La font d'alimentació és la part del maquinari que s'utilitza per convertir l'energia subministrada des de la presa de corrent en energia útil a moltes parts d'un dispositiu elèctric. Tot subministrament d'energia ha de conduir la seva càrrega, que hi està connectada. Segons el seu disseny, una font d'alimentació pot obtenir energia de diversos tipus de fonts d'energia, com ara sistemes de transmissió d'energia elèctrica , sistemes electromecànics com generadors i alternadors, convertidors d'energia solar, dispositius d'emmagatzematge d'energia, com ara bateries i piles de combustible, o altres fonts d'alimentació. Existeixen dos tipus de fonts d’alimentació, la font d’alimentació de corrent altern i la de corrent continu. En funció de les especificacions elèctriques del dispositiu elèctric, pot utilitzar alimentació de corrent altern o corrent continu.
Què és una font d'alimentació?
La font d'alimentació es pot definir ja que és un dispositiu elèctric que s'utilitza per donar subministrament elèctric a càrregues elèctriques. La funció principal d’aquest dispositiu és canviar el corrent elèctric d’una font a la tensió, la freqüència i el corrent precisos per subministrar la càrrega. De vegades, aquestes fonts d'alimentació es pot anomenar convertidors d'energia elèctrica. Alguns tipus de subministraments són peces de càrrega separades, mentre que altres es fabriquen en els aparells que controlen.
Esquema de blocs d’alimentació
El circuit d'alimentació s'utilitza en diversos dispositius elèctrics i electrònics. Els circuits d'alimentació es classifiquen en diferents tipus segons la potència que utilitzen per proporcionar circuits o dispositius. Per exemple, els circuits basats en microcontroladors són generalment circuits de font d'alimentació regulada de 5 V CC (RPS), que es poden dissenyar amb l'ajut de diferents mètodes per canviar la potència de 230 V CA a 5 V CC.
A continuació es descriu el diagrama de blocs de la font d'alimentació i la conversió pas a pas de 230V CA a 12V DC.
- Un transformador reductor converteix el 230V CA en 12v.
- El rectificador de pont s’utilitza per canviar de CA a CC
- Un condensador s'utilitza per filtrar les ondulacions de CA i dóna al regulador de voltatge.
- Finalment, el regulador de voltatge regula la tensió a 5V i, finalment, s’utilitza un díode de bloqueig per prendre la forma d’ona pulsant.
Esquema de blocs d’alimentació
Classificació de la font d'alimentació i els seus diferents tipus
Aquí parlarem de diferents tipus de fonts d'alimentació que han existit al món del mercat. La taula següent mostra els tipus bàsics de fonts d'alimentació per a les següents condicions.
SORTIDA = CC | SORTIDA = AC | |
ENTRADA = AC |
|
|
ENTRADA = CC |
|
|
Font d'alimentació de CA variable
Les diferents tensions de CA es generen mitjançant un transformador. El transformador pot tenir múltiples bobinatges o aixetes, en aquest cas l’instrument utilitza interruptors per seleccionar els diferents nivells de tensió. Alternativament, es pot utilitzar un transformador variable (autotransformador ajustable) per variar contínuament les tensions. Alguns subministraments de CA variables s’inclouen comptadors per controlar el voltatge, el corrent i / o l’alimentació.
Font d'alimentació de CA variable
Font d'alimentació lineal no regulada
Les fonts d’alimentació no regulades contenen un transformador reductor, un rectificador, un condensador de filtre i una resistència de purga. Aquest tipus de subministrament d’energia, a causa de la simplicitat, és el menys costós i el més fiable per a requeriments d’energia baixa. El principal desavantatge és que la tensió de sortida no és constant. Variarà amb la tensió d'entrada i el corrent de càrrega, i l'ondulació no és adequada per a aplicacions electròniques. La ondulació es pot reduir canviant el condensador del filtre per un filtre LC (condensador-inductor), però el cost es fa més gran.
Font d'alimentació lineal no regulada
Transformador d'entrada
El transformador d'entrada s'utilitza per convertir la tensió de la línia d'entrada al nivell requerit de la font d'alimentació. També aïlla el circuit de sortida del subministrament de línia. Aquí estem fent servir un transformador de baixada .
Rectificador
El rectificador utilitzat per convertir el senyal entrant d’un format de CA en CC brut. Consulteu aquests enllaços. Hi ha diferents tipus de rectificadors disponibles rectificador de mitja ona i rectificador d'ona completa .
Condensador de filtres
El CC pulsat del rectificador s’alimenta al condensador de suavització. Eliminarà les ondulacions no desitjades de la CC pulsada.
Resistència de purga
La resistència de purga també es coneix com a resistència de drenatge d’alimentació. Es connecta a través dels condensadors del filtre per drenar la càrrega emmagatzemada de manera que l'alimentació del sistema d'alimentació no sigui perillosa.
Font d'alimentació programable
Aquest tipus de font d'alimentació permet el control remot per al seu funcionament a través d'entrada analògica en cas contrari interfícies digitals com GPIB o RS232. Les propietats controlades d’aquest subministrament inclouen corrent, tensió i freqüència. Aquest tipus de subministraments s’utilitzen en una àmplia gamma d’aplicacions com la fabricació de semiconductors, generadors de raigs X, monitorització del creixement de cristalls, proves automàtiques d’aparells.
En general, aquest tipus de fonts d’alimentació utilitzen un microordinador essencial per controlar i controlar el funcionament d’una font d’alimentació. Una font d'alimentació proveïda d'una interfície d'ordinador utilitza protocols de comunicació estàndard (o) propietaris i llenguatge de control de dispositius com SCPI (standard-commands-for-programmable-instruments)
Alimentació per ordinador
La font d'alimentació d'un ordinador és la part del maquinari que s'utilitza per canviar la potència subministrada des de la presa de corrent per alimentar-la per a les diverses parts de l'ordinador. Converteix el corrent altern en corrent continu
També controla el sobreescalfament mitjançant el control del voltatge, que es pot modificar manualment o automàticament en funció de la font d'alimentació. La font d'alimentació o font d'alimentació també s'anomena convertidor de potència o paquet d'alimentació.
En un ordinador, els components interns, com ara fundes, plaques base i fonts d’alimentació, estan disponibles en diferents configuracions, mides conegudes com a factor de forma. Tots aquests tres components han d’estar ben adaptats per treballar junts de manera adequada.
Alimentació lineal regulada
Les fonts d'alimentació lineal regulades són iguals a les d'alimentació lineal no regulada, excepte això un regulador de 3 terminals s'utilitza en lloc de la resistència de purga. L'objectiu principal d'aquest subministrament és proporcionar el nivell requerit de potència de CC a la càrrega. La font d'alimentació de CC utilitza una font de CA com a entrada. Diferents aplicacions requereixen diferents nivells de tensions d’atributs, però actualment les fonts d’alimentació de CC proporcionen una tensió de sortida precisa. I aquest voltatge està regulat per un circuit electrònic de manera que proporciona una tensió de sortida constant en un ampli rang de càrregues de sortida.
Diagrama de blocs d'alimentació regulada
A continuació es mostra el diagrama bàsic de circuits per a la font d'alimentació lineal regulada.
Alimentació lineal regulada
Les principals característiques d’aquesta font d’alimentació són les següents.
- L'eficiència d'aquesta font d'alimentació oscil·la entre el 20 i el 25%
- Els materials magnètics utilitzats en aquesta font d’alimentació són el nucli CRGO o Stalloy.
- És més fiable, menys complex i voluminós.
- Dóna una resposta més ràpida.
Els principals avantatges de l’alimentació lineal inclouen fiabilitat, simplicitat, baix cost i el nivell de soroll és baix. Juntament amb aquests beneficis, hi ha alguns desavantatges com ara
Aquests són els millors per a diverses aplicacions de baixa potència, com a resultat que es requereix una potència elevada, els inconvenients es converteixen en més clarament. Els desavantatges d'aquesta font d'alimentació inclouen una gran pèrdua de calor, mida i baix nivell d'eficiència. Sempre que s'utilitza una font d'alimentació lineal en aplicacions d'alta potència, es necessiten components grans per gestionar l'energia.
Suavitzant
Un cop rectificat d'un senyal de corrent altern, cal suavitzar la corrent continu per eliminar el nivell de voltatge variable. Generalment s’utilitzen condensadors de gran valor per a aquest propòsit.
Regulador de voltatge
Un regulador lineal té un dispositiu de pas actiu (BJT o MOSFET) (sèrie o derivació) controlat per un amplificador diferencial d’alt guany. Compara el voltatge de sortida amb un voltatge de referència precís i ajusta el dispositiu de pas per mantenir un voltatge de sortida de nivell constant. Hi ha dos tipus principals de fonts d’alimentació lineals. Llegiu més sobre Diferents tipus de reguladors de tensió amb principi de funcionament .
Regulador de la sèrie
Aquest és el regulador més utilitzat per a fonts d'alimentació lineals. Com el seu nom indica, es col·loca un element de sèrie al circuit com es mostra a la figura següent, i la seva resistència va variar mitjançant l'electrònica de control per assegurar-se que es genera la tensió de sortida correcta per al corrent pres.
Concepte del regulador de voltatge de sèrie o regulador de pas de sèrie
Regulador de derivació
El regulador de derivació s'utilitza menys com a element principal dins d'un regulador de voltatge. En això, es col·loca un element variable a través de la càrrega, tal com es mostra a continuació. Hi ha una resistència font col·locada en sèrie amb l'entrada, i el regulador de derivació es varia per assegurar-se que el voltatge a través de la càrrega es manté constant.
Regulador de voltatge de derivació amb retroalimentació
Font d'alimentació de mode de commutació (SMPS)
El SMPS té un rectificador, condensador de filtre, transistor de sèrie, regulador, transformador, però és més complicat que les altres fonts d’alimentació que hem comentat.
Alimentació en mode de commutació
L’esquema que es mostra anteriorment és un simple diagrama de blocs. La tensió de corrent altern es rectifica a una tensió de corrent continu no regulada, amb el transistor de la sèrie i el regulador. Aquest CC es trenca a una tensió d’alta freqüència constant que permet reduir dràsticament la mida del transformador i permetre una font d’energia molt més petita. Els desavantatges d’aquest tipus de subministrament són que tots els transformadors han de ser fets a mida i la complexitat de l’alimentació no es presta a aplicacions de baixa producció o econòmiques. Consulteu aquest enllaç a Coneix-ho tot sobre SMPS .
Font d'alimentació de mode de commutació (SMPS)
Font d'alimentació ininterrompuda (SAI)
El SAI és una font d’alimentació de còpia de seguretat que, en cas de pèrdua d’alimentació o fluctuacions, permet prou temps per a l’aturada ordenada del sistema o per a l’arrencada d’un generador en espera. Els SAI consisteixen generalment en un banc de bateries recarregables i circuits de detecció i condicionament de la potència. A més, llegiu el diagrama del circuit SAI i els diferents tipus, consulteu aquest enllaç per obtenir més informació Diagrama de circuits i funcionament del SAI .
Font d'alimentació ininterrompuda (SAI)
Font d'alimentació de CC
Una font d'alimentació de CC és la que proporciona una tensió CC constant a la seva càrrega. Segons el seu pla, es pot controlar una font d'alimentació de CC des d'una font de CC o des d'una font de CA com la xarxa elèctrica.
Font d'alimentació de CC
Es tracta de diferents tipus de fonts d’alimentació que inclouen fonts d’alimentació lineals, alimentació en mode de commutació i alimentació ininterrompuda. A més, implementar electrònica i projectes elèctrics o qualsevol informació sobre els tipus de subministrament elèctric no té llibertat per donar els vostres comentaris per donar els vostres suggeriments i comentaris a la secció de comentaris següent.
