Strāvas padeves veidi

Elektrotehnikā barošanas avots ir ierīce, kas pārvērš elektrisko enerģiju izejas elektriskajā spriegumā, strāvā un frekvencē, kas nepieciešama pievienotai elektroierīcei. Tas pārveido maiņstrāvu līdzstrāvā un nodrošina dažādu elektronisko ierīču (datoru, televizoru, printeri, maršrutētāju utt.) barošanu. Ir divu veidu barošanas avoti: sprieguma avots (nodrošina pastāvīgu spriegumu) un strāvas avots (nodrošina pastāvīgu strāvu).

Elektronisko ierīču barošanas avotus galvenokārt var iedalīt lineārajos un impulsos:

• lineāri barošanas avoti, kuros atbilstošais elements ir transformators (ir arī lineāri barošanas avoti bez transformatoriem);
• komutācijas barošanas bloki, izmantojot dažāda veida elektroniskās sistēmas (sprieguma pārveidotājus);

Lineārajiem ir salīdzinoši vienkāršs dizains, kas var kļūt sarežģītāks, jo palielinās strāva, kas tiem nepieciešama, taču to sprieguma regulēšana tiem nav īpaši efektīva.

Jauda ir daudzu ierīču neatņemama sastāvdaļa. Daži no galvenajiem veidiem ir:

• Impulsu barošanas bloks. Pašlaik lielākā daļa barošanas avotu tiek ražoti komutācijas barošanas avotu veidā. To priekšrocība galvenokārt ir mazāks svars. Kad cietvielu vadības un barošanas avoti vēl nebija pieejami, tika izmantoti smagāki, izturīgāki transformatoru barošanas avoti, lai nodrošinātu zemu izmaksu komutācijas barošanas avotu dizainu.
• Datora barošanas avots. Datoros ir komutācijas barošanas avots, kas pārveido zemu maiņstrāvas spriegumu no sadales tīkla (230 V, 50 Hz) zemspriegumā, ko izmanto datora elektriskās ķēdēs (DC 3,3 V, 5 V un 12 V).
• Tīkla adapteris. Tas ir mazs komutācijas barošanas avots, kura forma un izmēri ir līdzīgi standarta elektrības kontaktdakšai (piemēram, mobilā tālruņa lādētājam), ko izmanto 230 voltu tīklam, kas nodrošina noteiktai elektriskai vai elektroniskai ierīcei nepieciešamo zemo spriegumu. Maiņstrāvas adapterus parasti izmanto ar ierīcēm un ierīcēm, kurām nav sava iekšējā barošanas avota.
• Metināšanas strāvas avots. Metināšanas avoti nodrošina lielu strāvu (parasti simtiem ampēru), kas ļauj metālam lokāli izkausēt un tādējādi pievienoties. Iepriekš tika izmantoti tā sauktie metināšanas transformatori (ar īpašiem elektromagnētiskajiem transformatoriem, kas paredzēti lielām metināšanas strāvām), modernāki ir metināšanas invertori ar elektronisko vadību.

Barošanas avota iekšējā pretestība

Ideāls barošanas avots kā sprieguma avots vienmēr nodrošina vienādu spriegumu neatkarīgi no pieslēgtās slodzes (t.i., barošanas spriegums ir nemainīgs pie dažādām strāvas padevēm).

Tomēr ideāla avota nav, jo iekšējā pretestība patiess avots ierobežo maksimālo strāvu, kas var plūst caur ķēdi.

Šajā barošanas avotā var izmantot sprieguma regulatoru, lai nodrošinātu stabilu izejas spriegumu, ko nodrošina sprieguma kritums (regulatora ieejas un izejas spriegumu starpība). Piemērs - Pārslēgšanas sprieguma regulators

Tātad atkarībā no izejas sprieguma kvalitātes tiek izdalīti barošanas avoti:

• stabilizēti avoti, kuru spriegums tiek uzturēts nemainīgā līmenī neatkarīgi no strāvas svārstībām,
• neregulēti avoti, kur izejas spriegums var mainīties atkarībā no strāvas svārstībām.

Transformatoru lineārie barošanas avoti

Klasiskie lineārie avoti sastāv no šādiem elementiem: transformatora, taisngrieža, filtra un sprieguma regulatora.

Lineārā barošanas avota shematiskā diagramma

Pirmkārt, transformators pārveido tīkla spriegumu samazinātā spriegumā un nodrošina galvaniskā izolācija… Tiek izsaukta ķēde, kas pārvērš maiņstrāvu impulsa līdzstrāvā taisngriezis (rektifikācijai tiek izmantotas diodes tilta shēmas), tad pulsāciju samazina filtrs ar kondensatoriem un induktoriem. Vairāk par filtriem — Jaudas filtri.

Sprieguma regulēšana vai stabilizācija līdz noteiktai vērtībai tiek panākta, izmantojot t.s Sprieguma regulators, kura konstrukcijā tranzistori.

Tranzistors ķēdē darbojas kā regulējama pretestība.Šī posma izejā, lai panāktu lielāku viļņa stabilitāti, ir otrais filtrēšanas posms (lai gan ne obligāti, tas viss ir atkarīgs no konstrukcijas prasībām), tas var būt parasts kondensators.

Starp barošanas avotiem ir tie, kuros ir slodzei piegādātā jauda regulē tiristorilai nodrošinātu slodzei nepieciešamo spriegumu un jaudu.

Vācijas laboratorijas barošanas avots

Mūsdienu lineārie barošanas avoti

Sprieguma stabilizācija pamata tipa lineārajos avotos tiek panākta, pieslēdzot speciālu elementu paralēli ķēdei, ko baro neregulēts augstāka sprieguma avots caur piemērotu rezistoru, kura strāvas-sprieguma raksturlielums uzrāda strauju strāvas pieaugumu pie nepieciešamās. spriegums. Tas ir tāds elements Zenera diode, kas darbojas plašā sliekšņa spriegumu diapazonā.

Zenera diodes barošanas avota trūkumi ir salīdzinoši zemā izejas sprieguma stabilitāte, salīdzinoši mazs strāvas diapazons un īpaši zema efektivitāte, jo elektriskā enerģija tiek pārvērsta siltumā virknes rezistorā un pašā Zener diodē.

Mūsdienu lineārajos avotos (parasti integrētās shēmas veidā) tiek izmantots mainīgas pretestības elements (lineārā režīma tranzistors), ko kontrolē atgriezeniskā saite, pamatojoties uz starpību starp izejas spriegumu un līdzstrāvas spriegumu no iekšējā atsauces sprieguma (pamatojoties uz diode). ķēde, bet ar mazu līdzstrāvu).

Tipiski lineārie avoti ir 78xx IC (piemēram, 7805 ir 5 V sprieguma avots) un to atvasinājumi.

Šādu lineāro barošanas avotu trūkums ir to zemā efektivitāte (un tāpēc, ka jaudas izkliede integrālajā shēmā mainās atkarībā no siltuma un nepieciešamības pēc dzesēšanas), it īpaši, ja ir liela atšķirība starp ieejas un izejas spriegumiem un lielām strāvām. dažreiz arī neizdevīgi, ka izejas spriegums vienmēr ir zemāks par ieejas spriegumu.

Priekšrocība ir to zemās izmaksas, mazs izmērs, lietošanas vienkāršība un traucējumu trūkums no ārpuses un elektriskās ķēdes.

Iebūvēta elektroapgāde elektrotehnikas laboratorijā

Komutācijas barošanas avoti

Impulsu barošanas blokos tiek izmantots lauka tranzistors, kas periodiski aizveras samērā augstā frekvencē (desmitiem kHz vai vairāk) un palielina ieejas spriegumu ķēdei, kas sastāv no spoles, kondensatora un diodes kombinācijas. Ar piemērotu šo elementu kombināciju ir iespējams panākt sprieguma samazināšanos un pieaugumu.

Vēl viens impulsu barošanas avota veids ir barošanas avots ar transformatoru un sekojošu diodes taisngriezi, kas izmanto mūsdienu magnētisko materiālu (ferītu) izdevīgās īpašības (mazāks transformatora izmērs pie lielām strāvām, mazāki magnētiskie zudumi) augstās frekvencēs. . Mainot frekvenci, jūs varat panākt izejas sprieguma izmaiņas.

Tādējādi šādā barošanas avotā ietilpst ķēde (parasti integrētas shēmas veidā), kas nodrošina frekvences izmaiņas, pamatojoties uz atgriezenisko saiti no izejas sprieguma, lai nodrošinātu stabilu izejas spriegumu pie mainīgām slodzēm.

Vairāk par komutācijas barošanas blokiem: Komutācijas barošanas avotu vispārīgie principi, priekšrocības un trūkumi

Tā kā komutācijas barošanas avoti darbojas ar kvadrātviļņu spriegumiem un strāvām, tie parasti izstaro elektromagnētiskos viļņus plašā frekvenču diapazonā. Tāpēc, veidojot un izmantojot tos, ir jāievēro elektromagnētiskās saderības (EMC) principi.

Laboratorijas aprīkojums

Darbnīcā vai laboratorijā mērīšanai, testēšanai un problēmu novēršanai tiek izmantots precīzs barošanas avots. Šie laboratorijas barošanas avoti pārveido, izlabo un regulē spriegumus, kā arī izejas strāvas, lai mērījumus varētu veikt, nesabojājot pārbaudāmās ierīces.

Skatīt arī:Barošanas avoti rūpnieciskās automatizācijas ierīcēm