منبع تغذیه
دستگاه منبع تغذیه DC
دستگاهی است که ولتاژ برق AC شهر را به ولتاژ DC تثبیت شده (رگوله) تبدیل می کند (حداقل ویژگی یک منبع تغذیه داشتن ولتاژ خروجی تثبیت شده می باشد). به این معنی که با تغییر جریان مصرف کننده ولتاژ خروجی آن تغییر نکند . معمولا منابع تغذیه ای که برای تعمیرات موبایل و تبلت بکار می روند دارای خروجی قابل تنظیم از 0 تا حداقل 15 ولت می باشند. همچنین بهتر است که منبع تغذیه دارای ولوم محدودیت جریان نیز باشد. به طور خلاصه ویژگی های یک منبع تغذیه خوب باشد به شرح ذیل باشد:
- دارای ولتاژ تثبیت شده متغییر بین 0 تا حداقل 15 ولت باشد
- جریان خروجی دستگاه حداقل سه آمپر باشد
- پایداری حرارتی خوبی داشته باشد( با گرم شدن ولتاژ خروجی تنظیم شده تغییر نکند)
- دارای ولوم محدودیت جریان (جریان تثبیت شده) باشد
- دارای نمایشگر ولتاژ و جریان باشد
- دارای اتصال ویژه زمین باشد
کابردهای دستگاه منبع تغذیه DC متغییر در تعمیرات موبایل و تبلت
دستگاه منبع تغذیه DC در آزمایشگاه های الکترونیک جایگاه بسیار مهمی دارد. بطور کلی مهمترین کابردهای آن در تعمیرات موبایل و تبلت به شرح ذیل است:
- روشن کردن گوشی یا تبلت بدون باتری
- شوک دادن به باتری ای که دچار خواب الکتریکی شده باشد و یا ولتاژ آن زیر 3.5 ولت باشد باشد.
- تست جریان کشی ( عیب یابی از طریق تست جریان کشی یکی از مهترین کاربردهای منبع تغذیه می باشد).
- تست قطعات ( به عنوان مثال تست ویبراتور)
- روشن کردن شارژر خودرویی ( شارژر فندکی)
آموزش کار با دستگاه منبع تغذیه
کار با دستگاه منبع تغیه بسیار ساده است .
- روشن کردن دستگاه با فشردن کلید POWER یا قرار دادن آن در وضعیت 1
- تنظیم ولتاژ: برای این هدف معمولا یک یا دو ولوم که با عبارت VOLTAGE در دستگاه تعبیه شده است که با چرخاندن آن به سمت راست ولتاژ افزایش و با چرخاندن آن به چپ ولتاژ کاهش می یابد .دستگاه هایی که دارای دو ولوم تنظیم ولتاژ می باشند ولوم COURSE برای تنظیم حدود ولتاژ دلخواه و ولوم FINE تنظیم به منظور تنظیم دقیق ولتاژ دلخواه می باشد.
- تنظیم جریان حداکثر (محدود کردن جریان به مقدار دلخواه) : ابتدا ولتاژ مورد نظر را طبق روشی که توضیح دادیم تنظیم می کنیم سپس ولوم CURRENT یا CURRENT LIMITATION را به سمت چپ می چرخانیم تا بر روی حداقل قرار گیرد اکنون دو سیم مثبت و منفی منبع تغذیه را به هم متصل می کنیم (با اتصال دو سیم مثبت و منفی منبع تغذیه به یکدیگر نمایشگر ولتاژ، عدد صفر را نشان می دهد و این طبیعی است زیرا خروجی اتصال کوتاه شده است) سپس با چرخاندن ولوم به سمت راست و دقت به نمایشگر جریان ، جریان دلخواه را تنظیم می کنیم. و نهایتا دو سیم مثبت و منفی را جدا می کنیم تا منبع به حالت عادی برگردد( در این حالت نمایشگر جریان عدد صفر را نشان می دهد ).
منبع تغذیه، پاور ساپلای - دستگاهی برای تأمین انرژی الکتریکی برای یک یا چند بار مصرف‌کننده است.
به عبارت دقیق‌تر، وظیفه منبع تغذیه، دریافت انرژی الکتریکی از یک منبع انرژی (برقی، مکانیکی، شیمیایی، خورشیدی) و تبدیل آن به ولتاژ، جریان و فرکانس مناسب برای تغذیهٔ بار مصرفی است. یک منبع تغذیهٔ تنظیم‌شده (Regulated)، می‌تواند ولتاژ یا جریان خروجی خود را تا حد معینی تقریباً ثابت نگه دارد.
منبع تغذیه ممکن است یک دستگاه مجزا یا همراه با مدار مصرف‌کننده باشد. معمولاً ویژگی‌های منبع تغذیه عبارتند از:
مقدار ولتاژ و جریانی که می‌تواند برای بار مصرف‌کننده خود تأمین کند.
میزان پایداری ولتاژ یا جریان خروجی در شرایط بار مختلف.
انواع منبع تغذیه و کاربردهای آن چیست؟
کاربرد منبع تغذیه
یکی از لوازم ضروری برای استفاده درآزمایشگاه الکترونیک صنعتی و راهاندازی مدار الکترونیک انواع منبع تغذیه آزمایشگاهی میباشد .
این نوع دستگاه یکی از رایج ترین تجهیزات در فرآیند تست و اندازه‌گیری در آزمایشگاه‌های الکترونیک، مخابرات و مکاترونیک محسوب می‌شود. هرجا که لازم باشد می‌توانید ولتاژ ورودی را با مقدار تنظیم‌شده و مناسبی به مدار خود اعمال کنید یا قطعات الکترونیکی و الکترومکانیکی را با آن تست کنید.
Rigol power supply
منبع تغذیه برند ریگول
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.
شناخت انواع منابع تغذیه و انتخاب صحیح آن‌ها اولین گام برای انجام آزمایش‌های ثمربخش و ورود موفقیت آمیز به دنیای مهندسی برق و الکترونیک است.
انواع منبع تغذیه
منابع تغذیه را می‌توان در حوزه‌های گوناگون دسته‌بندی کرد. این تجهیزات که بازه وسیعی از کاربردهای آزمایشگاهی، خانگی و صنعتی را پوشش می‌دهند.
از حیث ولتاژ خروجی به دو نوع منابع تغذیه DC و AC دسته بندی می گردند و منابع DC را از دیدگاه ساختمان داخلی به دو دسته منابع تغذیه خطی و سوئیچینگ تقسیم می کنند و با توجه به خروجی دستگاه به انواع تک‌خروجی، چندخروجی و منابع تغذیه برنامه‌پذیر، همچنین از حیث نمایش ولتاژ خروجی، به دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم‌بندی می‌کنند. که یک به یک به آن‌ها خواهیم پرداخت.
منبع تغذیه AC , DC
همانطور که می‌دانید ولتاژ موثر برق شهر ۲۲۰ ولت و از نوع متناوب با فرکانس ۵۰ 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 ACمتغیر بروید.
اما در بسیاری از کاربردهای آزمایشگاهی و خانگی که وسیله‌ای دارید که با ولتاژ برق باتری کار می‌کند یا مداری ست که نیاز به ولتاژ مستقیم دارد، منابع تغذیه DC و انواع آن به کمک شما خواهند آمد.
منبع تغذیه خطی و سوئیچینگ
ایده منابع تغذیه سوئیچینگ در تعویض حالت‌های خاموش و روشن ترانزیستور مدار است. به‌طوریکه این نحوه عملکرد داخلی دستگاه، مزایای عمده‌ای را نسبت به منابع تغذیه خطی به وجود آورده است.
از جمله آن مزایا می‌توان به دقت بالا، اتلاف انرژی کم و ابعاد کوچکتر دستگاه اشاره کرد اما از طرفی پیچیدگی مدار و قیمت آن را افزایش می‌دهد. این مدل از دستگاه ها همچنین در شارژرهای موبایل، رایانه‌های شخصی و تامین برق برخی وسایل نقلیه کاربرد دارند.
در مقابل، منابع تغذیه 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. این منابع را می‌توان در اکثر آزمایشگاه‌های مهندسی برق به‌عنوان بلوک تامین‌کننده‌ی توان مدارات الکترونیکی مشاهده کرد.
منبع تغذیه تک‌خروجی ، چندخروجی و برنامه‌پذیر
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.
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 آسیبرسانی 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.
