Napajalna enota je del strojne opreme, ki se uporablja za pretvorbo moči iz vtičnice v uporabno moč v številne dele v električni napravi. Vsaka oskrba z energijo mora poganjati svojo obremenitev, ki je nanjo povezana. Odvisno od svoje zasnove lahko napajalna enota pridobiva energijo iz različnih vrst virov energije, npr sistemi za prenos električne energije , elektromehanski sistemi, kot so generatorji in alternatorji, pretvorniki sončne energije, naprave za shranjevanje energije, kot so baterija in gorivne celice, ali drugo napajanje. Obstajata dve vrsti napajalnikov, AC in DC napajalniki. Glede na električne specifikacije električne naprave lahko uporablja izmenično ali enosmerno napajanje.
Kaj je napajalnik?
Napajanje lahko definiramo kot električno napravo, ki se uporablja za električno napajanje električnih obremenitev. Glavna naloga te naprave je spremeniti električni tok od vira do natančne napetosti, frekvence in toka za napajanje obremenitve. Včasih teh napajalnikov lahko imenujemo pretvorniki električne energije. Nekatere vrste zalog so ločeni kosi tovora, druge pa so vdelane v naprave, ki jih nadzorujejo.
Blok diagram
Napajalno vezje se uporablja v različnih električnih in elektronskih napravah. Napajalna vezja so razvrščena v različne tipe glede na moč, ki jo porabijo za oskrbo s tokokrogi ali napravami. Na primer, vezja, ki temeljijo na mikrokrmilniku, so praviloma vezja z reguliranim napajanjem 5V DC (RPS), ki jih je mogoče oblikovati s pomočjo drugačne metode za spreminjanje moči z 230V AC na 5V DC.
Blokovna shema napajanja in postopna pretvorba 230V AC v 12V DC je obravnavana spodaj.
- Stopnjasti transformator pretvori 230V AC v 12v.
- Mostni usmernik se uporablja za spreminjanje izmeničnega v enosmerni tok
- Kondenzator se uporablja za filtriranje valov AC in oddaja regulator napetosti.
- Nazadnje regulator napetosti uravna napetost na 5V in na koncu se za prevzemanje utripajoče valovne oblike uporablja blokirna dioda.
Blok diagram
Klasifikacija oskrbe z električno energijo in njene različne vrste
Tu bomo razpravljali o različnih vrstah napajalnikov, ki obstajajo v tržnem svetu. Spodnja tabela opisuje osnovne vrste napajalnikov za naslednje pogoje.
IZHOD = DC | IZHOD = AC | |
VHOD = AC |
|
|
VHOD = DC |
|
|
Spremenljivo napajanje z izmeničnim tokom
Različne izmenične napetosti nastanejo z uporabo transformatorja. Transformator ima lahko več navitij ali pip, v tem primeru instrument s stikali izbere različne ravni napetosti. Druga možnost je, da lahko spremenljivi transformator (nastavljiv avtotransformator) neprekinjeno spreminja napetosti. Vključeni so nekateri spremenljivi napajalniki za merjenje napetosti, toka in / ali moči.
Spremenljivo napajanje z izmeničnim tokom
Neurejeno linearno napajanje
Neregulirani napajalniki vsebujejo transformator, usmernik, kondenzator filtra in odzračevalni upor. Ta vrsta napajanja je zaradi enostavnosti najcenejša in najbolj zanesljiva za potrebe po nizki moči. Glavna pomanjkljivost je, da izhodna napetost ni konstantna. Spreminja se glede na vhodno napetost in obremenitveni tok, valovanje pa ni primerno za elektronske aplikacije. Valovanje lahko zmanjšamo s spreminjanjem kondenzatorja filtra na filter LC (induktor-kondenzator), vendar stroški postanejo večji.
Neurejeno linearno napajanje
Vhodni transformator
Vhodni transformator se uporablja za pretvorbo dohodne napetosti v omrežje do zahtevane ravni napajanja. Prav tako izolira izhodno vezje od omrežne napetosti. Tu uporabljamo odstopni transformator .
Usmernik
Usmernik, ki se uporablja za pretvorbo dohodnega signala iz AC formata v surovi enosmerni tok. Prosimo, glejte te povezave. Na voljo so različne vrste usmernikov polvalni usmernik in polnovalni usmernik .
Kondenzator filtra
Pulsirajoči enosmerni tok iz usmernika se napaja v gladilni kondenzator. Odstranil bo neželene valove v pulzirajočem enosmernem toku.
Bleeder upor
Bleeder upor je znan tudi kot odtočni upor. Priključen je preko kondenzatorjev filtra, da odvaja njihov shranjeni naboj, tako da napajalni sistem ni nevaren.
Programabilno napajanje
Ta vrsta napajanja omogoča daljinsko upravljanje za delovanje prek analognega vhoda, sicer pa digitalnih vmesnikov, kot sta GPIB ali RS232. Nadzorovane lastnosti te oskrbe vključujejo tok, napetost, frekvenco. Te vrste zalog se uporabljajo v številnih aplikacijah, kot so izdelava polprevodnikov, rentgenski generatorji, spremljanje rasti kristalov, avtomatizirano testiranje naprav.
Na splošno te vrste napajalnikov uporabljajo ključni mikroračunalnik za nadzor in spremljanje delovanja napajalnika. Napajanje z računalniškim vmesnikom uporablja standardne (ali) lastniške komunikacijske protokole in nadzorni jezik naprave, kot je SCPI (standardni ukazi za programabilne instrumente)
Računalniško napajanje
Napajalna enota v računalniku je del strojne opreme, ki se uporablja za spreminjanje napajanja iz vtičnice v uporabno moč za več delov računalnika. Pretvori izmenični tok v enosmerni tok
Nadzoruje tudi pregrevanje z nadzorno napetostjo, ki se lahko spreminja ročno ali samodejno glede na napajanje. Napajalna enota ali napajalna enota se imenuje tudi pretvornik moči ali napajalnik.
V računalniku so notranje komponente, kot so ohišja, matične plošče in napajalniki, na voljo v različnih konfiguracijah, velikosti, ki so znane kot faktor oblike. Vse te tri komponente morajo biti dobro usklajene, da lahko primerno delujejo.
Regulirano linearno napajanje
Regulirani linearni napajalniki so enaki nereguliranim linearnim napajalnikom, razen tega 3-terminalni regulator se uporablja namesto odzračevalnega upora. Glavni namen te oskrbe je zagotoviti tovoru potrebno raven enosmerne moči. Napajalnik z enosmernim tokom kot vhod uporablja AC napajalnik. Različne aplikacije zahtevajo različne ravni atributnih napetosti, danes pa enosmerni napajalniki zagotavljajo natančno izhodno napetost. In to napetost uravnava elektronsko vezje, tako da zagotavlja konstantno izhodno napetost v širokem razponu izhodnih obremenitev.
Shema reguliranega napajanja
Tu je spodaj podan osnovni diagram vezja za regulirano linearno napajanje.
Regulirano linearno napajanje
Glavne značilnosti tega napajalnika so naslednje.
- Učinkovitost tega napajalnika znaša od 20 do 25%
- Magnetni materiali, ki se uporabljajo v tem napajanju, so jedro CRGO ali Stalloy.
- Je bolj zanesljiv, manj zapleten in obsežen.
- Omogoča hitrejši odziv.
Glavne prednosti linearnega napajanja vključujejo zanesljivost, preprostost, poceni in raven hrupa. Skupaj s temi prednostmi obstaja nekaj slabosti, kot so
Te so najboljše za več aplikacij z nizko porabo, zato se pomanjkljivosti, kadar je potrebna velika moč, jasneje spremenijo. Pomanjkljivosti tega napajalnika so velika izguba toplote, velikost in raven nizke učinkovitosti. Kadar se linearno napajanje uporablja v aplikacijah z visoko močjo, za upravljanje napajanja potrebujejo velike komponente.
Glajenje
Ko je enosmerni tok odpravljen iz izmeničnega signala, ga je treba izravnati, da se odstrani spremenljiva napetost. V ta namen se običajno uporabljajo kondenzatorji velike vrednosti.
Regulator napetosti
Linearni regulator ima aktivno (BJT ali MOSFET) prehodno napravo (serijsko ali ranžirno), ki jo nadzoruje visoko ojačevalni diferencialni ojačevalnik. Primerja izhodno napetost z natančno referenčno napetostjo in prilagodi prehodno napravo, da vzdržuje konstantno izhodno napetost. Obstajata dve glavni vrsti linearnih napajalnikov. Preberite več o Različne vrste regulatorjev napetosti z delovnim načelom .
Serijski regulator
To so najpogosteje uporabljeni regulatorji za linearne napajalnike. Kot že ime pove, je v vezje nameščen serijski element, kot je prikazano na spodnji sliki, njegova upornost pa se je spreminjala prek krmilne elektronike, da je zagotovljena pravilna izhodna napetost za prevzeti tok.
Koncept regulatorja napetosti serije ali regulatorja napetosti serije
Regulator ranžiranja
Preklopni regulator se manj uporablja kot glavni element napetostnega regulatorja. Pri tem je spremenljiv element nameščen čez breme, kot je prikazano spodaj. Vhodni upor je nameščen zaporedno, vhodni regulator pa je nastavljen tako, da je napetost na obremenitvi konstantna.
Napetostni regulator napetosti s povratnimi informacijami
Napajanje v načinu preklopa (SMPS)
SMPS ima usmernik, filtrirni kondenzator, serijski tranzistor, regulator, transformator, vendar je bolj zapleten kot drugi napajalniki, o katerih smo razpravljali.
Preklopni način napajanja
Zgoraj prikazana shema je preprost blokovni diagram. AC napetost se s serijskim tranzistorjem in regulatorjem odpravi na neurejeno enosmerno napetost. Ta enosmerni tok je sesekljan na konstantno visokofrekvenčno napetost, kar omogoča drastično zmanjšanje velikosti transformatorja in omogoča veliko manjše napajanje. Pomanjkljivosti te vrste napajanja so, da morajo biti vsi transformatorji izdelani po meri, kompleksnost napajanja pa ni primerna za nizko proizvodnjo ali varčne aplikacije z nizko porabo. Glejte to povezavo Vedeti vse o SMPS .
Napajanje v načinu preklopa (SMPS)
Neprekinjeno napajanje (UPS)
UPS je rezervni vir napajanja, ki v primeru izpada električne energije ali nihanja omogoča dovolj časa za urejen izklop sistema ali zagon rezervnega generatorja. UPS je običajno sestavljen iz banke akumulatorskih baterij in zaznavalnih in kondenzacijskih vezij. Poleg tega preberite o shemi vezja UPS in različnih vrstah, za več informacij glejte to povezavo Shema in delovanje UPS-a .
Neprekinjeno napajanje (UPS)
Napajanje z enosmernim tokom
Napajanje z enosmernim tokom je tisto, ki zagotavlja konstantno enosmerno napetost svoje obremenitve. Na podlagi njegovega načrta se napajanje z enosmernim tokom lahko krmili iz enosmernega napajanja ali iz napajalnika, kot je električno omrežje.
Napajanje z enosmernim tokom
Tu gre za različne vrste napajalnikov, ki vključujejo linearne napajalnike, napajalnike v stikalnem načinu, neprekinjeno napajanje. Nadalje, za izvajanje elektronike in električni projekti ali kakršne koli informacije o vrstah oskrbe z električno energijo vam lahko dajo povratne informacije o vaših predlogih, komentarjih v spodnjem oddelku za komentarje.
