Typer av strömförsörjning

Med reglerade strömförsörjningar avses vanligtvis en strömförsörjning som kan leverera en mängd olika utspänningar som är användbara för att testa elektroniska kretsar, eventuellt med kontinuerlig variation av utspänningen eller bara några förinställda spänningar. Nästan alla elektroniska enheter som används i elektroniska kretsar behöver en likströmskälla för att fungera. En reglerad strömförsörjning består i huvudsak av en vanlig strömförsörjning och en spänningsreglerande anordning. Utgången från en vanlig strömförsörjning matas till den spänningsreglerande anordning som ger den slutliga utgången. Utgångsspänningen förblir konstant oavsett variationer i växelspänningen eller variationer i utströmmen (eller belastningsströmmen) men dess amplitud varieras beroende på belastningskravet.

Några av dessa typer av strömförsörjningar diskuteras nedan.

SMPS

Branschens drivkraft till mer diminutiva, lättare och mer produktiva elektroniksystem har lett till framsteg för SMPS, ingenting annat än Switch Mode Power Supply. Det finns några topologier som normalt används för att aktualisera SMPS. En omkopplad strömförsörjning är en elektronisk strömförsörjning som innehåller en omkopplingsregulator för att omvandla elektrisk effekt effektivt. I detta genom att använda höga omkopplingsfrekvenser reduceras storleken på effekttransformatorn och tillhörande filtreringskomponenter i SMPS dramatiskt i jämförelse med linjären. DC till DC-omvandlare och DC till AC-omvandlare tillhör kategorin SMPS.

I en linjär regulatorkrets sjunker överskottsspänningen från den oreglerade likströmsingången över ett serielement och följaktligen finns det effektförlust i proportion till detta spänningsfall, medan i omkopplad modekrets avlägsnas den oreglerade delen av spänningen genom att modulera omkopplaren förhållande. Kopplingsförlusterna i moderna switchar (som: MOSFET) är mycket mindre jämfört med förlusten i det linjära elementet.

Majoriteten av elektroniska DC-belastningar levereras från standardkällor. Tyvärr kanske standardkällspänningar inte matchar de nivåer som krävs av mikroprocessorer, motorer, lysdioder eller andra belastningar, särskilt när källspänningen inte regleras som batterikällor och andra likströmskällor.

SMPS-blockdiagram:

Huvudidén bakom en switch mode power supply (SMPS) kan lätt förstås från begreppet konceptuell förklaring av en DC-DC-omvandlare. Om systemingången är AC är det första steget att konvertera till DC. Detta kallas rättelse. SMPS med DC-ingång kräver inte korrigeringssteget. Många nyare SMPS kommer att använda en speciell PFC-krets (Power Factor Correction). Genom att följa den sinusformade vågen för AC-ingången kan vi göra ingången aktuell. Och rättad signal filtreras av ingångsbehållarkondensatorn för att producera den oreglerade DC-ingången. Den oreglerade likströmsförsörjningen ges till högfrekvensomkopplare. För högre frekvenser krävs komponenter med högre nivåkapacitans och induktans. I detta kan MOSFET användas som synkrona likriktare, dessa har ännu lägre ledande stegspänningsfall. Den höga omkopplingsfrekvensen växlar ingångsspänningen över transformatorn. Drivpulserna är normalt fast frekvens och variabel arbetscykel. Utgången från den sekundära transformatorn korrigeras och filtreras. Sedan skickas den till strömförsörjningens utgång. Reglering av utgången för att tillhandahålla en stabiliserad likströmsförsörjning utförs av kontroll- eller återkopplingsblocket.

De flesta SMPS. System arbetar med en fast frekvens pulsbreddsmoduleringsbasis, där varaktigheten av tidpunkten för drivenheten till strömbrytaren varieras cykel för cykel. Pulsbreddssignalen som ges till omkopplaren är omvänt proportionell mot utsignalens utgång. Oscillatorn styrs av spänningsåterkopplingen från en regulator med sluten slinga. Detta uppnås vanligtvis genom att använda en liten pulstransformator eller en opto-isolator och därmed lägga till komponentantalet. I en SMPS beror utgångsströmmen på ingångssignalen, lagringselementen och kretstopologierna som används och även på det mönster som används för att driva omkopplingselementen. Genom att använda LC-filter filtreras utgångsvågformerna.

Fördelar med SMPS:

• Ökad effektivitet eftersom växlingstransistorn släpper ut lite effekt
• Lägre värmeproduktion på grund av högre effektivitet
• Mindre i storlek
• Lättare vikt
• Minskad harmonisk återkoppling till elnätet

Tillämpningar av SMPS:

• Personliga datorer
• Verktygsmaskiner
• Säkerhetssystem

Tillsammans med SMPS diskuteras en annan krets för reglerad försörjning och säkerhetskopiering.

Linjära strömförsörjningar

Strömförsörjning för arbetsbänk med reserv

En arbetsbordsströmförsörjning är en likströmsförsörjningsenhet som kan tillhandahålla olika reglerade likspänningar som används för testning eller felsökning. En enkel krets av reglerad strömförsörjning med batteribackup har utformats som kan användas som en strömförsörjning för arbetsbänkar. Det ger 12 volt, 9 volt och 5 volt reglerad DC för att driva prototyper under testning eller felsökning. Den har också ett batteribackup för att fortsätta arbetet om strömmen går sönder. Indikering för lågt batteri anges också för att bekräfta batteriets status.

Den består av tre stora avsnitt:

En likriktare och en filterenhet som omvandlar växelströmssignalen till reglerad likströmssignal med kombinationen av transformator, dioder och kondensatorer.

Ett batteri som används som ett alternativ, som kan laddas under huvudströmförsörjningen och användas som strömkälla i händelse av att det inte finns någon strömförsörjning.

En batteriladdningsindikator som ger en indikation på batteriets laddning och urladdning.

En 14-0-14, 500 mA transformator, likriktardioder D1, D2 och utjämningskondensator C1-form strömförsörjningssektionen . När elnätet är tillgängligt förspänner D3 framåt och ger mer än 14 volt DC till IC1 vilket sedan ger reglerade 12 volt som kan tappas från dess utgång. Samtidigt ger IC2 reglerade 9 volt och IC3 reglerade 5 volt från sina utgångar.

Ett 12 volt laddningsbart 7,5 Ah batteri används som backup. När nätströmmen är tillgänglig laddas den via D3 och R1. R1 begränsar laddningsströmmen. Trickle-laddningsläge är säkert för att förhindra överladdning, om strömförsörjningen har kopplats länge och batteriet inte använder. Laddningsströmmen kommer att vara cirka 100-150 mA. När nätströmmen går sönder, förspänner D3 förspänningar och förspänningar D4 framåt och batteriet tar belastningen. Ett UPS-batteri är ett perfekt val.

Zenerdioden ZD och PNP-transistorn T1 utgör indikatorn för låg batterinivå. Denna typ av arrangemang används i växelriktare för att indikera status för låg batterinivå. När batterispänningen är över 11 volt leder Zener och håller basen på T1 hög så att den förblir avstängd. När batterispänningen sjunker under 11 volt stängs Zener av och T1 framåt påverkas. (Zenerdioden leder endast när spänningen genom den är över 1 volt eller högre än dess nominella spänning. Så här leder 10 volt zenern endast om spänningen är över 11 volt.) LED tänds sedan för att indikera behovet av batteriladdning. VR1 justerar Zenerns avstängningspunkt. Ladda batteriet helt och mät dess polspänning. Om det är över 12 volt, justera torkaren på den förinställda VR1 i mittläget och vrid den lätt tills lysdioden släcks. Vrid inte förinställningen till yttersta änden. Batteriet ska alltid innehålla tillräcklig spänning över 12 volt (fulladdat batteri visar cirka 13,8 volt), då får endast IC1 tillräcklig ingångsspänning.

Självkopplande strömförsörjningsdiagram

I detta kretsschema, med tanke på en reglerad strömförsörjningskrets som även om en fastspänningsregulator U1-LM7805 inte bara ger en variabel utan också automatisk avstängning funktioner. Detta uppnås med en potentiometer som är ansluten mellan regulatorns IC-terminal och jord. För varje steg på 100 ohm i kretsvärdet för resistansen hos potentiometer RV1 ökar utspänningen med 1 volt. Således varierar utgången från 3,7V till 8,7V (med hänsyn till 1,3-volts fall över dioderna D7 och D8).

När ingen belastning är ansluten över dess utgångar, är matningen att den stänger av sig själv. Detta uppnås med hjälp av transistorerna Q1 och Q2, dioderna D7 och D8 och kondensatorn C2. När en belastning är ansluten vid utgången är potentialfall över dioderna D7 och D8 (ungefär 1,3 V) tillräckligt för att transistorerna Q2 och Q1 ska leda. Som ett resultat aktiveras reläet och förblir i det tillståndet så länge lasten förblir ansluten. Samtidigt laddas kondensatorn C2 till cirka 7-8 volt potential genom transistorn Q2. Men när lasten (en lampa här i serie med S2) kopplas bort, bryts transistorn Q2. Kondensatorn C2 är emellertid fortfarande laddad och den börjar urladdas genom basen på transistorn Q1. Efter en tid (som i grunden bestäms av värdet på C2) kopplas relä RL1 från, vilket stänger av nätingången till transformatorn TR1. För att återuppta strömmen ska strömbrytaren S1 trycka på knappen en gång. Fördröjningen med att stänga av strömförsörjningen varierar direkt med kondensatorvärdet.

En transformator med en sekundär spänning på 12V-0V, 250mA användes, den kan ändå ändras enligt användarens krav (upp till 30V max. Och 1-ampere strömvärde). För att dra mer än 300 mA ström måste regulatorn IC vara försedd med en liten kylfläns över en glimmerisolator. När transformatorns sekundära spänning ökar över 12 volt (RMS) måste potentiometer RV1 dimensioneras om. Reläspänningen bör också vara förutbestämd.

Variabel strömförsörjning med LM338

Likströmsförsörjning krävs ofta för att driva elektroniska enheter. Medan vissa kräver en reglerad strömförsörjning finns det många applikationer där utspänningen behöver varieras. Variabel strömförsörjning är den där vi kan justera utspänningen enligt kraven. Variabel strömförsörjning kan användas i många applikationer som att applicera variabel spänning på likströmsmotorer, applicera variabla spänningar på högspännings DC-DC-omvandlare för att justera förstärkningen etc. Den används mest i testa elektroniska projekt .

Huvudkomponenten i en variabel strömförsörjning är vilken regulator som helst som kan justeras på vilket sätt som helst som ett variabelt motstånd. Regulator IC: er som LM317 ger en justerbar spänning från 1,25 till 30V. Ett annat sätt är att använda LM33 IC.

Här används en enkel variabel strömförsörjningskrets som använder LM33 som är en högströmsspänningsregulator.

LM 338 är en högströmsspänningsregulator som kan leverera ett överskott på 5 ampere ström till belastningen. Utgångsspänningen från regulatorn kan justeras från 1,2 volt till 30 volt. Det kräver bara två externa motstånd för att ställa in utspänningen. LM 338 tillhör LM 138-familjen som finns i 3 terminalpaket. Den kan användas i applikationer som justerbar strömförsörjning, konstantströmregulator, batteriladdare etc. En variabel strömförsörjning med hög ström är nödvändig för att testa högförstärkarkretsar under felsökning eller service. Detta gör att strömförsörjningen kan användas med höga övergående belastningar och hastigheter startar upp under full belastning. Överbelastningsskyddet förblir funktionellt även om justeringsstiftet kopplas bort av misstag.

Kretsbeskrivning

Grundkretsen består av följande delar:

1. En nedåtgående transformator som orsakar en nedgång i växelspänningen på 230V.
2. En likriktarmodul för att rätta till växelströmssignalen.
3. En utjämnande elektrolytkondensator för att filtrera bort likströmssignalen och ta bort ac krusningar.
4. LM338
5. Ett variabelt motstånd

Arbeta i kretsen

Den variabla strömförsörjningen som använder LM338 positiv spänningsregulator visas nedan. Kraften härrör från en 0 - 30 volt trappstegstransformator. Likriktarmodulen med 10 ampere korrigerar lågvolts växelström till DC som görs krusningsfri av utjämningskondensatorn C1. Kondensator C2 och C3 förbättrar de övergående svaren. Utgångsspänningen kan justeras via potten VR1 till önskad spänning från 1,2 volt till 28 volt. D1 skyddar mot C4 och D2 skyddar mot C3 när den är avstängd. Regulator kräver kylfläns.

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