Bộ nguồn được điều chỉnh thường đề cập đến bộ nguồn có khả năng cung cấp nhiều loại điện áp đầu ra hữu ích cho các mạch điện tử thử nghiệm trên băng ghế dự bị, có thể với sự thay đổi liên tục của điện áp đầu ra hoặc chỉ một số điện áp đặt trước. Hầu hết tất cả các thiết bị điện tử sử dụng trong mạch điện tử đều cần nguồn điện một chiều để hoạt động. Nguồn điện được điều chỉnh về cơ bản bao gồm nguồn điện thông thường và thiết bị điều chỉnh điện áp. Đầu ra từ nguồn điện thông thường được đưa đến thiết bị điều chỉnh điện áp để cung cấp đầu ra cuối cùng. Điện áp đầu ra không đổi bất kể sự thay đổi của điện áp đầu vào xoay chiều hoặc sự thay đổi của dòng điện đầu ra (hoặc tải) nhưng biên độ của nó thay đổi tùy theo yêu cầu tải.
Một số loại nguồn cung cấp điện được thảo luận dưới đây.
SMPS
Việc ngành công nghiệp thúc đẩy các hệ thống điện tử nhỏ gọn hơn, nhẹ hơn và năng suất hơn đã thúc đẩy sự tiến bộ của SMPS, không gì khác ngoài Bộ cấp nguồn cho Chế độ chuyển đổi. Có một số cấu trúc liên kết thường được sử dụng để hiện thực hóa SMPS. Nguồn điện chế độ chuyển mạch là nguồn điện điện tử kết hợp với bộ điều chỉnh chuyển mạch để chuyển đổi năng lượng điện một cách hiệu quả. Bằng cách sử dụng tần số chuyển mạch cao, kích thước của biến áp nguồn và các thành phần lọc liên quan trong SMPS được giảm đáng kể so với tuyến tính. Bộ chuyển đổi DC sang DC và bộ chuyển đổi DC sang AC thuộc loại SMPS.
Trong mạch điều chỉnh tuyến tính, điện áp dư thừa từ nguồn cung cấp đầu vào một chiều không được điều chỉnh giảm trên một phần tử nối tiếp và do đó có tổn thất công suất tương ứng với sự sụt giảm điện áp này, trong khi trong mạch chế độ chuyển mạch, phần điện áp không điều chỉnh được loại bỏ bằng cách điều chỉnh nhiệm vụ của công tắc. tỉ lệ. Tổn thất chuyển mạch trong các bộ chuyển mạch hiện đại (như: MOSFETs) ít hơn nhiều so với tổn thất trong phần tử tuyến tính.
Phần lớn các tải DC điện tử được cung cấp từ các nguồn điện tiêu chuẩn. Thật không may, điện áp nguồn tiêu chuẩn có thể không phù hợp với mức yêu cầu của bộ vi xử lý, động cơ, đèn LED hoặc các tải khác, đặc biệt khi điện áp nguồn không được điều chỉnh như nguồn pin và các nguồn DC khác cũng như nguồn AC.
Sơ đồ khối SMPS:
Có thể dễ dàng hiểu được ý tưởng chính đằng sau bộ cấp nguồn chế độ chuyển mạch (SMPS) từ khái niệm giải thích khái niệm về bộ chuyển đổi DC-DC. Nếu đầu vào hệ thống là AC thì giai đoạn đầu tiên là chuyển đổi sang DC. Điều này được gọi là cải chính. SMPS với đầu vào DC không yêu cầu giai đoạn chỉnh lưu. Nhiều SMPS mới hơn sẽ sử dụng mạch hiệu chỉnh hệ số công suất (PFC) đặc biệt. Bằng cách đi theo sóng hình sin của đầu vào AC, chúng ta có thể tạo ra dòng điện đầu vào. Và tín hiệu chỉnh lưu được lọc bởi tụ điện hồ chứa đầu vào để tạo ra nguồn cung cấp đầu vào DC không điều chỉnh. Nguồn cung cấp DC không điều chỉnh được cấp cho công tắc tần số cao. Đối với tần số cao hơn, các thành phần có điện dung và điện cảm cùng mức được yêu cầu. Trong MOSFET này, các MOSFET có thể được sử dụng như các bộ chỉnh lưu đồng bộ, các bộ chỉnh lưu này có điện áp giai đoạn dẫn thấp hơn. Tần số chuyển mạch cao, chuyển đổi điện áp đầu vào qua sơ cấp của máy biến áp nguồn. Các xung biến tần thường cố định và chu kỳ làm việc thay đổi. Đầu ra của máy biến áp thứ cấp được chỉnh lưu và lọc. Sau đó, nó được gửi đến đầu ra của nguồn điện. Điều chỉnh đầu ra để cung cấp nguồn Dc ổn định được thực hiện bởi khối điều khiển hoặc phản hồi.
Hầu hết các SMPS. Các hệ thống hoạt động trên cơ sở điều chế độ rộng xung tần số cố định, trong đó khoảng thời gian của biến tần đến công tắc nguồn thay đổi theo từng chu kỳ. Tín hiệu độ rộng xung cấp cho công tắc tỷ lệ nghịch với công suất của điện áp đầu ra. Bộ dao động được điều khiển bởi phản hồi điện áp từ bộ điều chỉnh vòng kín. Điều này thường đạt được bằng cách sử dụng máy biến áp xung nhỏ hoặc bộ cách ly quang, do đó thêm vào số thành phần. Trong SMPS, lưu lượng dòng điện đầu ra phụ thuộc vào tín hiệu nguồn đầu vào, các phần tử lưu trữ và cấu trúc liên kết mạch được sử dụng, cũng như mẫu được sử dụng để điều khiển các phần tử chuyển mạch. Bằng cách sử dụng bộ lọc LC, các dạng sóng đầu ra được lọc.
Ưu điểm của SMPS:
- Hiệu quả cao hơn vì bóng bán dẫn chuyển mạch tiêu hao ít điện năng
- Tạo nhiệt thấp hơn do hiệu quả cao hơn
- Kích thước nhỏ hơn
- Trọng lượng nhẹ hơn
- Giảm phản hồi sóng hài vào nguồn cung cấp chính
Các ứng dụng của SMPS:
- Những máy tính cá nhân
- Các ngành công nghiệp máy công cụ
- Hệ thống an ninh
Cùng với SMPS, một mạch khác cho mục đích cung cấp và dự phòng được điều chỉnh được thảo luận dưới đây.
Nguồn cấp điện tuyến tính
Cung cấp điện cho bàn làm việc với dự phòng
Bộ nguồn cho bàn làm việc là bộ nguồn DC có thể cung cấp các điện áp DC được điều chỉnh khác nhau được sử dụng cho mục đích thử nghiệm hoặc xử lý sự cố. Một mạch đơn giản của nguồn điện được điều chỉnh với pin dự phòng đã được thiết kế để có thể được sử dụng như một nguồn cung cấp điện cho bàn làm việc. Nó cung cấp 12 volt, 9 volt và 5 volt DC được điều chỉnh để cấp nguồn cho các nguyên mẫu trong khi thử nghiệm hoặc chụp sự cố. Nó cũng có pin dự phòng để tiếp tục công việc nếu mất điện. Chỉ báo pin yếu cũng được cung cấp để xác nhận tình trạng pin.
Nó bao gồm ba phần chính:
Bộ chỉnh lưu và bộ lọc chuyển đổi tín hiệu AC thành tín hiệu DC điều chỉnh bằng cách sử dụng sự kết hợp của máy biến áp, điốt và tụ điện.
Pin được sử dụng thay thế, có thể được sạc lại trong quá trình cung cấp điện chính và được sử dụng làm nguồn điện trong trường hợp không có nguồn điện chính.
Một chỉ báo sạc pin cho biết mức sạc và xả pin.
Một máy biến áp 14-0-14, 500 mA, điốt chỉnh lưu D1, D2 và tụ điện làm trơn dạng C1 phần cung cấp điện . Khi có nguồn điện chính, D3 phân cực thuận và cung cấp hơn 14 volt DC cho IC1, sau đó cung cấp 12 volt được điều chỉnh có thể được khai thác từ đầu ra của nó. Đồng thời, IC2 cung cấp 9 volt điều chỉnh và IC3 điều chỉnh 5 volt từ đầu ra của chúng.
Pin sạc 12 volt 7,5 Ah được sử dụng làm pin dự phòng. Khi có nguồn điện chính, nó sẽ sạc qua D3 và R1. R1 giới hạn dòng điện để sạc. Để tránh sạc quá mức, nếu nguồn điện được chuyển trong thời gian dài và không sử dụng pin, chế độ sạc Trickle là an toàn. Dòng sạc sẽ vào khoảng 100-150 mA. Khi nguồn điện lưới bị lỗi, phân cực nghịch D3 và phân cực thuận D4 và pin sẽ tải. Ắc quy UPS là một lựa chọn lý tưởng.
Điốt Zener ZD và bóng bán dẫn PNP T1 tạo thành chỉ báo pin yếu. Kiểu sắp xếp này được sử dụng trong Biến tần để chỉ báo trạng thái pin yếu. Khi điện áp của pin trên 11 vôn, Zener dẫn và giữ cho đế của T1 ở mức cao để nó vẫn tắt. Khi điện áp pin giảm xuống dưới 11 volt, Zener sẽ tắt và phân cực thuận T1. (Điốt Zener chỉ dẫn điện khi điện áp qua nó trên 1 volt hoặc cao hơn điện áp định mức của nó. Vì vậy, ở đây zener 10 volt chỉ dẫn điện nếu điện áp trên 11 volt.) Sau đó đèn LED sẽ sáng để chỉ ra nhu cầu sạc pin. VR1 điều chỉnh điểm tắt chính xác của Zener. Sạc đầy pin và đo điện áp đầu cuối của nó. Nếu nó trên 12 volt, hãy điều chỉnh cần gạt nước của VR1 đặt trước ở vị trí chính giữa và hơi xoay cho đến khi đèn LED tắt. Không biến Cài đặt sẵn đến cực điểm. Pin phải luôn chứa đủ điện áp trên 12 volt (Pin đã sạc đầy sẽ hiển thị khoảng 13,8 volt) khi đó chỉ IC1 mới có đủ điện áp đầu vào.
Sơ đồ mạch miễn phí cung cấp điện tự chuyển mạch
Trong sơ đồ mạch điện này, cho một mạch nguồn điều chỉnh mà mặc dù một bộ điều chỉnh điện áp cố định U1-LM7805 không chỉ cho một biến mà còn tự động tắt đặc trưng. Điều này đạt được nhờ một chiết áp được kết nối giữa đầu nối chung của IC điều chỉnh và đất. Với mỗi lần tăng 100 ohm trong giá trị nội mạch của điện trở của biến trở RV1, điện áp đầu ra tăng thêm 1 vôn. Do đó, đầu ra thay đổi từ 3,7V đến 8,7V (có tính đến mức giảm 1,3 volt trên các điốt D7 và D8).
Khi không có tải được kết nối qua các đầu ra của nó, thì nguồn cung cấp là nó sẽ tự ngắt. Điều này đạt được với sự trợ giúp của các bóng bán dẫn Q1 và Q2, điốt D7 và D8, và tụ điện C2. Khi một tải được kết nối ở đầu ra, điện thế giảm trên các điốt D7 và D8 (xấp xỉ 1,3V) là đủ để các bóng bán dẫn Q2 và Q1 dẫn điện. Kết quả là, rơ le được cung cấp năng lượng và duy trì ở trạng thái đó miễn là tải vẫn được kết nối. Đồng thời, tụ điện C2 được tích điện đến điện thế khoảng 7-8 vôn thông qua bóng bán dẫn Q2. Nhưng khi tải (một đèn ở đây mắc nối tiếp với S2) bị ngắt kết nối, bóng bán dẫn Q2 bị cắt. Tuy nhiên, tụ điện C2 vẫn được sạc và nó bắt đầu phóng điện qua đế của bóng bán dẫn Q1. Sau một thời gian (về cơ bản được xác định bằng giá trị của C2), rơle RL1 được ngắt điện, ngắt đầu vào nguồn lưới sang sơ cấp của máy biến áp TR1. Để bật nguồn trở lại, công tắc S1 Phải nhấn nút nhấn trong giây lát. Độ trễ khi tắt nguồn thay đổi trực tiếp với giá trị tụ điện.
Một máy biến áp có điện áp thứ cấp là 12V-0V, 250mA đã được sử dụng, tuy nhiên nó có thể được thay đổi theo yêu cầu của người dùng (tối đa lên đến 30V và định mức dòng điện 1 ampe). Để kéo dòng điện lớn hơn 300mA, IC điều chỉnh phải được gắn với một bộ tản nhiệt nhỏ trên chất cách điện mica. Khi điện áp thứ cấp của máy biến áp tăng vượt quá 12 vôn (RMS), chiết áp RV1 phải được đo lại kích thước. Ngoài ra, định mức điện áp rơ le nên được xác định trước.
Nguồn điện thay đổi sử dụng LM338
Nguồn điện DC thường được yêu cầu để cấp nguồn cho các thiết bị điện tử. Trong khi một số yêu cầu nguồn điện được điều chỉnh, có nhiều ứng dụng mà điện áp đầu ra cần phải thay đổi. Bộ nguồn biến thiên là bộ nguồn mà chúng ta có thể điều chỉnh điện áp đầu ra theo yêu cầu. Nguồn điện biến đổi có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng như áp dụng điện áp thay đổi cho động cơ DC, áp dụng điện áp thay đổi cho bộ chuyển đổi DC-DC điện áp cao để điều chỉnh độ lợi, v.v. Nó hầu hết được sử dụng trong thử nghiệm các dự án điện tử .
Thành phần chính trong nguồn điện có thể thay đổi là bất kỳ bộ điều chỉnh nào có đầu ra có thể được điều chỉnh bằng bất kỳ phương tiện nào như biến trở. Các IC điều chỉnh như LM317 cung cấp điện áp có thể điều chỉnh từ 1,25 đến 30V. Một cách khác là sử dụng IC LM33.
Ở đây người ta sử dụng một mạch cấp nguồn biến thiên đơn giản sử dụng LM33 là mạch điều chỉnh điện áp dòng cao.
LM 338 là bộ điều chỉnh điện áp dòng cao có thể cung cấp dòng điện vượt quá 5 ampe cho tải. Điện áp đầu ra từ bộ điều chỉnh có thể được điều chỉnh từ 1,2 volt đến 30 volt. Nó chỉ yêu cầu hai điện trở bên ngoài để đặt điện áp đầu ra. LM 338 thuộc họ LM 138 có sẵn trong gói 3 đầu cuối. Nó có thể được sử dụng trong các ứng dụng như nguồn điện có thể điều chỉnh, bộ điều chỉnh dòng điện không đổi, bộ sạc pin, v.v ... Nguồn cung cấp biến dòng cao là điều cần thiết để kiểm tra các mạch khuếch đại công suất cao, trong quá trình khắc phục sự cố hoặc bảo dưỡng. Điều này cho phép bộ nguồn được sử dụng với tải thoáng qua cao và tốc độ khởi động trong điều kiện đầy tải. Bảo vệ quá tải vẫn hoạt động ngay cả khi chân điều chỉnh bị ngắt kết nối vô tình.
Mô tả mạch
Mạch cơ bản bao gồm các phần sau:
- A Step down Transformer làm sụt điện áp xoay chiều 230V.
- Một mô-đun chỉnh lưu để chỉnh lưu tín hiệu AC.
- Một tụ điện làm phẳng để lọc ra tín hiệu một chiều và loại bỏ các gợn sóng xoay chiều.
- LM338
- Một biến trở
Hoạt động của mạch
Bộ nguồn biến đổi sử dụng bộ điều chỉnh điện áp dương LM338 được hiển thị bên dưới. Nguồn điện được lấy từ một biến áp bước xuống 0-30 volt 5 ampe. Mô-đun chỉnh lưu 10 ampe chỉnh lưu điện áp thấp AC thành DC được tạo ra không gợn sóng bởi tụ điện làm mịn C1. Tụ C2 và C3 cải thiện các phản ứng thoáng qua. Điện áp đầu ra có thể được điều chỉnh thông qua Pot VR1 đến điện áp mong muốn từ 1,2 volt đến 28 volt.D1 bảo vệ chống lại C4 và D2 bảo vệ chống lại C3 khi tắt. Bộ điều chỉnh yêu cầu tản nhiệt.
Vout = 1.2V (1+ VR1 / R1) + I AdjVR1.
