Εικόνα 1: Γραμμική τροφοδοσία
Μια γραμμική τροφοδοσία είναι ένας τύπος συσκευής ισχύος που παρέχει μια σταθερή και συνεπή έξοδο τάσης με συνεχή ρύθμιση της αντίστασης.Αυτή η μέθοδος αποφεύγει τη χρήση της ταχείας μεταγωγής, καθιστώντας την απλούστερη και ιδανική για την παροχή καθαρής και αξιόπιστης ισχύος σε διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές.
Η διαδικασία ξεκινά με ένα σύστημα ανάδρασης που ελέγχει συνεχώς την τάση εξόδου.Αυτή η τάση συγκρίνεται με μια καθορισμένη τάση αναφοράς χρησιμοποιώντας έναν διαφορικό ενισχυτή, ένα κύκλωμα που βοηθά στην εξασφάλιση ακρίβειας.Εάν η τάση εξόδου είναι διαφορετική από την αναφορά, ο ενισχυτής δημιουργεί ένα σήμα για να διορθώσει τη διαφορά.Αυτό το σήμα ελέγχει ένα μέρος που ονομάζεται στοιχείο Pass, το οποίο θα μπορούσε να είναι τρανζίστορ ή τρανζίστορ πεδίου (FET).Το στοιχείο διέλευσης λειτουργεί σαν μεταβλητή αντίσταση, ρυθμίζοντας την αντίσταση του για να διατηρήσει την τάση στο σωστό επίπεδο.
Για παράδειγμα, εάν η τάση εισόδου αυξάνεται, το στοιχείο διέλευσης αυξάνει την αντίσταση του για να αποτρέψει την αύξηση της τάσης εξόδου.Από την άλλη πλευρά, εάν η τάση εισόδου μειωθεί, το στοιχείο διέλευσης μειώνει την αντίσταση του ώστε να επιτρέψει περισσότερο ρεύμα, εξασφαλίζοντας ότι η τάση εξόδου παραμένει σταθερή.
Αυτή η συνεχής ρύθμιση εξασφαλίζει ότι η τροφοδοσία ρεύματος παρέχει μια σταθερή τάση, ακόμη και όταν αλλάζει η τάση εισόδου ή το φορτίο.Η απλότητα της γραμμικής τροφοδοσίας το καθιστά αξιόπιστο και παράγει πολύ λίγο ηλεκτρικό θόρυβο, το οποίο είναι χρήσιμο για συσκευές που χρειάζονται σταθερή ισχύ.Ωστόσο, αυτός ο τύπος τροφοδοσίας είναι γενικά λιγότερο αποτελεσματικός, επειδή η επιπλέον ενέργεια απελευθερώνεται ως θερμότητα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να χρειαστεί μεγαλύτερα συστήματα ψύξης και να χρησιμοποιεί περισσότερη ισχύ.
Εικόνα 2: Στοιχεία γραμμικής τροφοδοσίας
Σε μια γραμμική τροφοδοσία, ο μετασχηματιστής είναι το πρώτο στοιχείο που αλληλεπιδρά με την ισχύ AC από το δίκτυο.Η κύρια δουλειά του είναι να Αλλάξτε την τάση Σε ένα επίπεδο που είναι κατάλληλο για τη συσκευή, είτε με τη μείωση της (το οποίο είναι πιο συνηθισμένο) είτε για την αύξηση της, ανάλογα με τις ανάγκες της συσκευής.Ο μετασχηματιστής παρέχει επίσης προστασία διαχωρίζοντας την παροχή ρεύματος από το δίκτυο, μειώνοντας τον κίνδυνο ηλεκτρικών κινδύνων.Σε εφαρμογές υψηλότερης ισχύος, ο μετασχηματιστής μπορεί να είναι αρκετά μεγάλος, γεγονός που αυξάνει το συνολικό μέγεθος και το βάρος της τροφοδοσίας.Ανάλογα με τον τρόπο σχεδιασμού του τροφοδοτικού, ο μετασχηματιστής μπορεί να έχει μία ή περισσότερες δευτερεύουσες περιελίξεις για την παραγωγή διαφορετικών τάσεων εξόδου.
Μόλις ο μετασχηματιστής έχει ρυθμίσει την τάση, η ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος πρέπει να μετατραπεί σε ισχύ DC, η οποία γίνεται από τον ανορθωτή.Ο ανορθωτής είναι ένα κρίσιμο μέρος της τροφοδοσίας και έρχεται σε διαφορετικές ρυθμίσεις. Διόρθωση μισού κύματος Χρησιμοποιεί μία μόνο δίοδο για να μετατρέψει μόνο το ήμισυ του κύκλου AC σε DC, καθιστώντας το λιγότερο αποτελεσματικό και παράγοντας περισσότερες διακυμάνσεις στην έξοδο, οι οποίες είναι πιο δύσκολο να εξομαλυνθούν. Διόρθωση πλήρους κύματος είναι πιο αποτελεσματική και χρησιμοποιεί και τα δύο μισά του κύκλου AC.Αυτό μπορεί να γίνει με μετασχηματιστή κεντρικού και δύο διόδους ή με ρύθμιση ανορθωτή γέφυρας που χρησιμοποιεί τέσσερις διόδους.Ο ανορθωτής της γέφυρας χρησιμοποιείται συχνότερα στα σύγχρονα σχέδια επειδή είναι πιο αποτελεσματική.Οι σύγχρονοι ανορθωτές χρησιμοποιούν συνήθως διόδους ημιαγωγών Όπως οι διόδους Junction PN ή οι δίοδοι Schottky.Οι δίοδοι Schottky επιλέγονται συχνά επειδή χάνουν λιγότερη τάση όταν το ρεύμα περνάει μέσα από αυτά, γεγονός που τους καθιστά πιο αποτελεσματικούς, αν και μπορεί να επιτρέψει σε κάποιο ρεύμα να διαρρεύσει και να έχει ένα κατώφλι χαμηλότερης τάσης πριν σπάσουν.
Αφού ο ανορθωτής μετατρέπει το AC σε DC, η έξοδος δεν είναι απόλυτα ομαλή και περιέχει διακυμάνσεις σε τάση που δεν είναι επιθυμητές για τα περισσότερα ηλεκτρονικά κυκλώματα.Ο πυκνωτής εξομάλυνσης βοηθά ακόμη και αυτές τις διακυμάνσεις με τη φόρτιση κατά τη διάρκεια των υψηλών σημείων της διορθωμένης κυματομορφής και της απελευθέρωσης του φορτίου όταν πέσει η κυματομορφή.Αυτό βοηθά Κρατήστε την τάση DC πιο σταθερή.Αν και ο πυκνωτής μειώνει σημαντικά τις διακυμάνσεις, δεν τις απομακρύνει εντελώς.Η ικανότητα του πυκνωτή να μειώσει αυτές τις διακυμάνσεις εξαρτάται από το μέγεθός του και την ποσότητα του ρεύματος που απαιτεί το φορτίο.
Ο ρυθμιστής τάσης είναι το κύριο συστατικό μιας γραμμικής τροφοδοσίας, εξασφαλίζοντας ότι η τάση εξόδου παραμένει σταθερή ακόμη και αν αλλάξει η τάση εισόδου ή το φορτίο.Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι γραμμικών ρυθμιστών: Ρυθμιστής διακλάδωσης και ρυθμιστής σειράς.
Ο ρυθμιστής διακλάδωσης είναι λιγότερο συνηθισμένος και λειτουργεί τοποθετώντας ένα μεταβλητό συστατικό σε όλο το φορτίο, το οποίο απορροφά επιπλέον ρεύμα για να διατηρηθεί σταθερή η τάση εξόδου.Αυτός ο τύπος ρυθμιστή χρησιμοποιείται όταν απαιτείται ακριβής έλεγχος της τάσης, παρόλο που μπορεί να μην είναι πολύ αποτελεσματικός.Λόγω της χαμηλότερης απόδοσής του, χρησιμοποιείται συνήθως μόνο σε συγκεκριμένες καταστάσεις.
Ο ρυθμιστής σειράς είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος γραμμικού ρυθμιστή.Σε αυτή τη ρύθμιση, μια μεταβλητή αντίσταση τοποθετείται σε σειρά με το φορτίο και το κύκλωμα ελέγχου ρυθμίζει την αντίσταση στη διατήρηση της επιθυμητής τάσης εξόδου.Η απλότητα και η αποτελεσματικότητα του ρυθμιστή σειράς την καθιστούν μια δημοφιλής επιλογή για πολλά γραμμικά σχέδια τροφοδοσίας.Παρέχει καλό έλεγχο τάσης με σχετικά απλό σχεδιασμό, καθιστώντας το κατάλληλο για ένα ευρύ φάσμα χρήσεων.
Τα γραμμικά τροφοδοτικά έχουν πολλά οφέλη, ειδικά σε καταστάσεις όπου είναι απαραίτητα η σταθερότητα και η ήσυχη λειτουργία.Ένα από τα κύρια οφέλη είναι ότι δημιουργούν πολύ λίγο θόρυβος.Σε αντίθεση με τα τροφοδοτικά μεταγωγής που ενεργοποιούν και απενεργοποιούν γρήγορα το ρεύμα, τα γραμμικά τροφοδοτικά διατηρούν το ρεύμα να ρέει σταθερά.Αυτή η έλλειψη ταχείας μεταγωγής σημαίνει ότι δεν δημιουργούν πολλές ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, καθιστώντας τους μια καλή επιλογή για λεπτές ηλεκτρονικές συσκευές όπως ηχητικά συστήματα, ιατρικός εξοπλισμός και όργανα που χρειάζονται ακριβείς μετρήσεις.
Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι το δικό τους αξιόπιστη απόδοση.Τα γραμμικά τροφοδοτικά έχουν περάσει εδώ και πολύ καιρό και η τεχνολογία τους είναι γνωστή και αξιόπιστη.Επειδή έχουν χρησιμοποιηθεί για τόσα χρόνια, η απόδοσή τους είναι συνεπής και καλά κατανοητή.Οι μηχανικοί και οι σχεδιαστές μπορούν να υπολογίζουν σε αυτές τις προμήθειες για να εργαστούν με συνέπεια, κάτι που είναι πολύ χρήσιμο σε καταστάσεις όπου η αξιοπιστία είναι απαραίτητη.
Ωστόσο, τα γραμμικά τροφοδοτικά έχουν κάποια μειονεκτήματα, κυρίως όταν πρόκειται για το πόσο καλά χρησιμοποιούν την ενέργεια και το μέγεθός τους.Ένα από τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα είναι τα δικά τους χαμηλή απόδοση.Αυτές οι προμήθειες συνήθως χρησιμοποιούν μόνο περίπου το 50% της ενέργειας εισόδου αποτελεσματικά, με το άλλο μισό να χάνεται, συνήθως ως θερμότητα.Αυτή η χαμηλή απόδοση συμβαίνει επειδή η τροφοδοσία ελέγχει την τάση με την απαλλαγή από την πρόσθετη ενέργεια, η οποία σπαταλάει πολλή ενέργεια.
Αυτή η σπατάλη ενέργειας οδηγεί σε ένα άλλο πρόβλημα: παραγωγή θερμότητας .Η ενέργεια που δεν χρησιμοποιείται δημιουργεί θερμότητα, η οποία πρέπει να αντιμετωπιστεί για να διατηρηθεί η τροφοδοσία και οι συνδεδεμένες συσκευές από το να καταστραφούν.Αυτό συχνά σημαίνει την προσθήκη επιπλέον εξαρτημάτων όπως οι ψύκτες ή οι ανεμιστήρες ψύξης, γεγονός που μπορεί να κάνει το σχέδιο πιο περίπλοκο και να αυξήσει το κόστος.
Τέλος, είναι γραμμικά τροφοδοτικά μεγαλύτερο και βαρύτερο από την εναλλαγή τροφοδοτικών.Χρειάζονται μεγάλους μετασχηματιστές για να μειώσουν την τάση και τα πρόσθετα εξαρτήματα για τη διαχείριση της θερμότητας, καθιστώντας τα τροφοδοτικά αυτά ογκώδη.Αυτό μπορεί να είναι ένα μεγάλο μειονέκτημα σε καταστάσεις όπου ο χώρος και το βάρος είναι σημαντικό, όπως σε φορητές ή συμπαγείς συσκευές.
Εικόνα 3: Εφαρμογές γραμμικών τροφοδοτικών
Τα γραμμικά τροφοδοτικά, αν και δεν είναι τόσο αποδοτικά ενεργειακά όσο τα αντίστοιχα μεταγωγής τους, επιλέγονται συχνά για συγκεκριμένες καταστάσεις όπου απαιτείται μια σταθερή και χωρίς θόρυβο ισχύς.Αυτά τα τροφοδοτικά είναι ιδιαίτερα χρήσιμα σε περιβάλλοντα όπου απαιτείται σταθερή και καθαρή ισχύς χωρίς τις διαταραχές που μπορούν να έρθουν με την εναλλαγή τροφοδοτικών.
Στον οπτικοακουστικό εξοπλισμό, τα γραμμικά τροφοδοτικά είναι πολύ χρήσιμα για ενισχυτές ήχου υψηλής ποιότητας και ευαίσθητες συσκευές ήχου.Παρέχουν μια ομαλή και σταθερή έξοδο τάσης, η οποία είναι σημαντική για τη διατήρηση της ποιότητας του ήχου ανέπαφη.Η εναλλαγή τροφοδοτικών μπορεί μερικές φορές να εισαγάγει θόρυβο και αιχμές που μπορεί να παρεμβαίνουν στα σήματα ήχου, οδηγώντας σε ηχητική παραμόρφωση ή ανεπιθύμητη παρεμβολή.Εξαιτίας αυτού, τα γραμμικά τροφοδοτικά προτιμώνται στα συστήματα ήχου υψηλής ποιότητας όπου είναι σημαντικό να διατηρηθεί η ποιότητα του ήχου καθαρή και καθαρή.
Στον εργαστηριακό εξοπλισμό, η συνεκτική και ακριβής ισχύς είναι πολύ σημαντική.Συσκευές όπως τα εργαστηριακά τροφοδοτικά, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παροχή σταθερών και ακριβών εξόδων τάσης, συχνά βασίζονται σε γραμμική ρύθμιση.Η σταθερότητα που προσφέρει η γραμμική τροφοδοσία διασφαλίζει ότι η τάση παραμένει συνεπής, η οποία είναι πολύ σημαντική σε πειραματικά και δοκιμαστικά περιβάλλοντα όπου ακόμη και μικρές αλλαγές μπορούν να οδηγήσουν σε εσφαλμένα αποτελέσματα.Αυτά τα τροφοδοτικά έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν καθαρή ισχύ χωρίς θόρυβο, η οποία απαιτείται για ευαίσθητες μετρήσεις και πειράματα που απαιτούν υψηλό επίπεδο ακρίβειας.
Τα γραμμικά τροφοδοτικά έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν συνεπή τάση με ελάχιστο θόρυβο, καθιστώντας τα τέλεια για καταστάσεις όπου η ποιότητα της ισχύος επηρεάζει άμεσα το πόσο καλά λειτουργεί μια συσκευή.Ενώ μπορεί να μην είναι τόσο ενεργειακά αποδοτικά όσο και τα τροφοδοτικά, η ικανότητά τους να παρέχουν σταθερή και καθαρή ισχύ τις καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμες σε συγκεκριμένες εφαρμογές που είναι ευαίσθητες στο θόρυβο.Η χρήση τους στον οπτικοακουστικό και εργαστηριακό εξοπλισμό δείχνει τον τρόπο με τον οποίο η ποιότητα της ισχύος διαδραματίζει βασικό ρόλο στη διατήρηση της απόδοσης και της ακρίβειας σε αυτές τις ρυθμίσεις.
Τα γραμμικά τροφοδοτικά χρησιμοποιούνται για την αλλαγή της ηλεκτρικής ενέργειας από τη μια μορφή στην άλλη, συνήθως μετατρέποντας το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) σε άμεσο ρεύμα (DC).Υπάρχουν διάφοροι τύποι τροφοδοσίας, ο καθένας με τα δικά του χαρακτηριστικά:
Εικόνα 4: Μη ρυθμιζόμενα γραμμικά τροφοδοτικά
Τα μη ρυθμισμένα γραμμικά τροφοδοτικά είναι ο πιο βασικός τύπος.Μετατρέπουν το AC σε DC, αλλά δεν έχουν επιπλέον χαρακτηριστικά για να διατηρήσουν σταθερή την τάση.Αυτό σημαίνει ότι η τάση εξόδου μπορεί να αλλάξει εάν αλλάξει η τάση εισόδου ή εάν αλλάζει η ποσότητα ισχύος που χρησιμοποιείται (το φορτίο).Εάν η τάση εισόδου ανεβαίνει, η τάση εξόδου θα αυξηθεί επίσης και αν το φορτίο αυξάνεται, η τάση εξόδου μπορεί να μειωθεί.Εξαιτίας αυτού, αυτά τα τροφοδοτικά δεν είναι ιδανικά για συσκευές που χρειάζονται σταθερή τάση για να λειτουργούν σωστά.
Εικόνα 5: τροφοδοσία Ferroresonant
Τα τροφοδοτικά Ferroresonant χρησιμοποιούν μια ειδική τεχνική που περιλαμβάνει μαγνητικά πεδία για να διατηρηθεί η τάση εξόδου σταθερή.Το κάνουν αυτό με ένα συνδυασμό ενός μετασχηματιστή και ενός συντονιστικού κυκλώματος.Οι μαγνητικές ιδιότητες του μετασχηματιστή συμβάλλουν στη διατήρηση μιας σταθερής τάσης εξόδου, ακόμη και αν η τάση εισόδου ή το φορτίο αλλάζει.Αυτά τα τροφοδοτικά διαθέτουν επίσης ενσωματωμένη προστασία από ξαφνικές αιχμές ισχύος, γεγονός που τις καθιστά αξιόπιστες σε μέρη όπου η τροφοδοσία δεν είναι σταθερή.Ωστόσο, είναι συνήθως μεγάλα και βαριά, τα οποία μπορεί να είναι ένα μειονέκτημα σε καταστάσεις όπου το μέγεθος και το βάρος της ύλης.
Εικόνα 6: τροφοδοσία λειτουργίας μεταγωγής (SMPS)
Τα τροφοδοτικά λειτουργίας μεταγωγής (SMPs) έχουν σχεδιαστεί για να είναι πιο αποτελεσματικά από τα γραμμικά τροφοδοτικά.Λειτουργούν με ταχέως ενεργοποιώντας και απενεργοποιούν την τροφοδοσία εισόδου χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικούς διακόπτες όπως τρανζίστορ.Αυτή η μέθοδος τους επιτρέπει να μετατρέπουν την ισχύ πιο αποτελεσματικά, πράγμα που σημαίνει ότι παράγουν λιγότερη θερμότητα και μπορούν να γίνουν μικρότερες και ελαφρύτερες.Ωστόσο, λόγω της εναλλαγής υψηλής ταχύτητας, το SMPs μπορεί να δημιουργήσει ηλεκτρικό θόρυβο, ο οποίος μπορεί να παρεμβαίνει σε άλλες ηλεκτρονικές συσκευές που βρίσκονται κοντά.Τα SMPs είναι επίσης πιο περίπλοκα στο σχεδιασμό και μπορεί να είναι πιο δύσκολο να διορθωθούν αν κάτι πάει στραβά.
Τα γραμμικά τροφοδοτικά εξακολουθούν να είναι μια επιλογή σε καταστάσεις όπου απαιτείται πολύ σταθερή και χωρίς θόρυβο τροφοδοσία.Ο απλός σχεδιασμός και η αξιόπιστη απόδοση τους καθιστούν τα αγαπημένα σε περιοχές όπως ο εξοπλισμός ήχου και οι εργαστηριακές δοκιμές.Ωστόσο, έχουν συμβιβασμούς όσον αφορά την ενεργειακή απόδοση και το μέγεθος, οπότε είναι σημαντικό να σκεφτείτε για το τι τους χρησιμοποιείτε.Όταν συγκρίνουμε τα γραμμικά τροφοδοτικά με άλλους τύπους, γίνεται σαφές ότι, ενώ μπορεί να μην είναι πάντα η πιο εξοικονόμηση ενέργειας, η ικανότητά τους να παρέχουν καθαρή και συνεπή δύναμη σημαίνει ότι εξακολουθούν να είναι χρήσιμα στον σημερινό τεχνολογικό κόσμο.Με την κατανόηση αυτών των διαφορών, μπορείτε να λάβετε καλύτερες αποφάσεις κατά την επιλογή του σωστού τροφοδοσίας για τις συγκεκριμένες ανάγκες σας.
Τα γραμμικά τροφοδοτικά χρησιμοποιούνται συνήθως σε περιβάλλοντα όπου απαιτείται σταθερή ισχύς και χαμηλού θορύβου.Αυτό περιλαμβάνει εξοπλισμό ήχου υψηλής ποιότητας, ιατρικά προϊόντα, εργαστηριακά μέσα και εργαλεία μέτρησης ακριβείας, όπου ακόμη και μικρός ηλεκτρικός θόρυβος μπορεί να επηρεάσει τη λειτουργία ή την ακρίβεια του εξοπλισμού.
Η αποτελεσματικότητα μιας γραμμικής τροφοδοσίας είναι γενικά χαμηλή, συχνά περίπου 50% ή λιγότερο.Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η τροφοδοσία ρυθμίζει την τάση με τη διάχυση της υπερβολικής ενέργειας ως θερμότητας, η οποία έχει ως αποτέλεσμα σημαντική απώλεια ενέργειας.
Το κύριο πλεονέκτημα μιας γραμμικής τροφοδοσίας είναι η ικανότητά του να παρέχει καθαρή, σταθερή και χαμηλή ισχύ, η οποία είναι ιδανική για ευαίσθητα ηλεκτρονικά.Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν χαμηλή απόδοση, μεγάλο μέγεθος λόγω της ανάγκης για διάχυση θερμότητας και η επιπλέον ενέργεια σπατάλησε ως θερμότητα.
Τα μειονεκτήματα ενός ρυθμιστή γραμμικής τάσης περιλαμβάνουν χαμηλή απόδοση, καθώς σπαταλάει πολύ τη δύναμη ως θερμότητα και την ανικανότητά της να επιταχύνει την τάση, που σημαίνει ότι μπορεί να μειώσει μόνο την τάση από το επίπεδο εισόδου.Επιπλέον, μπορούν να απαιτήσουν μεγάλες ψύκτες ή συστήματα ψύξης για τη διαχείριση της παραγόμενης θερμότητας, καθιστώντας τα ογκώδη.
Ο πιο αποτελεσματικός τύπος τροφοδοσίας είναι η τροφοδοσία λειτουργίας μεταγωγής (SMPS).Χρησιμοποιεί εναλλαγή υψηλής συχνότητας για να μετατρέψει την ισχύ με ελάχιστη απώλεια ενέργειας, με αποτέλεσμα πολύ υψηλότερη απόδοση σε σύγκριση με γραμμικά τροφοδοτικά.
Στείλτε μια ερώτηση, θα απαντήσουμε αμέσως.
στο 2024/08/28
στο 2024/08/28
στο 1970/01/1 3090
στο 1970/01/1 2660
στο 0400/11/14 2182
στο 1970/01/1 2175
στο 1970/01/1 1799
στο 1970/01/1 1772
στο 1970/01/1 1725
στο 1970/01/1 1667
στο 1970/01/1 1665
στο 5600/11/14 1615