Typer strømforsyning

I elektroteknikk er en strømforsyning en enhet som konverterer elektrisk energi til den elektriske utgangsspenningen, strømmen og frekvensen som kreves av et tilkoblet elektrisk apparat. Den konverterer vekselstrøm til likestrøm og driver ulike elektroniske enheter (datamaskin, TV, skriver, ruter, etc.). Det finnes to forskjellige typer strømforsyninger: en spenningskilde (gir konstant spenning) og en strømkilde (gir konstant strøm).

Strømforsyninger for elektroniske enheter kan hovedsakelig deles inn i lineære og pulserende:

• lineære strømforsyninger der det tilsvarende elementet er en transformator (det finnes også lineære strømforsyninger uten transformatorer);
• bytte strømforsyninger ved hjelp av ulike typer elektroniske systemer (spenningsomformere);

Lineære har en relativt enkel design som kan bli mer komplisert ettersom strømmen de trenger for å levere øker, men spenningsreguleringen deres er ikke veldig effektiv for dem.

Strøm er en integrert del av mange enheter. Noen av hovedtypene er:

• Impuls strømforsyningsenhet. For tiden produseres de fleste strømforsyninger i form av byttestrømforsyninger. Fordelen deres er hovedsakelig lavere vekt. Når solid-state-kontroll og strømforsyninger ennå ikke var tilgjengelige, ble tyngre, mer holdbare transformatorstrømforsyninger brukt for å tillate rimelige byttestrømforsyningsdesign.
• Datamaskin strømforsyning. Datamaskiner inneholder en byttestrømforsyning som konverterer lav AC-spenning fra distribusjonsnettverket (230 V, 50 Hz) til lavspenningen som brukes i datamaskinens elektriske kretser (DC 3,3 V, 5 V og 12 V).
• Nettverksadapter. Det er en liten strømkilde som er formet og dimensjonert som en standard elektrisk plugg (for eksempel en mobiltelefonlader) som brukes på en 230 volt strømforsyning som gir den lave spenningen som kreves for en bestemt elektrisk eller elektronisk enhet. AC-adaptere brukes vanligvis med enheter og apparater som ikke har sin egen interne strømforsyning.
• Sveisestrømkilde. Sveisekilder gir en høy strøm (typisk hundrevis av ampere) som gjør at metallet lokalt kan smelte og dermed bli sammen. Tidligere ble såkalte sveisetransformatorer brukt (med spesielle elektromagnetiske transformatorer designet for høye sveisestrømmer), mer moderne er sveisevekselrettere med elektronisk styring.

Intern motstand i strømforsyningen

En ideell strømforsyning, som spenningskilde, gir alltid samme spenning uavhengig av tilkoblet last (dvs. forsyningsspenningen er konstant ved forskjellige strømtrekk).

Imidlertid er det ingen perfekt kilde fordi indre motstand en sann kilde begrenser den maksimale strømmen som kan flyte gjennom kretsen.

Denne strømforsyningen kan bruke en spenningsregulator for å gi en stabil utgangsspenning, som leveres av spenningsfallet (forskjellen mellom inngangs- og utgangsspenningen til regulatoren). Eksempel - Bytte spenningsregulator

Så i henhold til kvaliteten på utgangsspenningen skilles strømforsyninger ut:

• stabiliserte kilder, hvis spenning holdes på et konstant nivå, uavhengig av strømsvingninger,
• uregulerte kilder hvor utgangsspenningen kan variere med strømsvingninger.

Transformator lineære strømforsyninger

Klassiske lineære kilder består av følgende elementer: en transformator, en likeretter, et filter og en spenningsregulator.

Lineær strømforsyning skjematisk diagram

Først konverterer transformatoren nettspenningen til en redusert spenning og gir galvanisk isolasjon… En krets som konverterer vekselstrøm til pulset likestrøm kalles likeretter (diodebrokretser brukes til likeretting), da reduserer et filter med kondensatorer og induktorer krusningen. Mer om filtre - Strømfiltre.

Regulering eller stabilisering av spenningen til en gitt verdi oppnås ved hjelp av den såkalte En spenningsregulator i konstruksjonen som transistorer.

Transistoren i kretsen fungerer som en justerbar motstand.Ved utgangen av dette trinnet, for å oppnå større stabilitet i bølgen, er det et andre filtreringstrinn (selv om det ikke nødvendigvis avhenger av designkravene), det kan være en konvensjonell kondensator.

Blant strømforsyningene er det de der strømmen som leveres til lasten er regulert av tyristorerfor å levere nødvendig spenning og strøm til lasten.

Tysk laboratoriestrømforsyning

Moderne lineære strømforsyninger

Stabilisering av spenningen i den grunnleggende typen lineære kilder oppnås ved å koble et spesielt element parallelt med en krets matet av en uregulert kilde med høyere spenning gjennom en passende motstand, hvis strøm-spenningskarakteristikk viser en kraftig økning i strømmen ved den nødvendige Spenning. Det er et slikt element Zener diode, som opererer over et bredt spekter av terskelspenninger.

Ulempene med en zenerdiodestrømforsyning er relativt lav utgangsspenningsstabilitet, et relativt lite strømområde og spesielt lav effektivitet, da elektrisk energi omdannes til varme i seriemotstanden og i selve zenerdioden.

Moderne lineære kilder (vanligvis i form av en integrert krets) bruker et variabelt impedanselement (lineær modus transistor) som styres av tilbakemelding basert på forskjellen mellom utgangsspenningen og likespenningen fra en intern referansespenning (basert på en diode) krets, men med liten likestrøm).

Typiske lineære kilder er 78xx IC-er (f.eks. er 7805 en 5V spenningskilde) og deres derivater.

Ulempen med slike lineære strømforsyninger er deres lave effektivitet (og fordi effekttapet i den integrerte kretsen varierer med varme og behovet for kjøling), spesielt når det er stor forskjell mellom inngangs- og utgangsspenningene og høye strømmer. også noen ganger ufordelaktig at utgangsspenningen alltid er lavere enn inngangsspenningen.

Fordelen ligger i deres lave kostnader, små størrelse, brukervennlighet og mangel på forstyrrelser fra utsiden og i den elektriske kretsen.

Innebygd strømforsyning i et elektroteknisk laboratorium

Bytte strømforsyninger

I pulserende strømforsyninger brukes en felteffekttransistor, som med jevne mellomrom lukkes ved en relativt høy frekvens (titalls kHz eller mer) og øker inngangsspenningen til en krets som består av en kombinasjon av en spole, en kondensator og en diode. Med en passende kombinasjon av disse elementene er det mulig å oppnå spenningsreduksjon og -økning.

En annen type pulserende strømforsyning er en strømforsyning med en transformator og en påfølgende diodelikeretter, som utnytter de fordelaktige egenskapene (mindre størrelse på transformatoren ved høye strømmer, lavere magnetiske tap) til moderne magnetiske materialer (ferritter) ved høye frekvenser . Ved å endre frekvensen kan du oppnå en endring i utgangsspenningen.

Således inkluderer en slik strømforsyning en krets (vanligvis i form av en integrert krets) som gir frekvensvariasjon basert på tilbakemelding fra utgangsspenningen for å gi en stabil utgangsspenning under varierende belastning.

Mer om bytte av strømforsyning: Generelle prinsipper, fordeler og ulemper ved å bytte strømforsyning

Fordi byttestrømforsyninger opererer med firkantbølgespenninger og -strømmer, sender de vanligvis ut elektromagnetiske bølger over et bredt frekvensområde. Derfor, når du oppretter og bruker dem, er det nødvendig å observere prinsippene for elektromagnetisk kompatibilitet (EMC).

Laboratorieutstyr

I et verksted eller laboratorium brukes en presisjonsstrømforsyning for måling, testing og feilsøking. Disse laboratoriestrømforsyningene konverterer, retter opp og regulerer spenninger så vel som utgangsstrømmer slik at målinger kan utføres uten å skade enhetene som testes.

Se også:Strømforsyninger for industrielle automasjonsenheter