انواع منبع تغذیه چیست و کاربردهای آن

یکی از پرمصرف ترین دستگاه اندازه گیری در صنایع مختلف و آزمایشگاه های برق و الکترونیک منبع تغذیه آزمایشگاهی می باشد. این دستگاه دارای ویژگی های مختلفی می باشد در زیر سعی شده است نکاتی در باره انتخاب منبع تغذیه آزمایشگاهی توضیح داده شود که با شناخت بهتری منبع تغذیه آزمایشگاهی با کیفیت و با قیمت مناسب جهت نیاز خود را انتخاب نماییم.

انواع منبع تغذیه چیست؟

منابع تغذیه را می‌توان در حوزه‌های گوناگون دسته‌بندی کرد. این تجهیزات بازه وسیعی از کاربردهای آزمایشگاهی، خانگی و صنعتی را پوشش می‌دهند.

ابتدا در مورد اینکه منبع تغذیه آزمایشگاهی چیست گفتگو می کنیم. سپس کاربرد و نحوه کار با دستگاه منبع تغذیه آزمایشگاهی را بررسی خواهیم کرد.

مقدار ولتاژ و جریان مورد نیاز، تعداد کانال خروجی و مدار محافظ یا ایمنی دستگاه در مقابل اضافه بار از پارامترهای مهم می باشند.

انواع منبع تغذیه از حیث ولتاژ خروجی به دو نوع منابع تغذیه DC و AC دسته بندی می گردند. منبع تغذیه DC را از دیدگاه ساختمان داخلی به دو دسته منابع تغذیه خطی و منبع تغذیه سوئیچینگ تقسیم می کنند. با توجه به خروجی دستگاه به انواع تک‌ خروجی، چند‌خروجی و منبع تغذیه قابل برنامه ریزی، همچنین از حیث نمایش ولتاژ خروجی، به دو نوع منبع تغذیه آنالوگ و دیجیتال تقسیم ‌بندی می‌کنند. که در زیر به آن‌ها خواهیم پرداخت.

عموما نیاز کاربران در آزمایشگاه الکترونیک یک منبع تغذیه 30 ولت 3 آمپر تک کاناله و یا منبع تغذیه با دو کانال خروجی می باشد در برخی نیازهای خاص ممکن است به جریان بیشتری نیاز داشته باشیم مثلا هنگام راه اندازی انواع درایور های با توان بالا نیاز به منبع تغذیه با جریان بالاتر می باشد.

یکی از ویژگی های مهم منبع تغذیه آزمایشگاهی مدار محافظ جریان خروجی می باشد تا در مقابل اضافه بار خروجی خسارتی به آن وارد نشود شناخت انواع منابع تغذیه جهت پاسخگویی به نیازمان بسیار مهم است.

منبع تغذیه AC و DC

همانطور که می‌دانید ولتاژ موثر برق شهر 220 ولت و از نوع متناوب با فرکانس 50 هرتز است. در تبدیل این انرژی به انرژی مورد نظر ما برای کاربردهای آزمایشگاهی یا صنعتی، اگر خروجی منبع تغذیه به‌عنوان تجهیزی که عملیات تبدیل انرژی را برای ما انجام می‌دهد، ولتاژ متناوب باشد، آن منبع تغذیه را AC می‌نامیم. و اگر در خروجی ولتاژ مستقیم ظاهر شود، به آن منبع تغذیه DC می‌گوییم.

گاهی لازم است میزان حساسیت مدار خود را در مقابل تغییرات ناگهانی و شدید برق محک بزنید، یا افت ولتاژهای تحت‌تاثیر کابل‌های بلند یا غیر استاندارد را جبران کنید، در آن‌صورت باید به سراغ منابع تغذیه AC متغیر بروید.

اما در بسیاری از نیازهای خانگی و کاربردهای آزمایشگاهی منابع تغذیه DC جایگزینی مناسب جهت تامین برق تجهیزات پرتابل و یا مداری که نیاز به ولتاژ مستقیم دارد می باشد.

منبع تغذیه سوئیچینگ 

ایده منبع تغذیه سوئیچینگ در تعویض حالت‌های خاموش و روشن ترانزیستور مدار است. به ‌طوری که این نحوه عملکرد داخلی دستگاه، مزایای عمده‌ای را نسبت به منابع تغذیه خطی به وجود آورده است. انواع منبع تغذیه سوئیچینگ به دو دسته مدل های منبع تغذیه سوئیچینگ متغیر و ثابت تقسیم می شوند. در ادامه به فرق منبع تغذیه سوئیچینگ با خطی (ترانسی) می پردازیم.

تفاوت های مهم منبع تغذیه ترانسی خطی با منبع تغذیه سوئیچینگ چیست؟

منبع تغذیه سوئیچینگ متغیر به علت عدم استفاده از ترانسفورمر کاهنده یا افزاینده دارای مزیت دقت بالا، اتلاف انرژی کم ،ابعاد کوچکتر و توان بیشتر است. پیچیدگی مدار یکی از معایب منبع تغذیه سوئیچینگ و بالطبع موجب افزایش قیمت آن شده است. کاربرد منبع تغذیه سوئیچینگ 12 ولت و 5 ولت با قابلیت توان بالا در شارژرهای موبایل، رایانه‌های شخصی، درایورها ، روشنایی ساختمان ها و تامین برق برخی وسایل است.

در مقابل، منابع تغذیه ترانسی خطی با بهره‌گیری از المان‌های خطی در مدار خود، سادگی در طراحی و تولید دارند، قیمت آن‌ها پایین‌تر، پاسخ گذرای سریع‌تر و نویز تولیدی دستگاه کمتر است. منبع تغذیه ترانسی را می‌توان در اکثر آزمایشگاه‌های مهندسی برق به‌عنوان بلوک تامین‌کننده‌ی توان مدارات الکترونیکی مشاهده کرد.

فرق بین منبع تغذیه خطی با سوئیچینگ این است که مدار منبع تغذیه ترانسی خطی بسیار ساده است. یکی معایب آن به دلیل استفاده از ترانس تولید گرمای بیشتر و دارای وزن سنگینی می باشد. مزایای منبع تغذیه سوئیچینگ تولید توان بالا، وزن کمتر و سایز کوچکتر است. برخی از کاربردهای منبع تغذیه سوئیچینگ در کامپیوترها، شارژر موبایل، درایو موتورهای dc و… باشد.

منبع تغذیه تک‌خروجی ، چندخروجی و قابل برنامه ریزی

منابع تغذیه را بر اساس اینکه چند ترمینال خروجی در اختیار کاربر قرار می‌دهند، تقسیم‌بندی می‌کنند. برخی مدل‌های منبع تغذیه ارزان قیمت، فقط یک خروجی و دو ترمینال مثبت و منفی برای دریافت ولتاژ به ما می‌دهند که در غالب اوقات غیر قابل تغییر است.

اما در مدل‌های پیشرفته‌تر دارای خروجی‌های متعدد می باشند که می‌توانند مقادیر از پیش تعیین‌شده و ثابت یا مقادیر دلخواه کاربر را از ولتاژ و جریان ارائه دهند، تعبیه شده است.

همچنین منابع تغذیه قابل برنامه ریزی به منابعی می‌گویند که از طریق زبان واسط نرم‌افزاری و پروتکل‌های ارتباطی بتواند توسط رایانه‌ها کنترل شود و دستورات متنی جهت کار خود دریافت و خروجی مطلوب را ارائه دهد. این قابلیت پیشرفته مخصوصا در تولید ولتاژ متغیر و در جاهایی که مقادیر ولتاژ لیست شده است، کاربرد دارد.

قیمت منبع تغذیه قابل برنامه ریزی به دلیل ویژگی های خاص آن از جمله دقت بالا و همچنین ریپل و نویز کمتر ،تفاوت قابل ملاحظه ای با انواع منبع تغذیه معمولی دارد.

کاربرد منبع تغذیه

یکی از لوازم ضروری برای استفاده درآزمایشگاه الکترونیک صنعتی و راه‎ اندازی مدار الکترونیک انواع منبع تغذیه آزمایشگاهی می‎ باشد .

این نوع دستگاه یکی از رایج ترین تجهیزات در فرآیند تست و اندازه گیری در آزمایشگاه های الکترونیک، مخابرات محسوب می شود. هر کجا که لازم باشد ولتاژ ورودی را با مقدار تنظیم‌شده و مناسبی به مدار خود اعمال کنید یا قطعات الکترونیکی و الکترومکانیکی را با آن تست کنید.

اهمیت یک منبع تغذیه‌ دقیق و با نویز کم هنگام بررسی مدارات الکترونیک به شدت احساس می‌شود. دانشجویان رشته‌های مرتبط با مهندسی برق و همچنین صنعت‌گران و مهندسان الکترونیک به خوبی از حساسیت منبع تغذیه به عنوان ورودی و اولین بلوک اساسی مدار خود اطلاع دارند.

این بلوک می‌تواند با تولید یک ولتاژ با نوسانات کم و بدون تغییرات ناگهانی، نقش یک ورودی مناسب و منطبق با تحلیل‌های مداری را ایفا کند و یا با تولید نویز، تقویت آن و نیز نوسان ولتاژ و جریان بیش از حد انتظار، نتایج یک پروژه دانشگاهی یا صنعتی را تحت تاثیر قرار داده و به مدار آسیب جدی وارد کند.

طرز کار منبع تغذیه

سهولت استفاده از منابع تغذیه در کنار کاربرد فراوان و مهمی که در آزمایشگاه‌های الکترونیک دارند، آن‌ها را به یکی از تجهیزات محبوب تبدیل کرده است.

گاهی همین محبوبیت موجب غفلت از کارکرد صحیح دستگاه می‌شود. با وجود ولتاژ کم، مدارات کنترل‌کننده و فیوزهای الکترونیکی، ممکن است عدم اطلاع صحیح از نحوه کار منبع تغذیه موجب آسیب ‎رسانی به مدار شود.

یکی از قابلیت‌های منابع تعذیه که بسیار حائز اهمیت است، حالت ولتاژ ثابت و جریان ثابت، و در مدل‌های پیشرفته‌تر حالت‌های مقاومت ثابت و توان ثابت است.

همان‌طور که می‌دانید بر اساس قانون اهم، جریان و ولتاژ با یکدیگر نسبت معکوس و منحصر به فردی دارند که به آن مقاومت یا بار مدار می‌گویند. اگر هر کدام از مقادیر جریان یا ولتاژ را به مدار اعمال کنید، دیگری بر اساس مقاومت مدار و قانون اهم تعیین می‌شود. بنابراین شما نمی‌توانید همزمان مقدار ولتاژ و جریان را تعیین کنید و منبع تغذیه به‌عنوان یک منبع ولتاژ ثابت یا یک منبع جریان ثابت در اختیار شماست.

در مدل‌های قدیمی‌تر منابع تغذیه که فقط یک خروجی با ولتاژ و جریان ثابت برای دستگاه درنظر‌گرفته شده‌ بود، فقط حالت ولتاژ ثابت در دسترس بود و نمی‌توانستیم از دستگاه به‌عنوان یک منبع جریان ثابت استفاده کنیم.

قابلیت دیگری که در این تجهیزات آزمایشگاهی تعبیه شده است، امکان قرار دادن محدودیت برای جریان خروجی است تا مقدار آن از حدی که کاربر تعیین می‌کند تجاوز نکند.

برای مثال وقتی از حالت ولتاژ ثابت دستگاه استفاده می‌کنید و به جریان مدار اجازه تغییر داده‌اید باید با کمک پیچ تنظیم محدودیت جریان با نام Current Limiter محدوده‌ای از جریان را برای دستگاه مشخص کنید. در صورتی‌که این محدودیت زیاد و پیچ تنظیم جریان روی مقادیر خیلی کم باشد، دستگاه نمی‌تواند تغییرات لازم را روی جریان اعمال کند و به‌صورت خودکار به حالت جریان ثابت می‌رود و ولتاژ غیر ثابت به مدار اعمال می‌کند.

همچنین برخی از مدارات باید به یک میزان حداقلی از جریان برسند تا کار کنند بنابراین انتخاب صحیح محدودیت جریان بسیار اهمیت دارد. بهتر است از انتخاب مقادیر بالای جریان اجتناب کرد تا در صورت بروز خطا و شارش جریان زیاد، مدار آسیب نبیند.

رعایت ایمنی در منبع تغذیه آزمایشگاهی

حتما در هنگام اتصال دستگاه به لوازم الکتریکی، اول ولتاژ مصرفی مصرف کننده را بررسی کنید و قبل از اتصال حتما ولوم دستگاه را در کمترین مقدار خود قرار دهید و بعد از اتصال، اختلاف پتانسیل را به سطح دلخواه برسانید.

در انتها می توانید فیلم آشنایی با منبع تغذیه آزمایشگاهی RIGOL را در این قسمت مشاهده نمایید. در پایان پیشنهاد می کنیم در صورتی که شما هم تجربه ای در زمینه ویژگی های مهم منبع تغذیه دارید، آن را با ما در میان بگذارید.

http://