواع، تفاوت ها و مزایای آنها صحبت خواهیم کرد. پس از این، چندین کار معمولی را بررسی می کنیم و برای هر یک از آنها مدل های منبع تغذیه ارائه می دهیم که با انتخاب آنها می توانید به طور موثر کار کنید و در هزینه، زمان و اعصاب خود صرفه جویی کنید.

انواع پاور آزمایشگاهی

ابتدا به اسامی موجود نگاه می کنیم. تفاوت بین منبع تغذیه آزمایشگاهی و منبع تغذیه ساده چیست؟ یا تفاوت بین منبع تغذیه و منبع تغذیه چیست؟ در اینجا تعاریف ساده وجود دارد:

1. منبع تغذیه آزمایشگاهیدستگاهی نامیده می شود که برای تولید ولتاژ یا جریان قابل تنظیم از طریق یک یا چند کانال طراحی شده است. منبع تغذیه آزمایشگاهی شامل نمایشگر، کنترل ها، محافظت در برابر سوء استفاده و عملکردهای مفید اضافی است. تمام مطالب این صفحه به چنین دستگاه هایی اختصاص داده شده است.
2. منبع تغذیه آزمایشگاهی- این همان منبع تغذیه آزمایشگاهی است.
3. ساده منبع تغذیهدستگاه الکترونیکی نامیده می شود که برای تولید یک ولتاژ از پیش تعیین شده از طریق یک یا چند کانال طراحی شده است. منبع تغذیه، به عنوان یک قاعده، نمایشگر یا دکمه های کنترلی ندارد. یک مثال معمولی منبع تغذیه کامپیوتر چند صد وات است.
4. منابع تغذیهدو نوع وجود دارد: منبع تغذیه اولیه و منبع تغذیه ثانویه. منابع برق اولیه انرژی غیر الکتریکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. نمونه هایی از منابع اولیه: باتری الکتریکی، باتری خورشیدی، مولد باد و دیگران. منابع برق ثانویه یک نوع انرژی الکتریکی را به دیگری تبدیل می کنند تا پارامترهای لازم ولتاژ، جریان، فرکانس، ریپل و غیره را فراهم کنند. نمونه هایی از منابع برق ثانویه: ترانسفورماتور، مبدل AC/DC (به عنوان مثال منبع تغذیه کامپیوتر)، مبدل DC/DC، تثبیت کننده ولتاژ و غیره. ضمناً منبع تغذیه آزمایشگاهی یکی از انواع منبع تغذیه ثانویه است.

اکنون به تفصیل در مورد انواع و ویژگی های اصلی منابع تغذیه آزمایشگاهی صحبت خواهیم کرد:
1. با توجه به اصل عملیات: خطی یا پالسی.
2. محدوده ولتاژ و جریان: ثابت یا با محدودیت قدرت خودکار.
3. تعداد کانال ها: تک کاناله یا چند کاناله.
4. جداسازی کانال: با کانال های گالوانیکی ایزوله یا با کانال های غیر ایزوله.
5. با قدرت: استاندارد یا قدرت بالا.
6. در دسترس بودن حفاظت: از اضافه ولتاژ، جریان بیش از حد، گرمای بیش از حد و غیره.
7. شکل موج خروجی: ولتاژ و جریان ثابت یا ولتاژ و جریان متناوب.
8. گزینه های کنترل: فقط کنترل دستی یا کنترل دستی به علاوه نرم افزار.
9. توابع اضافی: جبران افت ولتاژ در سیم های اتصال، مولتی متر دقیق داخلی، تغییر خروجی با توجه به لیستی از مقادیر مشخص شده، فعال کردن خروجی توسط تایمر، شبیه سازی باتری با مقاومت داخلی معین، بار الکترونیکی داخلی و موارد دیگر.
10. قابلیت اطمینان: کیفیت پایه المان، طراحی متفکرانه، دقت کنترل نهایی.

بیایید به هر یک از این ویژگی ها با جزئیات بیشتری نگاه کنیم، زیرا همه آنها برای انتخاب صحیح و آگاهانه منبع تغذیه آزمایشگاهی مهم هستند.

اصل عملیات: خطی و پالسی

منبع تغذیه خطی(همچنین منبع تغذیه ترانسفورماتور نامیده می شود) بر اساس یک ترانسفورماتور بزرگ با فرکانس پایین ساخته شده است که ولتاژ ورودی 220 ولت، 50 هرتز را به چند ده ولت با فرکانس 50 هرتز کاهش می دهد. پس از این، ولتاژ سینوسی کاهش یافته با استفاده از یک پل دیودی اصلاح می شود، توسط گروهی از خازن ها صاف می شود و توسط یک تثبیت کننده ترانزیستور خطی تا یک سطح مشخص کاهش می یابد. مزیت این اصل عملیاتی عدم وجود عناصر سوئیچینگ فرکانس بالا است. ولتاژ خروجی منبع تغذیه خطی دقیق، پایدار و بدون امواج فرکانس بالا است. این عکس ساختار داخلی منبع تغذیه آزمایشگاهی خطی ITECH IT6833 را نشان می دهد که با اعداد ترانسفورماتور اصلی (1) و خازن های صاف کننده (2) مشخص شده است.

عناصر اصلی منبع تغذیه آزمایشگاهی خطی IT6833 با حداکثر. قدرت 216 وات

2 - گروه خازن های صاف کننده.

با این حال، منبع تغذیه خطی دارای معایب بسیاری است. اصلی ترین تلفات انرژی روی تثبیت کننده ترانزیستور است که تمام ولتاژ اضافی را که از مدار یکسوسازی به آن وارد می شود به گرما تبدیل می کند. به عنوان مثال، اگر ولتاژ خروجی منبع تغذیه روی 5 ولت تنظیم شده باشد و ولتاژ اصلاح شده سیم پیچ ثانویه 25 ولت باشد، تثبیت کننده ترانزیستور 4 برابر بیشتر از آنچه به بار عرضه می شود، تلف می کند. یعنی یک منبع تغذیه خطی دارای ضریب عملکرد (بازده) پایینی است که معمولاً کمتر از 60٪ است. در نتیجه راندمان کم، قدرت مفید کم و افزایش وزن را دریافت می کنیم. برای بهبود وضعیت، در دستگاه های واقعی از چندین سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور استفاده می شود، اما این هنوز مشکل راندمان پایین را به طور کامل حل نمی کند.

بنابراین، منبع تغذیه آزمایشگاهی خطی تولید شده به صورت تجاری، توان بار تا 200 وات را با وزن دستگاه 5 تا 10 کیلوگرم فراهم می کند. دو مشکل دیگر وجود دارد که کمتر در مورد آنها صحبت می شود. اگرچه منبع تغذیه خطی خود تداخل فرکانس بالا ایجاد نمی کند، اما همچنان می تواند به راحتی از منبع تغذیه 220 ولت از طریق کوپلینگ خازنی سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانسفورماتور اصلی نفوذ کند. در مدل های گران قیمت، از راه حل های طراحی برای مقابله با این اثر استفاده می شود، به عنوان مثال، فیلترهای فریت، اما تداخل منبع تغذیه همچنان می تواند در خروجی دستگاه ظاهر شود و این ویژگی را باید به خاطر بسپارید. اگر به تمیزترین ولتاژ DC ممکن نیاز دارید، منطقی است که از یک فیلتر اضافی با کیفیت بالا در مقابل منبع تغذیه آزمایشگاه استفاده کنید. مشکل دوم تخریب (خشک شدن) گروهی از خازن های صاف کننده به خصوص در مدل های ارزان قیمت است. اگر ظرفیت یک گروه از خازن های صاف کننده به میزان قابل توجهی کاهش یابد، افت ولتاژ با فرکانس 100 هرتز در خروجی منبع تغذیه ظاهر می شود.

بلوک قدرت ضربه ایبر اساس اصل شارژ خازن های صاف کننده با پالس های جریان. پالس های جریان با اتصال و قطع یک عنصر القایی، که می تواند یک سیم پیچ ترانسفورماتور یا یک جزء القایی جداگانه باشد، تولید می شود. سوئیچینگ با استفاده از ترانزیستورهایی که مخصوصاً برای این منظور بهینه شده اند انجام می شود. فرکانس پالس های جریان تولید شده به این روش معمولاً از ده ها کیلوهرتز تا صدها کیلوهرتز متغیر است. تنظیم ولتاژ خروجی اغلب با تغییر عمق مدولاسیون عرض پالس (PWM) انجام می شود.

راه های زیادی برای اجرای این اصل وجود دارد، اما همه آنها دو مزیت اصلی را ارائه می دهند. اولین مورد راندمان بالا است، معمولاً بیش از 80٪، گاهی اوقات بیش از 90٪. راندمان بالا به این دلیل به دست می آید که عمق PWM را می توان به آرامی تغییر داد، به این معنی که دقیقاً به همان اندازه انرژی می تواند به خازن های صاف کننده پمپ شود که بار منبع تغذیه مصرف می کند. مزیت دوم اندازه کوچک و وزن سبک آن است. فرکانس بالایی که منبع تغذیه سوئیچینگ در آن کار می‌کند، امکان استفاده از خازن‌هایی با ظرفیت بسیار پایین‌تر (در مقایسه با منبع تغذیه خطی 50 هرتز) را فراهم می‌کند. عناصر باقی مانده نیز بسیار فشرده تر و سبک تر هستند و راندمان بالا باعث کاهش گرمای تولید شده در داخل منبع تغذیه می شود که باعث کاهش اندازه ساختار نیز می شود.

این عکس ساختار داخلی منبع تغذیه آزمایشگاه سوئیچینگ ITECH IT6942A را نشان می دهد که اعداد زیر روی آن مشخص شده است: ترانسفورماتور اصلی (1) و مبدل پالس (2). توجه داشته باشید که بدنه این دستگاه دقیقاً به اندازه مدل خطی عکس قبلی است و قدرت آن 1.7 برابر است.

عناصر اصلی منبع تغذیه آزمایشگاه سوئیچینگ IT6942A با حداکثر. قدرت 360 وات
1- ترانسفورماتور ورودی، تامین کننده کاهش ولتاژ و جداسازی از منبع تغذیه.
2- مبدل پالس ارائه دهنده راندمان بالا.

نقطه ضعف اصلی منابع تغذیه سوئیچینگ، ریپل فرکانس بالای ولتاژ خروجی است. البته، آنها صاف و فیلتر می شوند، اما مقداری از ضربان هنوز باقی می ماند. علاوه بر این، هرچه منبع تغذیه بیشتر بارگذاری شود، دامنه موج‌ها بیشتر می‌شود. در منابع تغذیه سوئیچینگ خوب و باکیفیت، می توان ریپل را تا سطح 10 تا 20 میلی ولت کاهش داد. دومین اشکال، نه چندان آشکار، تداخل فرکانس رادیویی و هارمونیک های آن است که منبع آن پالس های جریان دوره ای تولید شده در داخل منبع تغذیه است. نمایش چنین تداخلی بسیار دشوار است. اگر با مدارهای RF کار می کنید، از یک منبع تغذیه خطی یا یک منبع تغذیه سوئیچینگ با کیفیت بالا که دور از دستگاه رادیویی که با آن کار می کنید استفاده کنید.

محدوده ولتاژ و جریان

منابع تغذیه آزمایشگاهی مدرن دارای دو نوع محدوده ولتاژ و جریان خروجی هستند: ثابت و با محدودیت توان خروجی خودکار.

درست شدمحدوده ای که در اکثر منابع تغذیه آزمایشگاهی ارزان قیمت یافت می شود. چنین منابع تغذیه ای می توانند هر ترکیبی از ولتاژ و جریان را در حداکثر مقادیر خود تولید کنند. به عنوان مثال یک منبع تغذیه آزمایشگاهی تک کانال 40 ولت و 15 آمپر می تواند ولتاژ بار 40 ولت را حتی با جریان مصرفی 15 آمپر پشتیبانی کند. در این حالت، توان مصرفی بار خواهد بود: 40 V * 15 A = 600 W. همه چیز ساده و واضح است، اما با چنین دستگاهی نمی توانید ولتاژ را بیش از 40 ولت و جریان را بیش از 15 آمپر تنظیم کنید.

محدودیت توان خروجی خودکاربه طور قابل توجهی محدوده منبع تغذیه آزمایشگاهی را از نظر ولتاژ و جریان افزایش می دهد. به عنوان مثال، مدل ITECH IT6952A با حداکثر توان 600 وات می تواند ولتاژ تا 60 ولت و جریان تا 25 آمپر را در هر ترکیبی که در آن توان خروجی به 600 وات محدود می شود، تولید کند. این بدان معنی است که شما می توانید بار را نه تنها 40 ولت در جریان 15 آمپر، بلکه 60 ولت در جریان 10 آمپر، 24 ولت در جریان 25 آمپر و بسیاری از ترکیبات دیگر تامین کنید. در مقایسه با منبع تغذیه آزمایشگاهی برد ثابت 600 وات، واضح است که منبع تغذیه آزمایشگاهی محدودکننده خودکار بسیار متنوع‌تر است و می‌تواند جایگزین چندین ابزار ساده‌تر شود. این شکل محدوده ولتاژها و جریان های احتمالی را نشان می دهد که ITECH IT6952A ارائه می دهد.

از آنجایی که اندازه، وزن و قیمت منبع تغذیه آزمایشگاهی عمدتا به ولتاژ و جریان بستگی ندارد، بلکه به حداکثر توان بستگی دارد، منطقی است که همیشه مدلی با محدودیت توان خروجی خودکار انتخاب کنید. این یک راه حل جهانی برای همان پول ارائه می دهد.

تعداد کانال ها

منابع تغذیه آزمایشگاهی با یک، دو یا سه کانال خروجی در دسترس هستند. در اینجا ما به نکات اصلی استفاده از آنها خواهیم پرداخت و جداسازی گالوانیکی کانال ها در این صفحه بیشتر مورد بحث قرار گرفته است.

اکثر منابع تغذیه آزمایشگاهی یک کانال خروجی دارند، مخصوصا برای دستگاه های پرقدرت. تقریبا تمام مدل های با توان بیش از 500 وات دارای یک کانال هستند. بنابراین، اغلب این سوال مطرح می شود: آیا امکان ترکیب چندین دستگاه تک کانال وجود دارد؟ ممکن است، اما برخی از ویژگی های آن وجود دارد. اولین چیزی که باید هنگام اتصال چندین منبع تغذیه سوئیچینگ به صورت سری در نظر بگیرید: فرکانس سوئیچینگ منابع تغذیه یکسان از همان نوع کمی متفاوت خواهد بود. این باعث افزایش ریپل در خروجی می شود. همچنین احتمال اثرات رزونانسی وجود دارد که در آن سطح ضربان ها به طور دوره ای به شدت افزایش می یابد.

نکته دوم اتصال "+" و "-" دو دستگاه برای تشکیل یک ولتاژ دوقطبی برای تقویت تقویت کننده ترانزیستور، ADC و دستگاه های مشابه است. علاوه بر افزایش ریپل، اطمینان از روشن و خاموش شدن همزمان دو ولتاژ و تنظیم همزمان آنها دشوار خواهد بود. نکته سوم این است که اتصال سری چندین منبع ولتاژ بالا می تواند از آستانه شکست عایق آنها فراتر رود. نتیجه: آتش سوزی و سایر پیامدهای خطرناک.

با توجه به موارد فوق، مشخص می شود که برای مدارهایی که چندین ولتاژ تغذیه را تامین می کنند، بهتر است از منابع تغذیه آزمایشگاهی دو کاناله یا سه کاناله استفاده شود که به طور خاص برای این منظور طراحی شده اند. و برای تولید ولتاژ بالا بهتر است از مدل های فشارقوی ویژه استفاده کنید مثلا مدل ITECH IT6726V با ولتاژ تا 1200 ولت یا مدل ITECH IT6018C-2250-20 با ولتاژ تا 2250 ولت.

به عنوان مثال، این عکس یک منبع تغذیه آزمایشگاهی دو کاناله معمولی ITECH IT6412 را نشان می دهد.

یک منبع تغذیه آزمایشگاهی دو کاناله ITECH IT6412.

جداسازی کانال

جداسازی گالوانیکی (که عایق الکتریکی نیز نامیده می شود) کانال های منبع تغذیه آزمایشگاهی استقلال کامل ولتاژ و جریان هر یک از کانال ها را نسبت به ولتاژ و جریان کانال های دیگر و همچنین شبکه منبع تغذیه تضمین می کند. در داخل چنین منبع تغذیه، برای هر یک از کانال ها، یک سیم پیچ ترانسفورماتور جداگانه ارائه شده است. که در مدل های خوبولتاژ شکست بین کانال ها بیش از 200 ولت است. در عمل، این بدان معنی است که می توانید آزادانه کانال ها را به صورت زنجیره ای به یکدیگر متصل کنید، و همچنین "+" و "-" را تغییر دهید.

دستگاه های الکترونیکی حاوی قطعات دیجیتال و آنالوگ معمولا از دو مدار قدرت مجزا استفاده می کنند. این کار به منظور کاهش نفوذ نویز باس برق دیجیتال به قسمت حساس آنالوگ انجام می شود. بنابراین، هنگام توسعه و پیکربندی چنین دستگاه هایی، استفاده از منبع تغذیه آزمایشگاهی با کانال های گالوانیکی ایزوله ضروری است. جهانی ترین راه حل مدل های سه کاناله است، به عنوان مثال Keithley 2230 یا ITECH IT6300B. با استفاده از چنین دستگاهی می توان قسمت آنالوگ مدار را با برق دوقطبی (از دو کانال اول استفاده می شود) تغذیه کرد و از کانال سوم برق قسمت دیجیتال را تامین کرد.

نوع دیگری از دستگاه‌هایی که برای کار کردن به منبع تغذیه آزمایشگاهی با کانال‌های ایزوله نیاز دارند، دستگاه‌هایی هستند که خود حاوی قطعات عایق هستند. جداسازی قطعات چنین دستگاه هایی معمولاً با استفاده از اپتوکوپلرها یا ترانسفورماتورهای ویژه انجام می شود. یک مثال کلاسیک الکتروکاردیوگراف است که در آن قسمت حساس اندازه گیری آنالوگ متصل به بیمار باید دو کار را انجام دهد: اندازه گیری دقیق پتانسیل الکتریکی تولید شده توسط عضله قلب (و این سطح چندین میلی ولت است) و از خود بیمار در برابر برق محافظت کند. شوکه شدن.

این عکس نمودار اتصال مدل Keithley 2230G-30-1 به اجزای اصلی کاردیوگرافی را نشان می دهد. کانال اول برای تغذیه واحد کنتور بسیار حساس واقع در پشت اپتوکوپلر، کانال دوم برای تغذیه واحد پردازش سیگنال اولیه و کانال سوم با ولتاژ پایین و جریان بالا، مدار پردازش سیگنال دیجیتال و نمایشگر اصلی را تامین می کند. . با توجه به اینکه هر سه کانال مدل Keithley 2230G-30-1 کاملاً از یکدیگر ایزوله هستند، کاردیوگراف با این روش در حالت عادی کار می کند و تأثیر برخی از واحدها بر برخی دیگر به دلیل تداخل عبوری از مدارهای برق. حذف می شود.

نمونه ای از استفاده از سه کانال جدا شده Keithley 2230G-30-1 برای تامین برق سه قطعه مستقل از تجهیزات پزشکی.

قدرت

بر اساس توان مفید عرضه شده به بار، تمام منابع تغذیه DC آزمایشگاهی را می توان به استاندارد (تا 700 وات) و توان بالا (700 وات یا بیشتر) تقسیم کرد. این تقسیم بندی تصادفی نیست. مدل های استاندارد و توان بالا از نظر عملکرد و دامنه کاربرد کاملاً متفاوت هستند.

موجود در مدل های برق استانداردحداکثر ولتاژ معمولاً در محدوده 15 ولت تا 150 ولت و حداکثر جریان از 1 آمپر تا 25 آمپر است. تعداد کانال ها: یک، دو یا سه. هر دو مدل خطی و ضربه ای وجود دارد. طراحی: محفظه ابزار استاندارد برای قرار دادن روی نیمکت آزمایشگاه. وزن از 2 تا 15 کیلوگرم. مثال معمولی: سری Tektronix PWS4000. اساساً، قابلیت های چنین دستگاه هایی با هدف توسعه و تعمیر تجهیزات الکترونیکی است، اگرچه دامنه کاربرد آنها بسیار گسترده تر است.

از طرف دیگر، مدل های با قدرت بالاهمیشه تک کاناله و پالس. مدل‌های تا 3 کیلو وات در نسخه‌های ابزار یا قفسه در دسترس هستند (نمونه‌ای معمولی: سری ITECH IT6700H)، و مدل‌های با قدرت 3 کیلو وات و قوی‌تر فقط در یک قفسه صنعتی نصب می‌شوند و از نظر وزن و ابعاد قابل توجه متمایز می‌شوند. . به عنوان مثال وزن یک مدل 18 کیلوواتی از سری ITECH IT6000C 40 کیلوگرم است.

قدرت بالا باعث افزایش تقاضا برای طراحی می شود: وجود فن های خنک کننده "هوشمند"، مجموعه کاملی از محافظت ها (در برابر اضافه بار، گرمای بیش از حد، معکوس شدن قطبیت و غیره)، توانایی اتصال چندین واحد به صورت موازی برای افزایش توان خروجی، پشتیبانی برای اشکال خاص سیگنال های خروجی (به عنوان مثال، استانداردهای خودرو DIN40839 و ISO-16750-2).

برای این دسته از دستگاه ها، پشتیبانی از کنترل نرم افزاری از راه دور از طریق یکی از اینترفیس ها الزامی است: اترنت، IEEE-488.2 (GPIB)، USB، RS-232، RS-485 یا CAN، زیرا اغلب به عنوان بخشی از خودکار استفاده می شوند. سیستم های. همچنین برخی از سری ها (به عنوان مثال IT6000C) می توانند مقاومت خروجی خود را در محدوده صفر تا چند اهم تنظیم کنند که در شبیه سازی عملکرد باتری ها و پنل های خورشیدی بسیار مفید است. علاوه بر این، برخی از مدل های پرقدرت ممکن است حاوی یک بار الکترونیکی داخلی باشند که به آنها اجازه می دهد نه تنها جریان تولید کنند، بلکه آن را مصرف کنند.

منابع تغذیه آزمایشگاهی با توان بالا در صنعت خودروسازی، انرژی های جایگزین، فرآوری گالوانیکی فلزات و بسیاری از صنایع دیگر استفاده می شود که در آنها تولید ولتاژ تا 2250 ولت و جریان تا 2040 آمپر ضروری است.

برای مشخصات کلیه منابع تغذیه آزمایشگاهی، مرتب شده بر اساس افزایش حداکثر توان، نگاه کنید به. و در این عکس ترمینال های خروجی قدرتمند شش کیلوواتی مدل IT6533D را مشاهده می کنید که از دو ماژول هر کدام 3 کیلووات به صورت موازی متصل شده اند. توزیع یکنواخت توان خروجی بین ماژول ها با استفاده از یک گذرگاه همگام سازی جداگانه System BUS (کابل خاکستری در سمت چپ) تضمین می شود.

محافظت در برابر سوء استفاده

در انتخاب منبع تغذیه آزمایشگاهی ابتدا به قیمت و حداکثر مقدار ولتاژ و جریان توجه کنید. اما وجود حفاظت با کیفیت بالا نیز بسیار مهم است، زیرا به شما امکان می دهد نه تنها منبع تغذیه، بلکه از تجهیزات متصل به آن نیز محافظت کنید. در این قسمت در مورد انواع حفاظ هایی که مجهز به پاورهای آزمایشگاهی سریال هستند صحبت می کنیم و چندین نکته مرتبط را در نظر می گیریم.

حفاظت در برابر جریان بیش از حد(به اختصار OCP - Over Current Protection) زمانی که جریان خروجی از مقدار مشخصی فراتر می رود باید فوراً پاسخ دهد، که می تواند اتفاق بیفتد، به عنوان مثال، هنگامی که پایانه های خروجی منبع تغذیه اتصال کوتاه دارند. اکثر مدل های خوب این نوع محافظ را دارند. اما نه تنها وجود محافظ مهم است، بلکه سرعت واکنش آن نیز مهم است. بسته به اجرا، حفاظت از اضافه جریان می تواند: خروجی منبع تغذیه را به طور کامل از بار قطع کند، جریان خروجی را به یک سطح آستانه مشخص محدود کند، یا به حالت تثبیت جریان خروجی (CC - جریان ثابت) سوئیچ کند، و مقدار فعلی را حفظ کند. قبل از اضافه بار این ویدیوی کوتاه نشان می‌دهد که چگونه حفاظت منبع تغذیه آزمایشگاهی کم مصرف ITECH IT6720 در هنگام اتصال کوتاه خروجی آن فعال می‌شود.

نمایش قطع شدن حفاظت در برابر جریان اضافه در طول اتصال کوتاه.

محافظت در مقابل ولتاژ بیش از حد مجاز(به اختصار OVP - Over Voltage Protection) هنگامی فعال می شود که سطح ولتاژ در پایانه های خروجی منبع تغذیه از مقدار مشخص شده بیشتر شود. این وضعیت ممکن است هنگام کار با بار با افزایش مقاومت در حالت تثبیت جریان ایجاد شود. یا زمانی که ولتاژ خارجی با پایانه های منبع تغذیه آزمایشگاه تماس پیدا می کند. یکی دیگر از کاربردهای این نوع حفاظت، محدود کردن ولتاژ خروجی منبع تغذیه به سطحی است که برای تجهیزات متصل امن باشد. به عنوان مثال، هنگام تغذیه یک مدار دیجیتال با ولتاژ 5 ولت، منطقی است که 5.5 ولت را به عنوان آستانه حفاظت در تنظیمات منبع تغذیه تنظیم کنید.

محافظت بیش از حد(به اختصار OPP - Over Power Protection) در تمام مدل های با محدودیت توان خروجی خودکار موجود است. هدف از این حفاظت محدود کردن حداکثر توانی است که منبع تغذیه آزمایشگاهی به بار می دهد تا اجزای برق منبع تغذیه به طور عادی کار کنند و بیش از حد گرم نشوند. اگر هنگام کار در حالت تثبیت ولتاژ خروجی (CV - Constant Voltage)، از مصرف جریان فراتر رود، دستگاه به طور خودکار به حالت تثبیت جریان خروجی (CC - جریان ثابت) می رود و شروع به کاهش ولتاژ در بار می کند.

حفاظت از گرمای بیش از حد(به اختصار OTP - Over Temperature Protection) هنگامی فعال می شود که اجزای برق منبع تغذیه واقع در داخل کیس بیش از حد گرم شوند. مدل های ساده از یک سنسور دما استفاده می کنند که به سادگی به برد کنترل لحیم می شود. داره ردیابی میکنه دمای میانگینداخل کیس است و قادر به پاسخ سریع به گرمایش خطرناک عناصر قدرت نیست. مدل‌های خوب از سنسورهای متعددی استفاده می‌کنند که دقیقاً در نقاط حداکثر تولید گرما قرار دارند. این پیاده سازی محافظت تضمین شده از دستگاه را حتی با گرمای بیش از حد موضعی سریع فراهم می کند. به طور معمول، در مدل های خوب، حفاظت از گرمای بیش از حد در ارتباط با فن های خنک کننده با سرعت متغیر کار می کند. هر چه حرارت بیشتری در داخل دستگاه تولید شود، سرعت فن بیشتر می شود. اگر دمای داخلی با این وجود به حد بحرانی نزدیک شود، یک اخطار (صدا و یک نوشته روی صفحه) صادر می شود و اگر از آن بیشتر شود، منبع تغذیه آزمایشگاه به طور خودکار خاموش می شود.

همچنین در منابع تغذیه آزمایشگاهی انواع حفاظت وجود دارد: در برابر معکوس شدن قطبیت (معکوس)، در برابر ولتاژ پایین (UVP - Under Voltage Protection) و در برابر خاموش شدن اضطراری.

شکل موج خروجی

عملکرد اصلی یک منبع تغذیه آزمایشگاهی در حالت تنظیم ولتاژ (CV) تولید یک ولتاژ ثابت معین و حفظ دقیق آن، حتی با تغییر جریان بار است. به طور مشابه، در حالت جریان ثابت (CC)، منبع تغذیه باید جریان ثابت مشخصی را به بار برساند و حتی با تغییر مقاومت بار، آن را با دقت حفظ کند.

اما در شرایط آزمایشگاهی و تولیدی مدرن اغلب نیاز به تغییر ولتاژ خروجی طبق قانون خاصی وجود دارد. بنابراین برخی از مدل های پاور آزمایشگاهی خوب این فرصت را فراهم می کنند. این حالت نام دارد: " حالت تغییر ولتاژ خروجی با توجه به لیستی از مقادیر مشخص شده". با کمک آن می توانید ولتاژ خروجی را مطابق با یک برنامه مشخص که متشکل از دنباله ای از مراحل است، تغییر دهید. برای هر مرحله، سطح ولتاژ و مدت زمان آن تنظیم می شود. این حالت به شما امکان می دهد تجهیزات را با ارسال غیره آزمایش کنید. سیگنال‌های ایده‌آل به آن، تا حد امکان شبیه به سیگنال‌هایی که در واقعیت وجود دارد: موج‌ها و امواج در ولتاژ منبع تغذیه، ناپدید شدن کوتاه‌مدت ولتاژ، افزایش و سقوط صاف و غیره.

این عکس یکی از شکل‌های موج ولتاژ را نشان می‌دهد که با استفاده از حالت تغییر ولتاژ خروجی مطابق با لیستی از مقادیر مشخص شده (که به آن حالت فهرست نیز گفته می‌شود) به راحتی می‌توان آن را پیاده‌سازی کرد. عکس با استفاده از یک اسیلوسکوپ متصل به پایانه های منبع تغذیه IT6500 گرفته شده است.

ولتاژ خروجی منبع تغذیه آزمایشگاهی بر اساس قانون پیچیده متفاوت است.
نمونه ای از عملکرد حالت تغییر ولتاژ خروجی با توجه به لیستی از مقادیر مشخص شده (List Mode).

اما همه مشکلات را نمی توان با استفاده از منبع تغذیه DC آزمایشگاهی حل کرد، حتی اگر حالت لیست داشته باشد. وظایفی وجود دارد که در آن لازم است یک ولتاژ سینوسی خالص، با سطح صدها ولت، یا یک جریان سینوسی با سطح ده ها آمپر تولید شود. برای چنین کارهایی، منابع تخصصی ولتاژ و جریان متناوب مانند سری تکفاز ITECH IT7300 یا سری سه فاز ITECH IT7600 تولید می شود.

با کمک چنین دستگاه هایی می توان راه حل های جالب بسیاری را پیاده سازی کرد که عمدتاً در زمینه آزمایش پایداری تجهیزات تحت انحرافات مختلف در شبکه منبع تغذیه 220 ولت است یک ولتاژ متناوب که دامنه و فرکانس آن بر اساس یک برنامه مشخص تغییر می کند. شکل سیگنال خروجی با استفاده از اسیلوسکوپ مشاهده می شود.

تشکیل ولتاژ متناوب با دامنه و فرکانس متغیر.

گزینه های کنترل: دستی و نرم افزار

فقط کنترل دستی برای سری‌های مقرون به صرفه که قیمت بسیار مهمی دارند، برای مثال سری‌های اقتصادی ITECH IT6700 و Tektronix PWS2000 معمول است. اما اکثر منابع تغذیه آزمایشگاهی با قیمت متوسط ​​تا بالا از کنترل دستی و نرم افزاری پشتیبانی می کنند.

معمولا، کنترل برنامه در دو مورد استفاده می شود. اولین مورد استفاده از آماده است برنامه کامپیوتری، که همراه دستگاه است. تمام تنظیمات و پارامترهای دستگاه به وضوح بر روی صفحه نمایش بزرگ کامپیوتر قابل مشاهده است که بسیار راحت است. علاوه بر این، منبع تغذیه را می توان در یک مرکز تولید نصب کرد و از راه دور از محل کار شما کنترل کرد. این می تواند مفید باشد اگر منطقه تولید پر سر و صدا، سرد یا بسیار گرم باشد، دارای شرایط خطرناک برای انسان و غیره باشد. در صورت لزوم حتی امکان کنترل دستگاه از طریق فیبر نوری نیز وجود دارد که هر گونه اتصال الکتریکی با اپراتور را از بین می برد.

این شکل یک اسکرین شات از پنجره اصلی برنامه IT9000 را نشان می دهد که عملکرد منبع تغذیه ولتاژ و جریان AC آزمایشگاه سری IT7300 را کنترل می کند. همه کنترل ها روی یک صفحه قرار دارند و همچنین نشانی دقیق از وضعیت فعلی دستگاه دارند.

پنجره اصلی برنامه کنترل از راه دور سری IT7300.
برای بزرگنمایی تصویر روی عکس کلیک کنید.

مورد دوم که از کنترل نرم افزاری استفاده می شود، گنجاندن منابع تغذیه آزمایشگاهی در سیستم های اندازه گیری خودکار است. قبلاً از رابط IEEE-488.2 بیشتر برای این منظور استفاده می شد (به آن GPIB نیز می گویند و در GOST به آن KOP - General Use Channel می گفتند). ولی در سال های گذشتهدر سیستم های اتوماسیون صنعتی، رابط های اترنت (LAN) و USB به طور فعال محبوبیت پیدا می کنند و رابط های قدیمی RS-232 و RS-485 کمتر و کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. برای کنترل دستگاه، باید برنامه های خود را ایجاد کنید. دستورات کنترل به تفصیل در کتابچه های برنامه نویسی ارائه شده برای هر سری توضیح داده شده است. برای مثال راهنمای برنامه نویسی برای منابع تغذیه آزمایشگاهی سری ITECH IT6500، نگاه کنید به. این عکس پنل پشتی منبع تغذیه مدرن ITECH IT6412 را نشان می دهد که به طور استاندارد به سه رابط محبوب مجهز شده است: IEEE-488.2، اترنت (LAN) و USB.

سه رابط رایج برای کنترل نرم افزاری دستگاه ها:
IEEE-488.2، LAN (اترنت) و USB.

برنامه های کاربردی معمولی و مدل های محبوب منابع تغذیه آزمایشگاهی

اکنون که به معیارهای اساسی برای انتخاب منابع تغذیه آزمایشگاهی پرداختیم، بیایید به کاربردهای معمولی این دستگاه ها و مدل های دستگاه مناسب برای این کارها نگاه کنیم.

منبع تغذیه آزمایشگاهی جهانی برای طیف وسیعی از وظایف

برای اکثر کارهای معمولی که در طول توسعه یا تعمیر تجهیزات الکترونیکی ایجاد می شوند، سری ITECH IT6900A (تا 150 ولت، تا 25 آمپر، تا 600 وات)، که به عنوان منبع تغذیه آزمایشگاهی اصلی با قابلیت حل 90٪ ایجاد شده است. از همه مسائل، عالی است:

اگر به یک منبع تغذیه جهانی نیاز دارید، اما با حداقل هزینه، سری اقتصادی ITECH IT6700 را انتخاب کنید. دارای دو مدل 100 وات و 180 وات. هیچ کنترل نرم افزاری وجود ندارد، اما یک محدودیت خودکار در توان خروجی وجود دارد که اغلب در این محدوده قیمت یافت نمی شود:

استادی که دستگاهش در قسمت اول توضیح داده شد، پس از آن که قصد داشت یک منبع تغذیه با رگولاتوری بسازد، کار را برای خود پیچیده نکرد و فقط از تخته هایی استفاده کرد که بیکار بودند. گزینه دوم شامل استفاده از یک ماده حتی رایج تر است - یک تنظیم به بلوک معمولی اضافه شده است، شاید این یک راه حل بسیار امیدوارکننده از نظر سادگی باشد، با توجه به اینکه ویژگی های لازم از بین نخواهد رفت و حتی با تجربه ترین رادیو آماتور می تواند این ایده را با دستان خود پیاده کند. به عنوان یک جایزه، دو گزینه دیگر برای طرح های بسیار ساده با همه توضیحات مفصلبرای مبتدی ها. بنابراین، 4 راه برای انتخاب وجود دارد.

ما به شما خواهیم گفت که چگونه از یک برد کامپیوتر غیر ضروری یک منبع تغذیه قابل تنظیم بسازید. استاد برد کامپیوتر را گرفت و بلوکی که رم را تغذیه می کند را برید.
این چیزی است که او به نظر می رسد.

بیایید تصمیم بگیریم که کدام قسمت ها را باید گرفت و کدام را نه، تا آنچه را که لازم است قطع کنیم تا برد تمام اجزای منبع تغذیه را داشته باشد. به طور معمول، یک واحد پالس برای تامین جریان به یک کامپیوتر شامل یک میکرو مدار، یک کنترل کننده PWM، ترانزیستورهای کلیدی، یک سلف خروجی و یک خازن خروجی و یک خازن ورودی است. به دلایلی، برد دارای یک چوک ورودی نیز می باشد. او را نیز ترک کرد. ترانزیستورهای کلیدی - شاید دو، سه. یک صندلی برای 3 ترانزیستور وجود دارد، اما در مدار استفاده نمی شود.

خود تراشه کنترلر PWM ممکن است شبیه این باشد. اینجا او زیر ذره بین است.

ممکن است شبیه یک مربع با سنجاق های کوچک در همه طرف باشد. این یک کنترلر PWM معمولی روی برد لپ تاپ است.

این چیزی است که منبع تغذیه سوئیچینگ در یک کارت گرافیک به نظر می رسد.

منبع تغذیه پردازنده دقیقاً یکسان به نظر می رسد. ما شاهد یک کنترلر PWM و چندین کانال قدرت پردازنده هستیم. 3 ترانزیستور در این مورد. خفه کننده و خازن. این یک کانال است
سه ترانزیستور، یک خفه، یک خازن - کانال دوم. کانال 3. و دو کانال دیگر برای مقاصد دیگر.
شما می دانید که یک کنترلر PWM چگونه به نظر می رسد، به علامت های آن زیر ذره بین نگاه کنید، به دنبال برگه اطلاعات در اینترنت بگردید، فایل pdf را دانلود کنید و به نمودار نگاه کنید تا چیزی را اشتباه نگیرید.
در نمودار شاهد یک کنترلر PWM هستیم، اما پین ها در امتداد لبه ها علامت گذاری و شماره گذاری شده اند.

ترانزیستورها مشخص شده اند. این دریچه گاز است. این یک خازن خروجی و یک خازن ورودی است. ولتاژ ورودی بین 1.5 تا 19 ولت است، اما ولتاژ تغذیه به کنترلر PWM باید از 5 ولت تا 12 ولت باشد. یعنی ممکن است معلوم شود که برای تغذیه کنترلر PWM به یک منبع تغذیه جداگانه نیاز است. تمام سیم کشی ها، مقاومت ها و خازن ها، نگران نباشید. لازم نیست این را بدانید همه چیز روی برد است. شما فقط باید 2 مقاومت را بدانید - آنها ولتاژ خروجی را تنظیم می کنند.

تقسیم کننده مقاومت. تمام هدف آن کاهش سیگنال از خروجی به حدود 1 ولت و اعمال بازخورد به ورودی کنترلر PWM است. به طور خلاصه با تغییر مقدار مقاومت ها می توانیم ولتاژ خروجی را تنظیم کنیم. در مورد نشان داده شده، استاد به جای یک مقاومت بازخورد، یک مقاومت تنظیم 10 کیلو اهم نصب کرد. این برای تنظیم ولتاژ خروجی از 1 ولت به تقریباً 12 ولت کافی بود. متأسفانه این امکان در همه کنترلرهای PWM وجود ندارد. به عنوان مثال در کنترلرهای PWM پردازنده ها و کارت های ویدئویی برای اینکه بتوان ولتاژ را تنظیم کرد، امکان اورکلاک، ولتاژ خروجی توسط نرم افزار از طریق یک گذرگاه چند کاناله تامین می شود. تنها راه برای تغییر ولتاژ خروجی چنین کنترل کننده PWM استفاده از جامپرها است.

بنابراین، با دانستن اینکه یک کنترلر PWM چگونه به نظر می رسد و عناصر مورد نیاز، می توانیم منبع تغذیه را قطع کنیم. اما این باید با دقت انجام شود، زیرا در اطراف کنترلر PWM ممکن است نیاز باشد. به عنوان مثال، می توانید ببینید که مسیر از پایه ترانزیستور به کنترل کننده PWM می رود. نجات آن سخت بود.

با استفاده از تستر در حالت شماره گیری و تمرکز بر روی نمودار، سیم ها را لحیم کردم. همچنین با استفاده از تستر، پین 6 کنترلر PWM را پیدا کردم و مقاومت های بازخورد از آن به صدا درآمدند. مقاومت در rfb قرار داشت و به جای آن یک مقاومت تیونینگ 10 کیلو اهم از خروجی لحیم شده بود تا ولتاژ خروجی را تنظیم کند به خط برق ورودی متصل است. این بدان معنی است که شما نمی توانید بیش از 12 ولت به ورودی بدهید تا کنترل کننده PWM نسوزد.

بیایید ببینیم منبع تغذیه در حال کار چگونه به نظر می رسد

دوشاخه ولتاژ ورودی، نشانگر ولتاژ و سیم های خروجی را لحیم کردم. ما یک منبع تغذیه 12 ولت خارجی را وصل می کنیم. نشانگر روشن می شود. قبلاً روی 9.2 ولت تنظیم شده بود. بیایید سعی کنیم منبع تغذیه را با یک پیچ گوشتی تنظیم کنیم.

وقت آن است که بررسی کنید منبع تغذیه چه توانایی هایی دارد. یک بلوک چوبی و یک مقاومت سیمی خانگی که از سیم نیکروم ساخته شده بود گرفتم. مقاومت آن کم است و همراه با پروب های تستر 1.7 اهم است. مولتی متر را به حالت آمپرمتر تبدیل می کنیم و به صورت سری با مقاومت وصل می کنیم. ببینید چه اتفاقی می افتد - مقاومت به رنگ قرمز گرم می شود ، ولتاژ خروجی تقریباً بدون تغییر باقی می ماند و جریان حدود 4 آمپر است.

استاد قبلاً منابع تغذیه مشابهی ساخته بود. یکی با دستان خود از روی برد لپ تاپ بریده شده است.

این به اصطلاح ولتاژ آماده به کار است. دو منبع 3.3 ولت و 5 ولت. من یک قاب برای آن روی یک چاپگر سه بعدی درست کردم. همچنین می توانید به مقاله ای نگاه کنید که در آن منبع تغذیه قابل تنظیم مشابهی ساخته ام که از برد لپ تاپ نیز بریده شده است (https://electro-repair.livejournal.com/3645.html). این همچنین یک کنترلر قدرت PWM برای RAM است.

نحوه ساخت منبع تغذیه تنظیم کننده از یک چاپگر معمولی

ما در مورد منبع تغذیه چاپگر جوهرافشان Canon صحبت خواهیم کرد. بسیاری از مردم آنها را بیکار دارند. این در اصل یک دستگاه جداگانه است که توسط یک قفل در چاپگر نگه داشته می شود.
مشخصات آن: 24 ولت، 0.7 آمپر.

من به یک منبع تغذیه برای دریل خانگی نیاز داشتم. از نظر قدرت درست است. اما یک اخطار وجود دارد - اگر آن را به این شکل وصل کنید، خروجی فقط 7 ولت دریافت می کند. خروجی سه گانه، کانکتور و ما فقط 7 ولت دریافت می کنیم. چگونه 24 ولت دریافت کنیم؟
چگونه بدون جدا کردن دستگاه 24 ولت دریافت کنیم؟
خب ساده ترینش اینه که پلاس رو با خروجی وسط ببندیم و 24 ولت بگیریم.
بیایید سعی کنیم آن را انجام دهیم. منبع تغذیه را به شبکه 220 وصل می کنیم، دستگاه را می گیریم و سعی می کنیم آن را اندازه گیری کنیم. بیایید وصل شویم و 7 ولت را در خروجی ببینیم.
کانکتور مرکزی آن استفاده نمی شود. اگر آن را بگیریم و همزمان به دو وصل کنیم، ولتاژ آن 24 ولت است. این ساده ترین راه برای اطمینان از اینکه این منبع تغذیه 24 ولت تولید می کند بدون جدا کردن آن است.

یک رگولاتور خانگی مورد نیاز است تا بتوان ولتاژ را در محدوده خاصی تنظیم کرد. از 10 ولت تا حداکثر. انجام آن آسان است. چه چیزی برای این مورد نیاز است؟ ابتدا خود منبع تغذیه را باز کنید. معمولاً چسب زده می شود. چگونه آن را بدون آسیب رساندن به کیس باز کنیم. نیازی به چیدن یا فضولی کردن چیزی نیست. تکه چوبی که سنگین تر است یا پتک لاستیکی دارد برمی داریم. آن را روی یک سطح سخت قرار دهید و در امتداد درز ضربه بزنید. چسب در حال جدا شدن است. سپس به همه طرف ضربه زدند. به طور معجزه آسایی، چسب جدا می شود و همه چیز باز می شود. در داخل منبع تغذیه را می بینیم.

ما پرداخت را دریافت می کنیم. چنین منابع تغذیه ای را می توان به راحتی به ولتاژ مورد نظر تبدیل کرد و همچنین قابل تنظیم است. در سمت عقب، اگر آن را برگردانیم، یک دیود زنر قابل تنظیم tl431 وجود دارد. از طرفی شاهد خواهیم بود که کنتاکت میانی به پایه ترانزیستور q51 می رود.

اگر ولتاژ اعمال کنیم، این ترانزیستور باز می شود و 2.5 ولت در تقسیم کننده مقاومتی ظاهر می شود که برای کار دیود زنر لازم است. و 24 ولت در خروجی ظاهر می شود. این ساده ترین گزینه است. راه دیگر برای راه اندازی این است که ترانزیستور q51 را دور بیندازید و به جای مقاومت r 57 یک جامپر قرار دهید و تمام. وقتی آن را روشن می کنیم، خروجی همیشه 24 ولت است.

چگونه تنظیم را انجام دهیم؟

می توانید ولتاژ را تغییر دهید، آن را 12 ولت کنید. اما به طور خاص، استاد به این نیاز ندارد. شما باید آن را قابل تنظیم کنید. چگونه انجامش بدهیم؟ این ترانزیستور را دور می اندازیم و مقاومت 57 در 38 کیلو اهم را با یک مقاومت قابل تنظیم جایگزین می کنیم. یک شوروی قدیمی با 3.3 کیلو اهم وجود دارد. می تونی از 4.7 تا 10 بذاری که همینه. فقط حداقل ولتاژی که می تواند آن را کاهش دهد به این مقاومت بستگی دارد. 3.3 بسیار کم است و ضروری نیست. موتورها قرار است با ولتاژ 24 ولت عرضه شوند. و فقط از 10 ولت تا 24 طبیعی است. اگر به ولتاژ متفاوتی نیاز دارید، می توانید از یک مقاومت تنظیم کننده با مقاومت بالا استفاده کنید.
بیایید شروع کنیم، بیایید لحیم کاری کنیم. یک اتو لحیم کاری و سشوار بردارید. ترانزیستور و مقاومت را حذف کردم.

ما مقاومت متغیر را لحیم کردیم و سعی خواهیم کرد آن را روشن کنیم. ما 220 ولت اعمال کردیم، 7 ولت را روی دستگاه خود می بینیم و شروع به چرخش مقاومت متغیر می کنیم. ولتاژ به 24 ولت رسیده است و ما آن را صاف و نرم می چرخانیم، افت می کند - 17-15-14، یعنی به 7 ولت کاهش می یابد. به طور خاص، آن را در 3.3 اتاق نصب شده است. و دوباره کاری ما کاملاً موفق بود. یعنی برای مصارف 7 تا 24 ولت تنظیم ولتاژ کاملا قابل قبول است.

این گزینه جواب داد. من یک مقاومت متغیر نصب کردم. دستگیره یک منبع تغذیه قابل تنظیم است - بسیار راحت است.

ویدیوی کانال "تکنسین".

چنین منبع تغذیه ای در چین به راحتی پیدا می شود. به فروشگاه جالبی برخوردم که پاورهای دست دوم پرینترها، لپ تاپ ها و نت بوک های مختلف را می فروشد. آنها خودشان بردها را جدا می کنند و می فروشند که برای ولتاژها و جریان های مختلف کاملاً کاربردی هستند. بزرگترین مزیت این است که تجهیزات مارک را جدا می کنند و همه پاورها با کیفیت هستند، با قطعات خوب، همه فیلتر دارند.
عکس ها از منابع تغذیه مختلف هستند، قیمت آنها یک پنی است، عملاً رایگان است.

بلوک ساده با تنظیم

یک نسخه ساده از یک دستگاه خانگی برای تغذیه دستگاه ها با تنظیم. این طرح محبوب است، در اینترنت گسترده است و اثربخشی خود را نشان داده است. اما محدودیت هایی نیز وجود دارد که در ویدیو به همراه تمامی دستورالعمل های ساخت منبع تغذیه تنظیم شده نشان داده شده است.

واحد تنظیم شده خانگی روی یک ترانزیستور

ساده ترین منبع تغذیه تنظیم شده ای که می توانید خودتان بسازید چیست؟ این کار روی تراشه lm317 قابل انجام است. تقریباً خود منبع تغذیه را نشان می دهد. می توان از آن برای ایجاد منبع تغذیه با ولتاژ و جریان تغذیه استفاده کرد. این فیلم آموزشی دستگاهی با تنظیم ولتاژ را نشان می دهد. استاد یک طرح ساده پیدا کرد. ولتاژ ورودی حداکثر 40 ولت خروجی از 1.2 تا 37 ولت. حداکثر جریان خروجی 1.5 آمپر

بدون هیت سینک، بدون رادیاتور، حداکثر توان می تواند تنها 1 وات باشد. و با رادیاتور 10 وات. لیست اجزای رادیویی


بیایید شروع به مونتاژ کنیم

بیایید یک بار الکترونیکی را به خروجی دستگاه وصل کنیم. بیایید ببینیم چقدر جریان را خوب نگه می دارد. ما آن را به حداقل رساندیم. 7.7 ولت، 30 میلی آمپر.

همه چیز تنظیم شده است. بیایید آن را روی 3 ولت تنظیم کنیم و جریان را اضافه کنیم. ما فقط محدودیت‌های بزرگ‌تری را برای منبع تغذیه تعیین خواهیم کرد. سوئیچ ضامن را به موقعیت بالایی منتقل می کنیم. الان 0.5 آمپر شده. ریز مدار شروع به گرم شدن کرد. بدون هیت سینک کاری نمی توان کرد. یک نوع بشقاب پیدا کردم، نه برای مدت طولانی، اما به اندازه کافی. بیایید دوباره تلاش کنیم. یک افت وجود دارد. اما بلوک کار می کند. تنظیم ولتاژ در حال انجام است. ما می توانیم یک تست را در این طرح قرار دهیم.

ویدیوی رادیوبلاگ. وبلاگ ویدیویی لحیم کاری.

منبع ولتاژ قابل تنظیم از 5 تا 12 ولت

به آموزش ما در مورد تبدیل بلوک ادامه دهید منبع تغذیه ATXدر یک منبع تغذیه رومیزی، یکی از موارد بسیار خوب به این رگولاتور ولتاژ مثبت LM317T است.

LM317T یک تنظیم کننده ولتاژ مثبت 3 پین قابل تنظیم است که قادر به تامین انواع خروجی های DC به غیر از منبع DC +5 یا +12 ولت یا به عنوان ولتاژ خروجی AC از چند ولت تا مقدار حداکثری است که همگی با جریان حدود 1 هستند. 5 آمپر.

با اضافه شدن مقدار کمی مدار اضافی به خروجی منبع تغذیه، می‌توانیم به یک منبع تغذیه رومیزی دست یابیم که قادر به کار در طیف وسیعی از ولتاژهای ثابت یا متغیر، مثبت و منفی هستند. این در واقع بسیار ساده تر از چیزی است که فکر می کنید، زیرا ترانسفورماتور، یکسوسازی و صاف کردن قبلاً توسط PSU انجام شده است و تنها کاری که ما باید انجام دهیم این است که مدار اضافی خود را به خروجی سیم زرد +12 ولت وصل کنیم. اما ابتدا به ولتاژ خروجی ثابت نگاه می کنیم.

منبع تغذیه 9 ولت ثابت

طیف گسترده ای از رگولاتورهای ولتاژ سه قطبی در بسته استاندارد TO-220 موجود است که محبوب ترین رگولاتور ولتاژ ثابت رگولاتور مثبت سری 78xx است که از رگولاتور بسیار رایج ولتاژ ثابت 7805 + 5 ولت تا 7824، + تنظیم کننده ولتاژ ثابت 24 ولت. همچنین یک سری رگولاتور ولتاژ منفی ثابت سری 79xx وجود دارد که یک ولتاژ منفی اضافی از 5- تا 24- ولت ایجاد می کند، اما در این آموزش فقط از انواع مثبت استفاده می کنیم. 78xx .

رگولاتور 3 پین ثابت در کاربردهایی که نیازی به خروجی تنظیم شده نیست مفید است و منبع تغذیه خروجی را ساده اما بسیار انعطاف پذیر می کند زیرا ولتاژ خروجی فقط به تنظیم کننده انتخاب شده بستگی دارد. آنها رگولاتورهای ولتاژ 3 پین نامیده می شوند زیرا فقط سه ترمینال برای اتصال دارند و بر این اساس ورود , عمومیو خارج شوید .

ولتاژ ورودی رگولاتور سیم زرد + 12 ولت از منبع تغذیه (یا منبع تغذیه ترانسفورماتور جداگانه) خواهد بود که بین ورودی و پایانه های مشترک وصل می شود. همانطور که نشان داده شده است 9+ ولت تثبیت شده از طریق خروجی و مشترک گرفته می شود.

مدار تنظیم کننده ولتاژ

بنابراین، فرض کنید می خواهیم ولتاژ خروجی 9 ولت را از منبع تغذیه دسکتاپ خود دریافت کنیم، سپس تنها کاری که باید انجام دهیم این است که تنظیم کننده ولتاژ + 9 ولت را به سیم زرد + 12 ولت وصل کنیم، زیرا منبع تغذیه قبلاً یکسوسازی و صاف کردن آن را انجام داده است خروجی +12 ولت، تنها اجزای اضافی مورد نیاز یک خازن در ورودی و دیگری در خروجی است.

این خازن های اضافی به پایداری رگولاتور کمک می کنند و می توانند از 100 تا 330 nF متغیر باشند. یک خازن خروجی 100uF اضافی به صاف کردن ریپل مشخصه برای پاسخ گذرا خوب کمک می کند. این خازن بزرگ که در خروجی مدار منبع تغذیه قرار می گیرد معمولاً «خازن صاف کننده» نامیده می شود.

این رگولاتورهای سری 78xxحداکثر جریان خروجی حدود 1.5 A را در ولتاژهای ثابت ثابت 5، 6، 8، 9، 12، 15، 18 و 24 ولت تولید می کند. اما اگر بخواهیم ولتاژ خروجی 9 + ولت باشد، اما فقط یک رگولاتور 7805 + 5 ولت داشته باشیم، چه؟ خروجی +5 ولت 7805 به ترمینال زمین، Gnd یا 0V اشاره دارد.

اگر بخواهیم این ولتاژ را در پایه 2 از 4 ولت به 4 ولت افزایش دهیم، به شرط کافی بودن ولتاژ ورودی، خروجی نیز 4 ولت دیگر افزایش می یابد. سپس، با قرار دادن یک دیود زنر کوچک 4 ولت (نزدیک ترین مقدار ترجیحی 4.3 ولت) بین پایه 2 رگولاتور و زمین، می توانیم رگولاتور 5 ولتی 7805 را مجبور کنیم که ولتاژ خروجی 9 ولت را تولید کند، همانطور که در شکل نشان داده شده است.

افزایش ولتاژ خروجی

پس چگونه کار می کند. یک دیود زنر 4.3 ولت به جریان بایاس معکوس حدود 5 میلی آمپر نیاز دارد تا خروجی را با رگولاتور حدود 0.5 میلی آمپر حفظ کند. این جریان کامل 5.5 میلی آمپری از طریق مقاومت "R1" از پایه خروجی 3 تامین می شود.

بنابراین مقدار مقاومت مورد نیاز برای رگولاتور 7805 R = 5V/5.5mA = 910 اهم خواهد بود. دیود فیدبک D1 متصل به پایانه های ورودی و خروجی برای محافظت است و از بایاس معکوس رگولاتور در هنگام خاموش شدن ولتاژ تغذیه ورودی و روشن یا فعال ماندن ولتاژ خروجی برای مدت کوتاهی به دلیل اندوکتانس زیاد جلوگیری می کند. بار مانند شیر برقی یا موتور.

سپس می‌توانیم از تنظیم‌کننده‌های ولتاژ 3 پین و یک دیود زنر مناسب برای به دست آوردن ولتاژهای خروجی ثابت مختلف از منبع تغذیه قبلی خود از 5+ تا 12+ ولت استفاده کنیم. اما ما می توانیم این طراحی را با جایگزینی تنظیم کننده ولتاژ DC با یک تنظیم کننده ولتاژ AC مانند LM317T .

منبع ولتاژ AC

LM317T یک تنظیم کننده ولتاژ مثبت 3 پین کاملاً قابل تنظیم است که قادر به ارائه ولتاژهای خروجی 1.5 آمپر از 1.25 ولت تا کمی بیش از 30 ولت است. با استفاده از نسبت دو مقاومت، یکی ثابت و دیگری متغیر (یا هر دو ثابت)، می‌توان ولتاژ خروجی را در سطح مورد نظر با ولتاژ ورودی متناظر از 3 تا 40 ولت تنظیم کرد.

رگولاتور ولتاژ متناوب LM317T همچنین دارای ویژگی های محدود کننده جریان داخلی و خاموش شدن حرارتی است که آن را مقاوم در برابر اتصال کوتاه و ایده آل برای هر منبع تغذیه ولتاژ پایین یا روی میز خانگی می کند.

ولتاژ خروجی LM317T با نسبت دو مقاومت فیدبک R1 و R2 تعیین می شود که یک شبکه تقسیم کننده پتانسیل را در ترمینال خروجی مانند شکل زیر تشکیل می دهند.

تنظیم کننده ولتاژ AC LM317T

ولتاژ مقاومت فیدبک R1 یک ولتاژ مرجع ثابت 1.25 ولت است که بین پایانه های خروجی و تنظیم ایجاد می شود. جریان ترمینال تنظیم 100 میکروآمپر جریان ثابت است. از آنجایی که ولتاژ مرجع از طریق مقاومت R1 ثابت است، جریان ثابتی از مقاومت R2 دیگر عبور می کند و در نتیجه ولتاژ خروجی برابر با:

سپس، هر جریانی که از R1 می گذرد، از طریق R2 نیز می گذرد (بدون توجه به جریان بسیار کم در ترمینال تنظیم)، با مجموع افت ولتاژ در R1 و R2 برابر با ولتاژ خروجی Vout است. بدیهی است که ولتاژ ورودی Vin باید حداقل 2.5 ولت بیشتر از ولتاژ خروجی مورد نیاز برای تغذیه رگولاتور باشد.

علاوه بر این، LM317T دارای تنظیم بار بسیار خوبی است، مشروط بر اینکه حداقل جریان بار بیشتر از 10 میلی آمپر باشد. بنابراین، برای حفظ ولتاژ مرجع ثابت 1.25 ولت، حداقل مقدار مقاومت فیدبک R1 باید 1.25 ولت / 10 میلی آمپر = 120 اهم باشد و این مقدار می تواند از 120 اهم تا 1000 اهم با مقادیر معمولی R1 تقریباً 220 متغیر باشد. اهم تا 240 اهم برای پایداری خوب.

اگر مقدار ولتاژ خروجی مورد نیاز Vout و مقاومت فیدبک R1 را مثلاً 240 اهم بدانیم، می‌توانیم مقدار مقاومت R2 را از معادله بالا محاسبه کنیم. به عنوان مثال، ولتاژ خروجی اصلی ما 9 ولت یک مقدار مقاومتی برای R2 می دهد:

R1. ((Vout / 1.25) -1) = 240. ((9 / 1.25) -1) = 1488 اهم

یا 1500 اهم (1 کوم) به نزدیکترین مقدار ترجیحی.

البته، در عمل، مقاومت‌های R1 و R2 معمولاً با یک پتانسیومتر برای تولید یک منبع ولتاژ متناوب یا با چندین مقاومت از پیش تنظیم شده سوئیچ شده در صورت نیاز به چندین ولتاژ خروجی جایگزین می‌شوند.

اما برای کاهش ریاضی مورد نیاز برای محاسبه مقدار مقاومت R2، هر بار که به ولتاژ خاصی نیاز داریم، می توانیم از جداول مقاومت استاندارد مطابق شکل زیر استفاده کنیم که ولتاژ خروجی رگولاتورها را برای نسبت های مختلف مقاومت های R1 و به ما می دهد. R2 با استفاده از مقادیر مقاومت E24،

نسبت مقاومت R1 به R2

مقدار R2	مقدار مقاومت R1
	150	180	220	240	270	330	370	390	470
100	2,08	1,94	1,82	1,77	1,71	1,63	1,59	1,57	1,52
120	2,25	2,08	1,93	1,88	1,81	1,70	1,66	1,63	1,57
150	2,50	2,29	2,10	2,03	1,94	1,82	1,76	1,73	1,65
180	2,75	2,50	2,27	2,19	2,08	1,93	1,86	1,83	1,73
220	3,08	2,78	2,50	2,40	2,27	2,08	1,99	1,96	1,84
240	3,25	2,92	2,61	2,50	2,36	2,16	2,06	2,02	1,89
270	3,50	3,13	2,78	2,66	2,50	2,27	2,16	2,12	1,97
330	4,00	3,54	3,13	2,97	2,78	2,50	2,36	2,31	2,13
370	4,33	3,82	3,35	3,18	2,96	2,65	2,50	2,44	2,23
390	4,50	3,96	3,47	3,28	3,06	2,73	2,57	2,50	2,29
470	5,17	4,51	3,92	3,70	3,43	3,03	2,84	2,76	2,50
560	5,92	5,14	4,43	4,17	3,84	3,37	3,14	3,04	2,74
680	6,92	5,97	5,11	4,79	4,40	3,83	3,55	3,43	3,06
820	8,08	6,94	5,91	5,52	5,05	4,36	4,02	3,88	3,43
1000	9,58	8,19	6,93	6,46	5,88	5,04	4,63	4,46	3,91
1200	11,25	9,58	8,07	7,50	6,81	5,80	5,30	5,10	4,44
1500	13,75	11,67	9,77	9,06	8,19	6,93	6,32	6,06	5,24

با تغییر مقاومت R2 برای پتانسیومتر 2k اهم، می‌توانیم محدوده ولتاژ خروجی منبع تغذیه روی میز خود را از تقریباً 1.25 ولت تا حداکثر ولتاژ خروجی 10.75 (12-1.25) ولت کنترل کنیم. سپس مدار منبع تغذیه AC اصلاح شده نهایی ما در زیر نشان داده شده است.

مدار منبع تغذیه AC

با اتصال آمپرمتر و ولت متر به پایانه های خروجی می توانیم مدار تنظیم کننده ولتاژ پایه خود را کمی بهبود دهیم. این ابزارها به صورت بصری جریان و ولتاژ خروجی تنظیم کننده ولتاژ AC را نمایش می دهند. در صورت تمایل، یک فیوز سریع دمنده نیز می تواند در طراحی گنجانده شود تا حفاظت از اتصال کوتاه اضافی را فراهم کند، همانطور که در تصویر نشان داده شده است.

معایب LM317T

یکی از معایب عمده استفاده از LM317T به عنوان بخشی از مدار برق AC برای تنظیم ولتاژ این است که تا 2.5 ولت به عنوان گرما از طریق رگولاتور افت می کند یا از دست می رود. بنابراین، برای مثال، اگر ولتاژ خروجی مورد نیاز باید 9+ ولت باشد، اگر قرار است ولتاژ خروجی در شرایط حداکثر بار ثابت بماند، ولتاژ ورودی باید به 12 ولت یا بیشتر باشد. این افت ولتاژ در رگولاتور را "افتاده" می نامند. همچنین به دلیل این افت ولتاژ، نوعی سینک حرارتی برای خنک نگه داشتن رگولاتور مورد نیاز است.

خوشبختانه، رگولاتورهای ولتاژ متناوب با افت کم در دسترس هستند، مانند رگولاتور ولتاژ متناوب نیمه هادی ملی "LM2941T" که دارای ولتاژ قطع پایین تنها 0.9 ولت در حداکثر بار است. این افت ولتاژ کم هزینه دارد، زیرا این دستگاه تنها قادر به ارائه 1.0 آمپر با خروجی AC 5 تا 20 ولت است. با این حال، ما می توانیم از این دستگاه برای تولید ولتاژ خروجی حدود 11.1 ولت، درست زیر ولتاژ ورودی استفاده کنیم.

بنابراین به طور خلاصه، منبع تغذیه دسکتاپ ما که در آموزش قبلی از منبع تغذیه رایانه شخصی قدیمی ساخته‌ایم، می‌تواند به یک منبع ولتاژ متغیر با استفاده از LM317T برای تنظیم ولتاژ تبدیل شود. با اتصال ورودی این دستگاه از طریق سیم خروجی 12+ زرد رنگ منبع تغذیه، می توانیم ولتاژ ثابت 5+، 12+ ولت و ولتاژ خروجی متغیر از 2 تا 10 ولت با حداکثر جریان خروجی 1.5 آمپر داشته باشیم. .