Jenis Bekalan Kuasa

Bekalan kuasa terkawal biasanya merujuk kepada bekalan kuasa yang mampu membekalkan pelbagai voltan keluaran yang berguna untuk menguji litar elektronik bangku, mungkin dengan variasi voltan keluaran berterusan, atau hanya beberapa voltan yang telah ditetapkan. Hampir semua alat elektronik yang digunakan dalam litar elektronik memerlukan sumber kuasa dc untuk beroperasi. Bekalan kuasa terkawal pada dasarnya terdiri daripada bekalan kuasa biasa dan alat pengatur voltan. Output dari bekalan kuasa biasa dimasukkan ke alat pengatur voltan yang memberikan output akhir. Voltan keluaran tetap berterusan tanpa mengira variasi voltan input ac atau variasi arus keluaran (atau beban) tetapi amplitudnya berubah mengikut keperluan beban.

Sebilangan jenis bekalan kuasa ini dibincangkan di bawah.

SMPS

Dorongan industri ke sistem elektronik yang lebih kecil, ringan dan lebih produktif telah mendorong kemajuan SMPS, kecuali Power Supply Switch Mode. Terdapat beberapa topologi yang biasanya digunakan untuk mewujudkan SMPS. Bekalan kuasa mod suis adalah bekalan kuasa elektronik yang menggabungkan pengatur beralih untuk menukar kuasa elektrik dengan cekap. Dalam hal ini dengan menggunakan frekuensi pensuisan tinggi, ukuran pengubah daya dan komponen penapisan yang berkaitan di SMPS dikurangkan secara dramatik berbanding dengan linier. Penukar DC ke DC dan penukar DC ke AC tergolong dalam kategori SMPS.

Dalam litar pengatur linier, voltan berlebihan dari bekalan input dc yang tidak terkawal turun melintasi elemen siri dan oleh itu terdapat kehilangan kuasa berbanding dengan penurunan voltan ini, sedangkan dalam rangkaian mod beralih bahagian voltan yang tidak diatur dikeluarkan dengan memodulasi tugas suis nisbah. Kerugian pensuisan pada suis moden (seperti: MOSFET) jauh lebih sedikit berbanding dengan kehilangan elemen linear.

Sebilangan besar beban DC elektronik dibekalkan dari sumber kuasa standard. Sayangnya, voltan sumber standard mungkin tidak sesuai dengan tahap yang diperlukan oleh mikropemproses, motor, LED, atau beban lain, terutamanya apabila voltan sumber tidak dikawal seperti sumber bateri dan sumber DC dan AC lain.

Rajah Blok SMPS:

Idea utama di sebalik bekalan kuasa mod suis (SMPS) dapat difahami dengan mudah dari konsep penjelasan konsep penukar DC-DC. Sekiranya input sistem adalah AC maka tahap 1 adalah menukar ke DC. Ini dipanggil pembetulan. SMPS dengan input DC tidak memerlukan peringkat pembetulan. Banyak SMPS yang lebih baru akan menggunakan litar pembetulan faktor kuasa (PFC) khas. Dengan mengikuti gelombang sinusoidal dari input AC, kita dapat menjadikan arus masuk. Dan isyarat yang diperbaiki disaring oleh kapasitor takungan input untuk menghasilkan bekalan input DC yang tidak terkawal. Bekalan DC yang tidak terkawal diberikan kepada suis frekuensi tinggi. Untuk frekuensi yang lebih tinggi, komponen dengan kapasitansi tahap dan induktansi diperlukan. Dalam MOSFET ini boleh digunakan sebagai penyearah segerak, ini mempunyai penurunan voltan tahap pengaliran yang lebih rendah. Frekuensi pensuisan yang tinggi, menukar voltan input melintasi primer pengubah kuasa. Denyut pemacu biasanya frekuensi tetap dan kitaran tugas berubah. Keluaran transformer sekunder diperbaiki dan ditapis. Kemudian dihantar ke output dari bekalan kuasa. Pengaturan output untuk menyediakan pasokan Dc stabil dilakukan oleh blok kawalan atau maklum balas.

Sebilangan besar SMPS. Sistem beroperasi berdasarkan modulasi lebar denyut frekuensi tetap, di mana jangka masa pemacu ke suis daya berubah mengikut kitaran berdasarkan kitaran. Isyarat lebar nadi yang diberikan kepada suis berkadar songsang dengan output voltan keluaran. Pengayun dikawal oleh maklum balas voltan dari pengatur gelung tertutup. Ini biasanya dicapai dengan menggunakan pengubah nadi kecil atau pengasing opto, sehingga menambah jumlah komponen. Dalam SMPS, aliran arus keluaran bergantung pada isyarat kuasa input, elemen penyimpanan dan topologi litar yang digunakan, dan juga pada pola yang digunakan untuk menggerakkan elemen pensuisan. Dengan menggunakan penapis LC bentuk gelombang output disaring.

Kelebihan SMPS:

• Kecekapan yang lebih besar kerana transistor beralih menghilangkan sedikit daya
• Penjanaan haba yang rendah kerana kecekapan yang lebih tinggi
• Lebih kecil dari segi saiz
• Berat lebih ringan
• Mengurangkan maklum balas harmonik ke dalam bekalan utama

Aplikasi SMPS:

• Komputer peribadi
• Industri alat mesin
• Sistem keselamatan

Bersama dengan SMPS satu lagi rangkaian untuk tujuan bekalan dan sandaran yang dikawal dibincangkan di bawah.

Bekalan Kuasa Linear

Bekalan kuasa bangku kerja dengan sandaran

Bekalan kuasa bangku kerja adalah unit bekalan kuasa DC yang dapat memberikan voltan DC terkawal yang berbeza yang digunakan untuk tujuan pengujian atau pemotretan masalah. Rangkaian sederhana bekalan kuasa terkawal dengan sandaran bateri telah dirancang yang dapat digunakan sebagai bekalan kuasa bangku kerja. Ia memberikan 12 volt, 9 volt dan 5 volt DC yang dikawal selia untuk memberi prototaip semasa menguji atau menembak masalah. Ia juga mempunyai bateri cadangan untuk meneruskan kerja sekiranya kuasa gagal. Petunjuk bateri rendah juga disediakan untuk mengesahkan status bateri.

Terdiri daripada Tiga Bahagian Utama:

Penyearah dan unit penapis yang menukar isyarat AC ke isyarat DC yang dikawal selia menggunakan kombinasi pengubah, diod dan kapasitor.

Bateri digunakan sebagai alternatif, yang dapat diisi semula semasa bekalan kuasa utama dan digunakan sebagai sumber kuasa sekiranya tidak ada bekalan utama.

Petunjuk pengecasan bateri yang memberi petunjuk mengenai pengisian dan pengosongan bateri.

Transformer 14-0-14, 500 mA, diod penerus D1, D2 dan bentuk kapasitor pelicin C1 bahagian bekalan kuasa . Apabila kuasa utama tersedia, D3 maju bias dan memberikan lebih daripada 14 volt DC ke IC1 yang kemudian memberikan 12 volt terkawal yang dapat diketuk dari outputnya. Pada masa yang sama, IC2 memberikan regulasi 9 volt dan IC3 diatur 5 volt dari outputnya.

Bateri boleh dicas semula 12 volt 7.5 Ah digunakan sebagai sandaran. Apabila kuasa utama tersedia, ia akan dicas melalui D3 dan R1. R1 menghadkan arus untuk mengecas. Untuk mengelakkan pengecasan berlebihan, jika catu daya dihidupkan lama dan bateri tidak digunakan, mod pengisian Trickle selamat. Arus pengecasan adalah sekitar 100-150 mA. Apabila kuasa utama gagal, D3 membalikkan bias dan D4 ke hadapan dan bateri mengambil beban. Bateri UPS adalah pilihan yang ideal.

Zener diod ZD dan transistor PNP T1 membentuk penunjuk bateri rendah. Susunan seperti ini digunakan dalam Penyongsang untuk menunjukkan status bateri rendah. Apabila voltan bateri melebihi 11 volt, Zener melakukan dan mengekalkan asas T1 tinggi sehingga tetap mati. Apabila voltan bateri turun di bawah 11 volt, Zener mati dan T1 ke hadapan. (Zener diod berlaku hanya apabila voltan melaluinya melebihi 1 volt atau lebih tinggi daripada voltan pengenalnya. Jadi di sini 10 volt zener hanya berlaku jika voltan melebihi 11 volt.) LED kemudian menyala untuk menunjukkan keperluan pengecasan bateri. VR1 menyesuaikan titik mati yang betul dari Zener. Cas bateri sepenuhnya dan ukur voltan terminalnya. Sekiranya melebihi 12 volt, atur pengelap pengeluar VR1 yang telah ditetapkan di kedudukan tengah, dan putar sedikit sehingga LED mati. Jangan putar Preset ke hujung yang melampau. Bateri harus selalu mengandungi voltan yang mencukupi di atas 12 volt (Bateri yang diisi penuh akan menunjukkan sekitar 13.8 volt) maka hanya IC1 yang mendapat voltan input yang mencukupi.

Diagram Litar Percuma Bekalan Kuasa Beralih Sendiri

Dalam gambarajah litar ini, diberi rangkaian bekalan kuasa terkawal yang walaupun pengatur voltan tetap U1-LM7805 tidak hanya memberikan pemboleh ubah tetapi juga matikan automatik ciri-ciri. Ini dicapai dengan potensiometer yang dihubungkan antara terminal biasa dan pembumian IC pengatur. Untuk setiap kenaikan 100-ohm dalam nilai litar rintangan potensiometer RV1, voltan output meningkat sebanyak 1 volt. Oleh itu, outputnya berbeza dari 3.7V hingga 8.7V (dengan mengambil kira penurunan 1.3-volt merentasi dioda D7 dan D8).

Apabila tidak ada beban yang disambungkan ke terminal outputnya, maka bekalannya adalah bahawa ia mematikan dirinya sendiri. Ini dicapai dengan bantuan transistor Q1 dan Q2, dioda D7 dan D8, dan kapasitor C2. Apabila beban disambungkan pada output, penurunan potensi merentasi dioda D7 dan D8 (kira-kira 1.3V) mencukupi untuk melakukan transistor Q2 dan Q1. Akibatnya, geganti menjadi bertenaga dan kekal dalam keadaan selagi beban tetap tersambung. Pada masa yang sama, kapasitor C2 dikenakan kepada potensi sekitar 7-8 volt melalui transistor Q2. Tetapi apabila beban (lampu di sini bersiri dengan S2) terputus, transistor Q2 terputus. Walau bagaimanapun, kapasitor C2 masih dicas dan ia mula melepaskan melalui dasar transistor Q1. Setelah beberapa waktu (yang pada dasarnya ditentukan oleh nilai C2), relay RL1 dinyahaktifkan, yang mematikan input utama ke primer transformer TR1. Untuk menyambung semula kuasa, tekan butang S1 Push harus ditekan seketika. Kelewatan mematikan bekalan kuasa berbeza secara langsung dengan nilai kapasitor.

Transformer dengan voltan sekunder 12V-0V, 250mA telah digunakan, ia tetap boleh diubah mengikut kehendak pengguna (maksimum 30V. Dan penilaian arus 1-ampere). Untuk menarik arus lebih dari 300mA, IC pengatur mesti dilengkapi dengan pendingin kecil di atas penebat mika. Apabila voltan sekunder pengubah meningkat melebihi 12 volt (RMS), potensiometer RV1 mesti dimensi semula. Juga, penarafan voltan geganti harus ditentukan sebelumnya.

Bekalan Kuasa Pembolehubah menggunakan LM338

Bekalan kuasa DC sering diperlukan untuk menghidupkan peranti elektronik. Walaupun ada yang memerlukan bekalan kuasa yang diatur, ada banyak aplikasi di mana voltan output perlu diubah. Bekalan kuasa berubah-ubah di mana kita dapat menyesuaikan voltan output mengikut keperluan. Bekalan kuasa boleh ubah boleh digunakan dalam banyak aplikasi seperti menerapkan voltan berubah ke motor DC, menerapkan voltan berubah ke penukar DC-DC voltan tinggi untuk menyesuaikan kenaikan, dll. Ia kebanyakannya digunakan dalam menguji projek elektronik .

Komponen utama dalam bekalan kuasa berubah-ubah adalah pengatur yang outputnya dapat disesuaikan menggunakan cara apa pun seperti perintang berubah-ubah. IC pengatur seperti LM317 memberikan voltan laras dari 1,25 hingga 30V. Cara lain ialah menggunakan LM33 IC.

Di sini litar bekalan kuasa pemboleh ubah sederhana menggunakan LM33 digunakan yang merupakan pengatur voltan arus tinggi.

LM 338 adalah pengatur voltan arus tinggi yang dapat membekalkan lebihan arus 5 ampere ke beban. Voltan keluaran dari pengatur dapat disesuaikan dari 1.2 volt hingga 30 volt. Ia hanya memerlukan dua perintang luaran untuk menetapkan voltan keluaran. LM 338 tergolong dalam keluarga LM 138 yang boleh didapati dalam 3 pakej terminal. Ia dapat digunakan dalam aplikasi seperti bekalan kuasa yang dapat disesuaikan, pengatur arus tetap, pengecas bateri dan lain-lain. Bekalan pemboleh ubah arus tinggi sangat penting untuk menguji litar penguat daya tinggi, semasa pemotretan masalah atau servis. Ini membolehkan bekalan kuasa digunakan dengan beban sementara yang tinggi dan kelajuan dimulakan dalam keadaan beban penuh. Perlindungan beban berlebihan tetap berfungsi walaupun pin penyesuaian terputus secara tidak sengaja.

Huraian Litar

Litar asas terdiri daripada bahagian-bahagian berikut:

1. Transformer Step down menyebabkan penurunan voltan ac 230V.
2. Modul penerus untuk membetulkan isyarat AC.
3. Kapasitor elektrolit pelicin untuk menyaring isyarat dc dan menghilangkan riak ac.
4. LM338
5. Perintang berubah-ubah

Kerja Litar

Bekalan kuasa berubah menggunakan pengatur voltan positif LM338 ditunjukkan di bawah. Kuasa itu diperoleh daripada pengubah turun 5 ampere 0-30 volt. Modul penyearah 10 amp meluruskan voltan rendah AC ke DC yang dibuat bebas riak oleh kapasitor pelicin C1. Kapasitor C2 dan C3 meningkatkan tindak balas sementara. Voltan keluaran dapat disesuaikan melalui Pot VR1 ke voltan yang diinginkan dari 1.2 volt hingga 28 volt.D1 melindungi terhadap C4 dan D2 melindungi terhadap C3 ketika dimatikan. Pengawal selia memerlukan heat sink.

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