27-11-2022, 07:10 PM
منابع تغذیه الکتریکی که در آزمایشگاه ها، اسباب بازی ها، دستگاه های صنعتی و… به کار میروند بر اساس ساختار داخلی و نحوه تبدیل ولتاژ به دو دسته منابع تغذیه خطی و منابع تغذیه سوییچینگ تقسیم میشوند. در ادامه هر کدام از این منابع از لحاظ ساختار داخلی، عملکرد و مشخصات بررسی و مقایسه میشوند.
[font=sans-serif]منابع تغذیه خطی
تا سال ۱۹۷۰ استفاده از منابع تغذیه خطی تنها راه تبدیل ولتاژ الکتریکی بود اما از سال ۱۹۷۰ به بعد با ارائه منابع تغذیه سوییچینگ، کاربرد منابع تغذیه خطی محدود شد. اساس کار منابع تغذیه خطی استفاده از یک ترانس برای تبدیل ولتاژ برق شهر به ولتاژ دیگر است. سپس ولتاژ خروجی ترانس توسط پل دیودی و خازن فیلتر به ولتاژ DC تبدیل شده و با استفاده از یک تثبیت کننده ولتاژ خطی یا رگولاتور به یک ولتاژ DC خیلی تمیز و با کیفیت تبدیل میشود.[/font]
[font=sans-serif]اجزای تشکیل دهنده منابع تغذیه خطی
[/font]
با ذکر یک مثال میتوان مطلب فوق را به خوبی منتقل کرد. فرض کنید میخواهیم یک منبع تغذیه با ولتاژ ۱۵ ولت ۳ آمپر طراحی کنیم با توجه به بلوک دیاگرام منبع تغذیه خطی اجزای زیر را نیاز داریم.
ترانس
این ترانس ولتاژ ۲۲۰ ولت ورودی را که از برق شهر میگیرد به ولتاژ ۱۵ ولت تبدیل میکند. خب اکنون یک ولتاژ سینوسی با دامنه موثر ۱۵ ولت داریم که البته پیک دامنه آن برابر است با ۱۵*۱٫۴۱ که برابر ۲۱ ولت خواهد شد.
پل دیود
پل دیود وظیفه دارد که موج سینوسی ورودی را به یک ولتاژ DC البته با ریپل بالا تبدیل کند. پیک این ولتاژ DC برابر با ۲۰ ولت خواهد شد چرا که پل دیود افت ولتاژ ۱ ولت را دارد.
خان صافی
این خازن ریپل ولتاژ بعد از پل دیود را کاهش میدهد معمولا طوری خارن را قرار میدهیم که ولتاژ بعد از پل دیود کمی کمتر از ۱۰ درصد ریپل داشته باشد.
رگولاتور خطی
ولتاژ که به ورودی رگولاتور میرسد یک ولتاژ DC است که در بازه ۱۷ تا ۲۱ ولت نوسان دارد. رگولاتور وظیفه دارد تا این ولتاژ نوسانی را به یک ولتاژ ۱۵ ولت بدون نوسان تبدیل کند. دقت کنید ولتاژ ورودی رگولاتور خطی حتما باید حداقل حدود ۲ ولت از ولتاژ خروجی آن بیشتر باشد تا رگولاتور درست کار کند.
[font=sans-serif]بازده
بازده منابع تغذیه خطی معمولا بین ۴۰ تا ۵۰ درصد است به همین دلیل این منابع تغذیه در توان های بالا که تلفات زیاد میشود بسیار گران هستند دلیل اینکه بازده منابع تغذیه خطی اینقدر پایین است در مثال فوق کاملا واضح است. در ورودی از یک ترانس استفاده شد که نهایتا بازده آن به ۶۰ درصد میرسد. بنابراین با توجه به توان نامی ترانس که ۴۵ وات است چیزی حدود ۱۸ وات تلفات دارد. سپس پل دیود جریان ۳ آمپر را عبور میدهد و میزان یک ولت نیز افت دارد پس ۳ وات تلف میکند. رگولاتور باید ولتاژ ۱۷ تا ۲۱ ولت را به ۱۵ ولت برساند پس چیزی حدود ۲ تا ۶ ولت افت دارد و چریان آن نیز ۳ آمپر است پس تلفات رگولاتور نیز به طور میانگین ۱۲ وات است یعنی در نهایت حدود ۳۳ وات تلفات داریم و بازده این مبدل برابر ۵۷ درصد میشود.[/font]
[font=sans-serif]کاربردها
امروزه منابع تغذیه خطی در کاربرهای توان پایین بیشترین استفاده را دارند چون هزینه ساخت آنها کم است و ساختار آنها بسیار ساده میباشد. همچنین در کاربردهایی که به نویز حساس هستند از منابع تغذیه خطی استفاده میشود زیرا در این منابع تغذیه به دلیل عدم وجود سوییچینگ، هیچ گونه نویز فرکانس بالا و EMI وجود ندارد.[/font]
[font=sans-serif]منابع تغذیه خطی
تا سال ۱۹۷۰ استفاده از منابع تغذیه خطی تنها راه تبدیل ولتاژ الکتریکی بود اما از سال ۱۹۷۰ به بعد با ارائه منابع تغذیه سوییچینگ، کاربرد منابع تغذیه خطی محدود شد. اساس کار منابع تغذیه خطی استفاده از یک ترانس برای تبدیل ولتاژ برق شهر به ولتاژ دیگر است. سپس ولتاژ خروجی ترانس توسط پل دیودی و خازن فیلتر به ولتاژ DC تبدیل شده و با استفاده از یک تثبیت کننده ولتاژ خطی یا رگولاتور به یک ولتاژ DC خیلی تمیز و با کیفیت تبدیل میشود.[/font]
[font=sans-serif]اجزای تشکیل دهنده منابع تغذیه خطی
[/font]
با ذکر یک مثال میتوان مطلب فوق را به خوبی منتقل کرد. فرض کنید میخواهیم یک منبع تغذیه با ولتاژ ۱۵ ولت ۳ آمپر طراحی کنیم با توجه به بلوک دیاگرام منبع تغذیه خطی اجزای زیر را نیاز داریم.
ترانس
این ترانس ولتاژ ۲۲۰ ولت ورودی را که از برق شهر میگیرد به ولتاژ ۱۵ ولت تبدیل میکند. خب اکنون یک ولتاژ سینوسی با دامنه موثر ۱۵ ولت داریم که البته پیک دامنه آن برابر است با ۱۵*۱٫۴۱ که برابر ۲۱ ولت خواهد شد.
پل دیود
پل دیود وظیفه دارد که موج سینوسی ورودی را به یک ولتاژ DC البته با ریپل بالا تبدیل کند. پیک این ولتاژ DC برابر با ۲۰ ولت خواهد شد چرا که پل دیود افت ولتاژ ۱ ولت را دارد.
خان صافی
این خازن ریپل ولتاژ بعد از پل دیود را کاهش میدهد معمولا طوری خارن را قرار میدهیم که ولتاژ بعد از پل دیود کمی کمتر از ۱۰ درصد ریپل داشته باشد.
رگولاتور خطی
ولتاژ که به ورودی رگولاتور میرسد یک ولتاژ DC است که در بازه ۱۷ تا ۲۱ ولت نوسان دارد. رگولاتور وظیفه دارد تا این ولتاژ نوسانی را به یک ولتاژ ۱۵ ولت بدون نوسان تبدیل کند. دقت کنید ولتاژ ورودی رگولاتور خطی حتما باید حداقل حدود ۲ ولت از ولتاژ خروجی آن بیشتر باشد تا رگولاتور درست کار کند.
[font=sans-serif]بازده
بازده منابع تغذیه خطی معمولا بین ۴۰ تا ۵۰ درصد است به همین دلیل این منابع تغذیه در توان های بالا که تلفات زیاد میشود بسیار گران هستند دلیل اینکه بازده منابع تغذیه خطی اینقدر پایین است در مثال فوق کاملا واضح است. در ورودی از یک ترانس استفاده شد که نهایتا بازده آن به ۶۰ درصد میرسد. بنابراین با توجه به توان نامی ترانس که ۴۵ وات است چیزی حدود ۱۸ وات تلفات دارد. سپس پل دیود جریان ۳ آمپر را عبور میدهد و میزان یک ولت نیز افت دارد پس ۳ وات تلف میکند. رگولاتور باید ولتاژ ۱۷ تا ۲۱ ولت را به ۱۵ ولت برساند پس چیزی حدود ۲ تا ۶ ولت افت دارد و چریان آن نیز ۳ آمپر است پس تلفات رگولاتور نیز به طور میانگین ۱۲ وات است یعنی در نهایت حدود ۳۳ وات تلفات داریم و بازده این مبدل برابر ۵۷ درصد میشود.[/font]
[font=sans-serif]کاربردها
امروزه منابع تغذیه خطی در کاربرهای توان پایین بیشترین استفاده را دارند چون هزینه ساخت آنها کم است و ساختار آنها بسیار ساده میباشد. همچنین در کاربردهایی که به نویز حساس هستند از منابع تغذیه خطی استفاده میشود زیرا در این منابع تغذیه به دلیل عدم وجود سوییچینگ، هیچ گونه نویز فرکانس بالا و EMI وجود ندارد.[/font]