کارکرد منبع تغذیه صنعتی و انواع آن

برق -> پاور الکترونیک 350 Nastaran Nafisi

کاربر آکادمی پارتینه

منبع تغذیه

منابع تغذیه در اصل مدارهایی هستند که از یک منبع ولتاژ AC در دسترس (برق شهر)، ولتاژ DC با اندازه ثابت یا کنترل شده تولید می ­کنند. این ولتاژ DC خروجی در بسیاری از مدارها کاربرد دارد و تأمین آن ضروری است. برای مثال، تراشه‌های مدار مجتمع (IC) که در مدارهای الکترونیکی به کار می‌روند، به یک ولتاژ DC استاندارد با دامنه ثابت نیاز دارند.

نمودار ساده عملکرد منبع تغذیه

به بیانی ساده فرآیندی مانند نمودار بالا به وقوع می پیوندد تا ولتاژ مد نظر تولید شود. به طور مثال ابتدا ولتاژ 120 ولت متناوب 60 هرتزی وارد ترانسفورماتور کاهنده می ­شود تا میزان ولتاژ در اولین مرحله تا 15 ولت کاهش یابد. در مرحله بعدی موج ولتاژ متناوب 15 ولتی توسط رکتیفایر (یکسو کننده) به نیم موج تبدیل می ­شود. میزان تناوب این نیم موج پس از عبور از یک فیلتر کاهش می­ یابد و تبدیل به ولتاژ DC می ­شود. مرحله نهایی عبور از یک رگولاتور(تنظیم کننده ولتاژ) است که بتوانند ولتاژ نهایی مد نظر (به طور مثال 10 ولت مستقیم) را، حتی در صورت وجود تغییرات ولتاژ یا جریان ورودی، به عنوان خروجی منبع، تحویل دهد. به این ترتیب این منبع تغذیه می­ تواند ورودی 120 ولت AC را به خروجی 10 ولت DC تبدیل کند.

انواع پاور ساپلای

منابع تغذیه بر اساس کارکرد مدار تنظیم کننده(رگولاتور) ولتاژ به دو نوع خطی (Linear Regulated Power Supply) و سوییچینگ(SMPS) تقسیم می­ شوند.

منبع تغذیه های خطی با وجود ساز و کار ساده ­­ای که دارند، به دلیل کارکرد ترانزیستور در حالت خطی، اتلاف توان زیادی دارند. برای مثال در مدار زیر اگر ولتاژ ورودی 100 ولت باشد و مصرف کننده بخواهد در ولتاژ 50 ولت 10 آمپر استفاده کند، رگلاتور خطی (به دلیل راندمان به طور کلی پایین این نوع از رگولاتورها) باید 500 وات توان اتلاف کند تا بتواند ولتاژ تنظیم شده را برای مصرف کننده فراهم کند. این مقدار توان اتلاف شده باید توسط یک سیستم انتقال گرمای بسیار قدرتمند و با اشغال فضای زیاد، دفع شود. به طور کلی منابع تغذیه خطی به دلیل اینکه المان کنترلی همواره فعال است و انرژی مصرف می ­کند بازده کمی دارند.

مدار منبع تغذیه با رگلاتور خطی

یکی دیگر از ایرادات رگولاتورهای خطی ولتاژ این است که حداکثر جریان خروجی پیوسته آن‌ها محدود است. و به همین دلیل در مواردی مورد استفاده قرار می‌گیرند که توان کم مورد نیاز باشد. وقتی منبع تغذیه‌ با بازه جریان بیشتر و توان بالاتر مورد نیاز باشد، معمولاً از یک رگولاتور سوئیچینگ استفاده می‌کنیم که در این صورت، منبع تغذیه سوییچینگ نامیده می‌شود

به صورت تئوری، به دلیل سازوکار رگولاتور سوئیچینگ، راندمان یک پاور سوئیچینگ 100% است (در عمل این مقدار برابر با حدود 97% است). منابع تغذیه سوئیچینگ مصرف توان، تولید حرارت و وزن و ابعاد مدار را به مقدار قابل توجهی کاهش می­ دهند. همین ویژگی­ های مثبت باعث شده تا امروزه در کامپیوترها، تلویزیون­ ها، گوشی های تلفن همراه، شارژر ها، درایورهای موتور DC و ..... به عنوان پاور الکترونیک استفاده وسیعی داشته باشند. در پاور ساپلای سوئیچینگ، المان کنترلی (ترانزیستور / ماسفت) با فرکانس بالایی ( مثلا 10KHz) قطع و وصل می ­شود و دائماً فعال نیست. این ترانزیستور سوییچینگ وقتی در وضعیت اشباع باشد با اختلاف ولتاژ نزدیک به صفر جریان را هدایت می­ کند و در حالتی که کاملا بسته است هیچ جریانی را از خود عبور نمی­ دهد. در نتیجه این ترانزیستور مانند یک سوئیچ ایده ­آل عمل می­ کند.

در این نوع از منبع تغذیه ها، به جای استفاده از اجزای مقاومتی از سلف، خازن و سوییچ استفاده می ­شود. این قطعات انرژی را انتقال می ­دهند و یا در خود ذخیره می­کنند در نتیجه اتلاف انرژی به صورت گرما اتفاق نمی ­افتد.

مدار منبع تغذیه با تنظیم کننده سوییچینگ

همچنین برخلاف رگلاتورهای خطی که تنظیم ولتاژ را فقط به صورت کاهنده انجام می ­دهند، رگولاتور سوئیچینگ می­ تواند به صورت کاهنده، افزاینده یا وارونگرِ(inverter) قطب­ های ولتاژ ورودی، عمل کند. با تغییر دادن محل قرار گرفتن سوئیچ، خازن و سلف می­ توان نوع خروجی مدار را به صورت کاهنده ( باک -  Buck )، افزاینده ( بوست – Boost ) و یا وارونگر پُلاریته ( باک بوست – Buck-Boost ) تامین کرد.

برندهای پاور سوئیچینگ در ایران

محبوب­ترین برند منبع سوئیچینگ در ایران، برند مینول (Mean Well) تولید کشور تایوان، است. این برند شامل محصولات متنوعی با بازه تامین ولتاژ و جریان گسترده است که در سال های اخیر بسیار مورد استقبال صنعتگران قرار گرفته است.

منبع تغذیه سوئیچینگ مینول در چندین سری متنوع تولید می­ شود که هر سری ویژگی ­های خاصی را دارا است. به طور کلی پاور ساپلای سوییچینگ مینول در دو مدل ریلی (ریل مونت) و کف خواب (کتابی) موجود هستند. نوع کف خواب به دلیل قیمت ارزان تر نسبت به نوع ریلی، از محبوبیت بیشتری برخوردار است. پاور الکترونیک سوئیچینگ کتابی مینول در چند سری متنوع تولید می ­شود که از جمله آن ها می توان به سری LRS، SE، و G3 اشاره کرد.

 

سری LRSمنبع تغذیه meanwell سری LRS

سری LRS اقتصادی ترین سری منابع تغذیه meanwell هستند.

این سری شامل محصولاتی در بازه توان 35 تا 350 وات می ­شود.

ویژگی­ های شاخص این سری عبارتند از :

  • بدون اصلاح ضریب توان (PFC) هستند.
  • مصرف توان در حالت بی باری بین 0.2 تا 0.75 وات.
  • مقاوم در برابر افزایش ولتاژ ورودی تا 300 ولت به مدت 5 ثانیه.
  • تحمل دما تا 70 درجه سانتی گراد و لرزش 5G.
  • ارتفاع عملیاتی تا 5000 متر.

 

 

سری SEمنبع تغذیه کف خواب سوئیچینگ مینول سری SE

 این سری نیز از منابع تغذیه اقتصادی مینول هستند که شامل محصولاتی در بازه توان 100 تا 1500 وات می ­شود.

ویژگی ­های فنی این سری عبارت است از :

  • بدون اصلاح ضریب توان (Non-PFC)
  • قابلیت انتخاب ولتاژ ورودی (110 یا 220 ولت AC)
  • حفاظت در برابر اتصال کوتاه، بار اضافه، ولتاژ اضافه، دمای بالا
  • فن خنک کننده داخلی
  • دمای کارکرد 20- تا 60+ درجه سانتی گراد رطوبت 20 تا 90 درصد

 

 

سری G3منبع تغذیه سوئیچینگ مینیاتوری mean well سری G3

 سری G3 (منبع تغذیه مینیاتوری) محصولات مینول، تنوع زیادی از لحاظ تعداد خروجی دارند.

(تعداد خروجی: تکیRS ، دوتاییRD وRID ، سه تاییRT  و چهارتاییRQ ).

این سری شامل محصولاتی در بازه توان 15 تا 150 وات است.

ویژگی­های دیگر این سری عبارتند از :

  • سایز مینیاتوری
  • بدون اصلاح ضریب توان (Non-PFC)
  • تحمل دما تا 70 درجه سانتی گراد و لرزش 5G.
  • مقاوم در برابر افزایش ولتاژ ورودی تا 300 ولت به مدت 5 ثانیه.
  • مناسب برای کاربری های حساس
  • در سری RID دو خروجی ایزوله شده­ اند

 

برند دیگری که به طور نسبی در ایران مورد استفاده قرار می گیرد برند نکست (Next) است. این برند تولید کشور چین است و در مقایسه با مینول کیفیت پایین تری دارد به همین دلیل نیز اختلاف قیمت قابل توجهی با محصولات مشابه از برند مینول دارد.

برندهای متفرقه دیگری نیز در بازار وجود دارند که در رنج قیمت و کیفیت متفاوتی قرار می­ گیرند. با توجه به کیفیت و اهمیت کاربرد منبع تغذیه، می ­توان از بین گزینه های موجود (مینول، نکست و بی نام) انتخاب نمود.

لینک های مفید


مطالب مرتبط