Регулируемый источник питания

Регулируемый источник питания представляет собой встроенную схему; он преобразует нерегулируемый переменный ток (переменный ток) в постоянный постоянный ток. С помощью выпрямителя он преобразует переменный ток в постоянный. Его функция заключается в подаче стабильного напряжения (или реже тока) в цепь или устройство, которое должно работать в определенных пределах источника питания. Выход регулируемого источника питания может быть переменным или однонаправленным, но почти всегда это постоянный ток ( постоянный ток ). Используемый тип стабилизации может быть ограничен обеспечением того, чтобы выходная мощность оставалась в определенных пределах при различных условиях нагрузки, или он также может включать компенсацию изменений в собственном источнике питания. Последнее сегодня встречается гораздо чаще.

Приложения

переменный ток постоянного тока

Настольный блок питания переменного тока постоянного тока с цифровым дисплеем, показывающим ток (слева) и напряжение (справа), и тремя разъемами типа «банан» ( + , земля , -). В других источниках питания может использоваться противоположный порядок расположения индикаторов и разъемов, а также два разных цвета для индикаторов.

Стендовый источник питания обычно относится к источнику питания, способному подавать различные выходные напряжения, полезные для электронных схем BE ( стендовые испытания ), возможно, с непрерывным изменением выходного напряжения или просто с некоторыми заданными напряжениями. Некоторые из них имеют несколько выбираемых диапазонов пределов тока/напряжения, которые имеют тенденцию быть непропорциональными .

Лабораторный («лабораторный») источник питания обычно подразумевает точный настольный источник питания, тогда как балансный или следящий источник питания относится к сдвоенным источникам питания для использования, когда схема требует как положительных, так и отрицательных шин питания).

Типы

Регулируемые настольные источники питания существуют как линейные (сначала трансформатор), так и импульсные источники питания (сначала мостовой выпрямитель), каждый из которых имеет свой набор преимуществ и недостатков:

Линейный

Линейный тип производит очень мало шума (или «пульсации напряжения») и менее подвержен внешним электромагнитным и радиочастотным помехам (EMI, RFI), что делает его предпочтительным для аудиооборудования и радиоприложений , а также для питания чувствительных схем. Линейные источники питания также имеют меньшее количество вышедших из строя деталей, что увеличивает срок службы. и имеют более быструю переходную реакцию . Настольные источники питания с линейной регулировкой существуют уже давно, по крайней мере, с 1980-х годов. Линейные источники питания обычно издают щелкающие звуки при регулировке напряжения, вызванные регулировкой между отводами трансформатора. Это делается для уменьшения потерь энергии на нагрев за счет расширения или сужения выбранной секции вторичной обмотки трансформатора, чтобы она была как можно ближе к выходному напряжению, выбранному пользователем.

Переключение

Импульсные источники питания более легкие, эффективные и компактные при аналогичной номинальной мощности, что делает их подходящими для приложений с высокой мощностью. Более высокая эффективность означает меньшее выделение тепла при той же выходной мощности, а значит, меньше потерь энергии и необходимого охлаждения. Кроме того, они могут работать в более широком диапазоне входного напряжения сети , обычно от 110 до 240 В, а не в участке примерно в двадцать Вольт только на конце диапазона, чтобы иметь возможность работать на международном уровне. Аналогичная технология переключения используется в адаптерах переменного тока , которые заряжают устройства с батарейным питанием, включая мобильные телефоны , портативные компьютеры и электрические велосипеды .

Другой

Некоторые сильноточные источники питания имеют выход на задней стороне для работы при сильном токе. Его полюса больше по размеру, чтобы выдерживать такие токи, и обычно изначально закрыты пластиковыми колпачками. Столбы можно соединить с помощью зажимов типа «крокодил» соответствующего размера .

Функциональность и управление

На передней панели обычно имеются светодиодные индикаторы «CV» (« постоянное напряжение ») и «CC» (« постоянный ток »). Когда ток, требуемый нагрузкой, превышает предел, установленный пользователем, источник питания автоматически переключается в последний режим, регулируя напряжение настолько, чтобы предотвратить превышение предела тока.

Элементы управления различаются в зависимости от модели блока питания. Многие из них имеют поворотные ручки для установки напряжения и тока, каждая из которых обычно имеет «грубую» и «тонкую» ручку, первая из которых регулирует параметр во всем диапазоне, тогда как вторая облегчает регулировку в небольшом окружающем диапазоне. В некоторых моделях отсутствует «точная» ручка регулировки тока, поскольку потребляемый электрический ток определяется нагрузкой при заданном напряжении, поэтому точное регулирование менее важно.

Некоторые, как правило, модели более высокого класса, оснащены дополнительными функциями, такими как кнопка для переключения выходной мощности без необходимости включения/выключения всего устройства, память для быстрого доступа к комбинациям напряжения/тока, возможность автоматического отключения питания при достижение предела тока, указанного пользователем («защита от перегрузки по току»), а также защита от перенапряжения, которая отключает питание, если внешнее напряжение превышает выходное, индикатор отображает больше цифр (четыре или пять вместо трех), цифровые, а не цифровые. аналоговое управление напряжением и возможность блокировки настройки мощности для предотвращения случайной регулировки. Помимо измерителей выходного напряжения/тока, некоторые из них оснащены измерителем мощности (мощности), который показывает результат как в реальном времени, так и через USB- порт для зарядки.

Многие модели имеют сверху ручку для переноски. Для охлаждения радиатор , вентилятор можно использовать или и то, и другое. Радиаторы могут быть установлены снаружи или внутри. Радиаторы бесшумны, тогда как вентиляторы более эффективны в охлаждении. Скорость вентилятора может регулироваться в зависимости от температуры или выходного тока, первый из которых охлаждается быстрее в режиме ожидания или на низком уровне во время прерывистой выходной мощности, тогда как второй обеспечивает акустическую обратную связь о том, какой ток выдается.

Некоторые блоки питания имеют два выходных канала. Их можно использовать в школах, поскольку многоканальное устройство, как правило, стоит меньше, чем два отдельных устройства, благодаря общему оборудованию. Высококачественные устройства могут позволить внутренне соединить два канала в последовательную цепь, чтобы удвоить предел напряжения. Лишь немногие источники питания имеют третий вспомогательный выходной канал, который обычно менее мощный. Обычно он расположен рядом с правым краем или в центре.

Настольные блоки питания, оснащенные встроенной панелью вольтметра для измерения внешнего напряжения, существовали в 1990-х годах и, возможно, раньше, но портативные мультиметры сделали эту функцию устаревшей.

Другие приложения

Подобные источники питания с фиксированным напряжением и адаптеры переменного тока оптимизированы с целью поддержки больших токов в физическом пространстве при заданном постоянном напряжении. Благодаря оптимизации для конкретного напряжения, а не диапазона, они имеют тенденцию быть более компактными при одинаковой выходной мощности.

• Адаптеры питания для мобильных телефонов
• Регулируемые источники питания в бытовой технике
• Различные усилители и генераторы

Топология и технологии

С момента изобретения регулируемого питания использовалось множество топологий. Ранние технологии включали железо-водородные резисторы , резонансные трансформаторы, нелинейные резисторы, нагрузочные резисторы, неоновые стабилизирующие трубки, вибрационные контактные регуляторы и т. д.

В современных регулируемых источниках питания в основном используются трансформатор, кремниевый диодный мостовой выпрямитель, накопительный конденсатор и микросхема стабилизатора напряжения . Существуют вариации на эту тему, например, источники питания с несколькими линиями напряжения, регулируемые регуляторы, линии управления мощностью, дискретные схемы и так далее. Источники импульсного стабилизатора также включают в себя дроссель.

Иногда регулируемые поставки могут быть гораздо более сложными. Пример источника питания от телевизора 1980-х годов, в котором для работы использовалось двунаправленное взаимодействие между основным источником питания и линейным выходным каскадом, генерирующее диапазон выходных напряжений с различной степенью стабилизации. Поскольку ни одна ступень не могла запуститься без работы другой, в комплект поставки также входила система кикстарта, которая запускала систему в работу. Источник питания также контролировал напряжение в цепи питания телевизора и отключал его, если оно вышло за пределы спецификации. Для специальных применений поставки могут стать еще более сложными.