2024/08/28 307

Linijiniai maitinimo šaltiniai

Elektronikos pasaulyje maitinimo šaltiniai yra įrenginiai, kurie užtikrina, kad viskas vyktų sklandžiai ir teisingai.Tarp skirtingų turimų tipų linijiniai maitinimo šaltiniai yra žinomi kaip nuolatinis ir patikimas elektros srautas, turintis labai mažai triukšmo.Šis straipsnis paaiškins, kaip veikia linijiniai maitinimo šaltiniai, iš kokių dalių jos pagamintos ir kur jos yra naudingesnės.Mes taip pat palyginsime juos su kitų tipų maitinimo šaltiniais, padėdami suprasti, kodėl jie vis dar pasirenkami tam tikrose situacijose, nors yra naujesnių, energijos taupančių variantų.

Katalogas

1 paveikslas: Linijinis maitinimo šaltinis

Kas yra linijinis maitinimo šaltinis?

Linijinis maitinimo šaltinis yra tam tikro tipo galios įtaisas, užtikrinantis pastovią ir pastovią įtampos išvestį nuolat reguliuojant varžą.Šis metodas išvengia greito perjungimo naudojimo, todėl jis yra paprastesnis ir idealus tiekti švarią ir patikimą galią įvairiems elektroniniams prietaisams.

Procesas prasideda grįžtamojo ryšio sistema, kuri nuolat tikrina išvesties įtampą.Ši įtampa lyginama su nustatyta atskaitos įtampa, naudojant diferencialinį stiprintuvą - grandinę, kuri padeda užtikrinti tikslumą.Jei išėjimo įtampa skiriasi nuo etalono, stiprintuvas generuoja signalą, kad būtų ištaisytas skirtumas.Šis signalas kontroliuoja dalį, vadinamą „Pass Element“, kuris gali būti tranzistorius arba lauko efekto tranzistorius (FET).Pass elementas veikia kaip kintamasis rezistorius, sureguliuodamas jo pasipriešinimą, kad įtampa būtų tinkamame lygyje.

Pvz., Jei įvesties įtampa padidėja, Pass elementas padidina jo atsparumą, kad išėjimo įtampa nepatektų.Kita vertus, jei mažėja įvesties įtampa, Pass elementas mažina jo atsparumą, kad būtų daugiau srovės, užtikrinant, kad išėjimo įtampa išliks stabili.

Šis nuolatinis reguliavimas užtikrina, kad maitinimo šaltinis užtikrina pastovią įtampą, net kai keičiasi įvesties įtampa ar apkrova.Dėl linijinio maitinimo šaltinio paprastumo jis tampa patikimas ir sukelia labai mažai elektros triukšmo, kuris yra naudingas įrenginiams, kuriems reikalinga stabili jėga.Tačiau tokio tipo maitinimo šaltinis paprastai yra ne toks efektyvus, nes papildoma energija išleidžiama kaip šiluma, tai reiškia, kad jai gali prireikti didesnių aušinimo sistemų ir naudoti daugiau energijos.

Linijinio maitinimo šaltinio komponentai

2 paveikslas: linijinio maitinimo šaltinio komponentai

Maitinimo šaltinio įvesties transformatorius

Linijiniame maitinimo šaltinyje transformatorius yra pirmasis komponentas, sąveikaujantis su kintamos srovės galia iš tinklo.Pagrindinis jo darbas yra Pakeiskite įtampą iki tokio lygio, kuris tinka įrenginiui, mažinant jį (kuris yra labiau paplitęs) arba padidindamas jį, atsižvelgiant į įrenginio poreikius.Transformatorius taip pat apsaugo nuo maitinimo šaltinio nuo tinklo, sumažindamas elektrinių pavojų riziką.Aukštesnės galios programose transformatorius gali būti gana didelis, o tai padidina bendrą maitinimo šaltinio dydį ir svorį.Priklausomai nuo to, kaip suprojektuotas maitinimo šaltinis, transformatorius gali turėti viena ar daugiau antrinių apvijų Norėdami sukurti skirtingą išėjimo įtampą.

Lygintuvas

Kai transformatorius pakoreguos įtampą, kintamosios srovės galią reikia paversti nuolatinės srovės galia, kurią daro lygintuvas.Lygintuvas yra esminė maitinimo šaltinio dalis, ji yra skirtingų sąrankų. Pusiau bangos taisymas Naudoja vieną diodą, kad tik pusė kintamosios srovės ciklo konvertuotų į DC, todėl jis tampa ne toks efektyvus ir sukuria daugiau išvesties svyravimų, kuriuos sunkiau išlyginti. Viso bangos taisymas yra efektyvesnis ir naudoja abi kintamos srovės ciklo puses.Tai galima padaryti naudojant centrinį transformatorių ir du diodus arba su tilto lygintuvo sąranka, kurioje naudojami keturi diodai.Tilto lygintuvas dažniau naudojamas moderniuose dizainuose, nes jis yra efektyvesnis.Šiuolaikiniai lygintuvai paprastai naudoja Puslaidininkių diodai Kaip PN sankryžos diodai ar Schottky diodai.Schottky diodai dažnai pasirenkami todėl, kad praranda mažiau įtampos, kai praeina per juos srovė, todėl jie tampa efektyvesni, nors jie gali leisti tam tikrą srovę nutekėti ir turėti mažesnę įtampos slenkstį, kol jie nesugrius.

Išlyginimo kondensatorius

Po lygintuvo konvertuojant kintamąją DC, išėjimas nėra visiškai lygus ir juose yra įtampos svyravimai, kurių nepageidautina daugumai elektroninių grandinių.Palyginimo kondensatorius padeda Net šie svyravimai Įkraunant aukštus ištaisytos bangos formos taškus ir išleidžiant įkrovą, kai bangos forma sumažėja.Tai padeda Laikykite nuolatinės įtampą stabilesnę.Nors kondensatorius labai sumažina svyravimus, jis jų visiškai nepašalina.Kondensatoriaus gebėjimas sumažinti šiuos svyravimus priklauso nuo jo dydžio ir nuo srovės kiekio, kurio reikia apkrovai.

Įtampos reguliatorius

Įtampos reguliatorius yra pagrindinis linijinio maitinimo šaltinio komponentas, užtikrinantis, kad išėjimo įtampa išlieka stabili, net jei įvesties įtampa ar apkrova pasikeis.Yra du pagrindiniai linijinių reguliatorių tipai: Šunto reguliatorius ir serijos reguliatorius.

Šunto reguliatorius yra retesnis ir veikia, padėdamas kintamąjį komponentą per apkrovą, kuris sugeria papildomą srovę, kad išėjimo įtampa būtų pastovi.Šio tipo reguliatorius naudojamas, kai reikia tiksliai valdyti įtampą, net jei jis gali būti ne labai efektyvus.Dėl mažesnio efektyvumo jis paprastai naudojamas tik tam tikrose situacijose.

Serijos reguliatorius yra plačiausiai naudojamas linijinio reguliatoriaus tipas.Šioje sąrankoje kintamas pasipriešinimas dedamas iš eilės su apkrova, o valdymo grandinė sureguliuoja varžą, kad išlaikytų norimą išėjimo įtampą.Dėl serijos reguliatoriaus paprastumo ir efektyvumo jis yra populiarus pasirinkimas daugeliui linijinių maitinimo šaltinių.Tai užtikrina gerą įtampos valdymą su santykinai paprastu dizainu, todėl jis yra tinkamas įvairiausiems reikmėms.

Linijinių maitinimo šaltinių pranašumai ir trūkumai

Privalumai

Linijiniai maitinimo šaltiniai turi keletą privalumų, ypač tais atvejais, kai būtina stabilumas ir tylus veikimas.Vienas pagrindinių privalumų yra tas, kad jie sukuria Labai mažai triukšmo.Skirtingai nuo perjungimo maitinimo šaltinių, kurie greitai įjungia ir išjungia srovę, linijiniai maitinimo šaltiniai stabiliai teka srovę.Šis greito perjungimo trūkumas reiškia, kad jie nesukuria daug elektromagnetinių trukdžių, todėl jie yra geras pasirinkimas subtiliems elektroniniams prietaisams, tokiems kaip garso sistemos, medicininė įranga ir instrumentai, kuriems reikia tiksliai matavimų.

Kitas pranašumas yra jų Patikimas našumas.Linijiniai maitinimo šaltiniai gyvuoja ilgą laiką, o jų technologija yra gerai žinoma ir patikima.Kadangi jie buvo naudojami tiek metų, jų pasirodymas yra nuoseklus ir gerai suprantamas.Inžinieriai ir dizaineriai gali tikėtis, kad šie atsargos dirba nuosekliai, o tai labai naudinga tais atvejais, kai būtina patikimumas.

Trūkumai

Tačiau linijiniai maitinimo šaltiniai turi keletą trūkumų, daugiausia, kai kalbama apie tai, kaip jie gerai naudoja energiją ir savo dydį.Vienas didžiausių trūkumų yra jų mažas efektyvumas.Šie reikmenys paprastai efektyviai sunaudoja tik apie 50% įvesties energijos, o kita pusė švaistoma, paprastai kaip šiluma.Šis mažas efektyvumas atsitinka todėl, kad tiekimas kontroliuoja įtampą atsikratydama papildomos energijos, kuri eikvoja daug energijos.

Tai iššvaistyta energija sukelia kitą problemą: Šilumos generavimas .Naudojama energija sukuria šilumą, kurią reikia išlaikyti, kad maitinimo šaltinis ir prijungti įrenginiai nepažeistų.Tai dažnai reiškia papildomų dalių, tokių kaip šilumos kriauklės ar aušinimo ventiliatoriai, pridėjimas, todėl dizainas gali padaryti sudėtingesnį ir padidinti išlaidas.

Galiausiai linijiniai maitinimo šaltiniai yra Didesnis ir sunkesnis nei perjungti maitinimo šaltinius.Jiems reikia didelių transformatorių, kad būtų sumažinta įtampa ir papildomos dalys, kad būtų galima valdyti šilumą, todėl šie maitinimo šaltiniai yra nepatogūs.Tai gali būti didelis trūkumas situacijose, kai svarbi erdvė ir svoris, pavyzdžiui, nešiojamuose ar kompaktiškuose prietaisuose.

Linijinių maitinimo šaltinių programos

3 paveikslas: Linijinių maitinimo šaltinių taikymas

Linijiniai maitinimo šaltiniai, nors ir nėra tokie energiją taupantys, kaip jų perjungimo kolegos, dažnai pasirenkami konkrečioms situacijoms, kai reikalinga pastovi ir be triukšmo galia.Šie maitinimo šaltiniai yra ypač naudingi tokioje aplinkoje, kur reikia stabilios ir švarios galios be sutrikimų, kurie gali būti susiję su perjungimo maitinimo šaltiniais.

Garso ir vaizdo įrangoje linijiniai maitinimo šaltiniai yra labai naudingi aukštos kokybės garso stiprintuvams ir jautriems garso įrenginiams.Jie suteikia sklandų ir pastovią įtampos išėjimą, o tai yra svarbu, kad garso kokybė būtų nepažeista.Perjungimo maitinimo šaltiniai kartais gali sukelti triukšmą ir smaigalius, kurie gali trukdyti garso signalams, todėl garso iškraipymai ar nepageidaujami trukdžiai.Dėl šios priežasties aukščiausios klasės garso sistemose pirmenybė teikiama linijiniams maitinimo šaltiniams, kur svarbu išlaikyti gryną ir aiškų garso kokybę.

Laboratorinėje įrangoje labai svarbu turėti nuoseklią ir tikslią galią.Įrenginiai, tokie kaip laboratoriniai maitinimo šaltiniai, kurie naudojami užtikrinti pastovius ir tikslus įtampos išėjimus, dažnai remiasi linijiniu reguliavimu.Linijinių maitinimo šaltinių siūlomas stabilumas užtikrina, kad įtampa išliks pastovi, o tai labai svarbu eksperimentinėje ir bandymo aplinkoje, kur net maži pokyčiai gali sukelti neteisingų rezultatų.Šie maitinimo šaltiniai yra skirti tiekti švarią, be triukšmo galią, reikalingą jautriems matavimams ir eksperimentams, kuriems reikalingas aukštas tikslumo lygis.

Linijiniai maitinimo šaltiniai yra skirti užtikrinti pastovią įtampą su minimaliu triukšmu, todėl jie puikiai tinka situacijoms, kai galios kokybė tiesiogiai veikia tai, kaip gerai veikia įrenginys.Nors jie gali būti ne tokie energiją taupantys kaip perjungimo maitinimo šaltinis, tačiau dėl jų sugebėjimo užtikrinti stabilią ir švarią galią jie ypač naudingi konkrečioms, triukšmui jautrioms programoms.Jų naudojimas garso ir vaizdo ir laboratorinėje įrangoje parodo, kaip energijos kokybė vaidina pagrindinį vaidmenį palaikant našumą ir tikslumą šiuose parametruose.

Palyginimas su kitais maitinimo šaltinių tipais

Linijiniai maitinimo šaltiniai naudojami elektros energijai pakeisti iš vienos formos į kitą, paprastai paverčiant kintamąją srovę (AC) į tiesioginę srovę (DC).Yra keletas tipų maitinimo šaltinių, kurių kiekvienas turi savo savybes:

4 paveikslas: Nereguliuojami linijiniai maitinimo šaltiniai

Nereguliuojami linijiniai maitinimo šaltiniai yra pats paprasčiausias tipas.Jie konvertuoja AC į DC, tačiau neturi jokių papildomų funkcijų, kad įtampa būtų stabili.Tai reiškia, kad išėjimo įtampa gali pasikeisti, jei keičiasi įvesties įtampa arba jei keičiasi naudojamos galios kiekis (apkrova).Jei įvesties įtampa padidės, išėjimo įtampa taip pat padidės, o jei padidės apkrova, išėjimo įtampa gali sumažėti.Dėl šios priežasties šie maitinimo šaltiniai nėra idealūs įrenginiams, kuriems tinkamai veikia stabili įtampa.

5 paveikslas: ferresonantinis maitinimo šaltinis

„Feroresonant“ maitinimo šaltiniai naudoja specialią techniką, apimančią magnetinius laukus, kad išėjimo įtampa būtų pastovi.Jie tai daro su transformatoriaus ir rezonansinės grandinės deriniu.Transformatoriaus magnetinės savybės padeda išlaikyti pastovią išėjimo įtampą, net jei keičiasi įvesties įtampa ar apkrova.Šie maitinimo šaltiniai taip pat turi integruotą apsaugą nuo staigių galios smaigalių, todėl jie yra patikimi tose vietose, kur maitinimo šaltinis nėra stabilus.Tačiau jie paprastai būna dideli ir sunkūs, o tai gali būti trūkumas situacijose, kai dydis ir svoris yra svarbūs.

6 paveikslas: jungiklio režimo maitinimo šaltinis (SMPS)

„Switch Mode“ maitinimo šaltiniai (SMPS) yra sukurti taip, kad būtų efektyvesni nei linijiniai maitinimo šaltiniai.Jie dirba greitai įjungdami įvesties galią ir išjungdami elektroninius jungiklius, tokius kaip tranzistoriai.Šis metodas leidžia jiems efektyviau konvertuoti galią, tai reiškia, kad jie sukuria mažiau šilumos ir gali būti mažesnė ir lengvesnė.Tačiau dėl greitojo perjungimo SMPS gali sukelti elektrinį triukšmą, kuris gali trukdyti netoliese esantiems elektroniniams įrenginiams.SMPS taip pat yra sudėtingesnis dizainas ir gali būti sunkiau ištaisyti, jei kažkas nutinka ne taip.

Išvada

Linijiniai maitinimo šaltiniai vis dar yra pasirinkimas situacijose, kai labai reikalingas pastovus ir be triukšmo maitinimo šaltinis.Dėl paprasto dizaino ir patikimo našumo jie yra mėgstamiausi tokiose srityse kaip garso įranga ir laboratorijos testavimas.Tačiau jie turi kompromisus dėl energijos vartojimo efektyvumo ir dydžio, todėl svarbu galvoti apie tai, kam juos naudojate.Kai palyginame linijinius maitinimo šaltinius su kitais tipais, tampa aišku, kad nors jie ne visada gali būti labiausiai energijos taupymo pasirinkimas, jų galimybė tiekti švarią ir pastovią galią reiškia, kad jie vis dar yra naudingi šiandieniniame technologijų pasaulyje.Supratę šiuos skirtumus, galite priimti geresnius sprendimus pasirinkdami reikiamą maitinimo šaltinį jūsų specifiniams poreikiams.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1. Kur naudojami linijiniai maitinimo šaltiniai?

Linijiniai maitinimo šaltiniai dažniausiai naudojami aplinkoje, kur labai reikalinga stabili ir mažai triukšmo galia.Tai apima aukštos kokybės garso įrangą, medicinos prietaisus, laboratorinius instrumentus ir tikslaus matavimo įrankius, kai net mažas elektrinis triukšmas gali trikdyti įrangos veikimą ar tikslumą.

2. Koks yra linijinio maitinimo šaltinio efektyvumas?

Linijinio maitinimo šaltinio efektyvumas paprastai yra mažas, dažnai apie 50% ar mažesnis.Taip yra todėl, kad maitinimo šaltinis reguliuoja įtampą, išsklaidydamas perteklinę energiją kaip šilumą, o tai lemia didelį energijos nuostolį.

3. Kokie yra linijinio maitinimo šaltinio pranašumai ir trūkumai?

Pagrindinis linijinio maitinimo šaltinio pranašumas yra jo sugebėjimas suteikti švarią, stabilią ir mažai triukšmo galią, o tai idealiai tinka jautriai elektronikai.Trūkumai apima mažą efektyvumą, didelį dydį dėl šilumos išsklaidymo poreikio ir papildomos energijos, iššvaistytos kaip šiluma.

4. Kokie yra tiesinės įtampos reguliatoriaus trūkumai?

Linijinio įtampos reguliatoriaus trūkumai apima mažą efektyvumą, nes jis iššviečia daug galios kaip šiluma, o jo nesugebėjimas padidinti įtampą, tai reiškia, kad ji gali tik sumažinti įtampą iš įvesties lygio.Be to, jiems gali prireikti didelių šilumos kriauklių ar aušinimo sistemų, kad būtų galima valdyti pagamintą šilumą, todėl jie tampa nepatogūs.

5. Koks yra efektyviausias maitinimo šaltinis?

Veiksmingiausias maitinimo šaltinis yra jungiklio režimo maitinimo šaltinis (SMPS).Jis naudoja aukšto dažnio perjungimą, kad konvertuotų energiją su minimaliais energijos nuostoliais, todėl efektyvumas yra daug didesnis, palyginti su linijiniais maitinimo šaltiniais.