전원 공급 장치의 유형

문제를 제거하기 위해 도구를 사용해보십시오





조절 된 전원 공급 장치는 일반적으로 출력 전압의 지속적인 변화 또는 일부 사전 설정 전압과 함께 전자 회로를 벤치 테스트하는 데 유용한 다양한 출력 전압을 공급할 수있는 전원 공급 장치를 말합니다. 전자 회로에 사용되는 거의 모든 전자 장치가 작동하려면 DC 전원이 필요합니다. 조정 된 전원 공급 장치는 기본적으로 일반 전원 공급 장치와 전압 조정 장치로 구성됩니다. 일반 전원 공급 장치의 출력은 최종 출력을 제공하는 전압 조정 장치에 공급됩니다. 출력 전압은 AC 입력 전압의 변동이나 출력 (또는 부하) 전류의 변동에 관계없이 일정하게 유지되지만 진폭은 부하 요구 사항에 따라 달라집니다.

이러한 유형의 전원 공급 장치 중 일부는 아래에서 설명합니다.




SMPS

더 작고 가볍고 생산적인 전자 시스템에 대한 업계의 추진은 SMPS의 발전을 촉발 시켰으며, 스위치 모드 전원 공급 장치뿐입니다. 일반적으로 SMPS를 구현하는 데 사용되는 몇 가지 토폴로지가 있습니다. 스위치 모드 전원 공급 장치는 전력을 효율적으로 변환하기 위해 스위칭 조정기를 통합 한 전자 전원 공급 장치입니다. 높은 스위칭 주파수를 사용함으로써 SMPS의 전력 변압기 및 관련 필터링 구성 요소의 크기가 선형에 비해 크게 감소합니다. DC-DC 변환기 및 DC-AC 변환기는 SMPS 범주에 속합니다.

선형 레귤레이터 회로에서는 조정되지 않은 DC ​​입력 공급 장치의 초과 전압이 직렬 요소에 걸쳐 떨어 지므로이 전압 강하에 비례하여 전력 손실이 발생하는 반면, 스위치 모드 회로에서는 전압의 조정되지 않은 부분이 스위치 듀티를 변조하여 제거됩니다. 비율. 최신 스위치 (예 : MOSFET)의 스위칭 손실은 선형 요소의 손실에 비해 훨씬 적습니다.



대부분의 전자 DC 부하는 표준 전원에서 공급됩니다. 안타깝게도 표준 소스 전압은 마이크로 프로세서, 모터, LED 또는 기타 부하에 필요한 수준과 일치하지 않을 수 있습니다. 특히 소스 전압이 배터리 소스 및 기타 DC 및 AC 소스처럼 조절되지 않는 경우에는 더욱 그렇습니다.

SMPS 블록 다이어그램 :

스위치 모드 전원 공급 장치 블록 다이어그램

스위치 모드 전원 공급 장치 (SMPS)의 기본 개념은 DC-DC 컨버터의 개념 설명 개념에서 쉽게 이해할 수 있습니다. 시스템 입력이 AC이면 첫 번째 단계는 DC로 변환하는 것입니다. 이것을 정류라고합니다. DC 입력이있는 SMPS는 정류 단계가 필요하지 않습니다. 많은 최신 SMPS는 특수 역률 보정 (PFC) 회로를 사용합니다. AC 입력의 정현파를 따라 입력 전류를 만들 수 있습니다. 그리고 정류 된 신호는 조정되지 않은 DC ​​입력 공급을 생성하기 위해 입력 저장 커패시터에 의해 필터링됩니다. 규제되지 않은 DC ​​공급은 고주파 스위치에 제공됩니다. 더 높은 주파수의 경우 더 높은 수준의 커패시턴스와 인덕턴스를 가진 구성 요소가 필요합니다. 이 MOSFET에서 동기식 정류기로 사용할 수 있으며 전도 단계 전압 강하가 훨씬 더 낮습니다. 높은 스위칭 주파수는 전력 변압기의 1 차측에서 입력 전압을 스위칭합니다. 드라이브 펄스는 일반적으로 고정 주파수 및 가변 듀티 사이클입니다. 2 차 변압기의 출력은 정류되고 필터링됩니다. 그런 다음 전원 공급 장치의 출력으로 보내집니다. 안정된 Dc 공급을 제공하기위한 출력 조정은 제어 또는 피드백 블록에 의해 수행됩니다.


대부분의 SMPS. 시스템은 고정 주파수 펄스 폭 변조 기반으로 작동하며, 전원 스위치에 대한 구동 시간은 사이클 단위로 변경됩니다. 스위치에 제공되는 펄스 폭 신호는 출력 전압의 출력에 반비례합니다. 오실레이터는 폐 루프 레귤레이터의 전압 피드백에 의해 제어됩니다. 이는 일반적으로 소형 펄스 변압기 또는 광 분리기를 사용하여 구성 요소 수를 추가함으로써 달성됩니다. SMPS에서 출력 전류 흐름은 입력 전원 신호, 사용 된 저장 요소 및 회로 토폴로지, 스위칭 요소를 구동하는 데 사용되는 패턴에 따라 달라집니다. LC 필터를 사용하면 출력 파형이 필터링됩니다.

SMPS의 장점 :

  • 스위칭 트랜지스터가 전력을 거의 소비하지 않기 때문에 효율성 향상
  • 고효율로 인한 발열 감소
  • 더 작은 크기
  • 더 가벼운 무게
  • 전원 공급 장치로의 고조파 피드백 감소

SMPS의 응용 :

  • 개인용 컴퓨터
  • 공작 기계 산업
  • 보안 시스템

SMPS와 함께 조정 된 공급 및 백업 목적을위한 또 다른 회로가 아래에서 설명됩니다.

선형 전원 공급 장치

백업 기능이있는 작업대 전원 공급 장치

영상

작업대 전원 공급 장치는 테스트 또는 문제 해결을 위해 사용되는 다양한 조정 된 DC 전압을 제공 할 수있는 DC 전원 공급 장치입니다. 작업대 전원 공급 장치로 사용할 수있는 배터리 백업 기능이있는 조정 된 전원 공급 장치의 간단한 회로가 설계되었습니다. 테스트 또는 문제 해결 중에 프로토 타입에 전원을 공급하기 위해 12V, 9V 및 5V 조정 DC를 제공합니다. 또한 정전시 작업을 계속하기 위해 배터리 백업이 있습니다. 배터리 상태를 확인하기 위해 배터리 부족 표시도 제공됩니다.

세 가지 주요 섹션으로 구성됩니다.

변압기, 다이오드 및 커패시터의 조합을 사용하여 AC 신호를 조정 된 DC 신호로 변환하는 정류기 및 필터 장치.

대안으로 사용되는 배터리로, 주 전원 공급 중에 재충전이 가능하고 주 전원이 없을 경우 전원으로 사용됩니다.

배터리 충전 및 방전을 나타내는 배터리 충전 표시기입니다.

14-0-14, 500mA 변압기, 정류 다이오드 D1, D2 및 평활 커패시터 C1 형식 전원부 . 주 전원을 사용할 수있을 때 D3는 순방향 바이어스를 수행하고 IC1에 14V 이상의 DC를 제공 한 다음 출력에서 ​​탭할 수있는 조정 된 12V를 제공합니다. 동시에 IC2는 조정 된 9V를 제공하고 IC3은 출력에서 ​​조정 된 5V를 제공합니다.

12V 7.5 Ah 충전식 배터리가 백업으로 사용됩니다. 주 전원을 사용할 수있는 경우 D3 및 R1을 통해 충전됩니다. R1은 충전 전류를 제한합니다. 과충전을 방지하기 위해 전원을 장시간 켜고 배터리를 사용하지 않는 경우 세류 충전 모드가 안전합니다. 충전 전류는 약 100-150mA입니다. 주전원에 장애가 발생하면 D3 역방향 바이어스와 D4 순방향 바이어스 및 배터리가 부하를받습니다. UPS 배터리는 이상적인 선택입니다.

백업 기능이있는 워크 벤치 전원 공급 장치

제너 다이오드 ZD와 PNP 트랜지스터 T1은 배터리 부족 표시기를 형성합니다. 이러한 종류의 배열은 인버터에서 배터리 부족 상태를 나타내는 데 사용됩니다. 배터리 전압이 11V 이상이면 Zener는 T1의베이스를 전도하고 유지하여 꺼진 상태로 유지합니다. 배터리 전압이 11V 미만으로 떨어지면 제너가 꺼지고 T1 순방향 바이어스가됩니다. (제너 다이오드는 전압이 1V 이상 또는 정격 전압보다 높을 때만 전도됩니다. 따라서 여기서 10V 제너는 전압이 11V 이상일 때만 전도됩니다.) 그러면 LED가 켜지면서 배터리 충전이 필요함을 나타냅니다. VR1은 제너의 정확한 오프 포인트를 조정합니다. 배터리를 완전히 충전하고 단자 전압을 측정합니다 .12V 이상이면 프리셋 VR1의 와이퍼를 중간 위치로 조정하고 LED가 꺼질 때까지 살짝 돌립니다. 프리셋을 끝까지 돌리지 마십시오. 배터리는 항상 12V 이상의 충분한 전압을 포함해야합니다 (완전 충전 된 배터리는 약 13.8V로 표시됨). 그러면 IC1 만 충분한 입력 전압을 얻습니다.

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자체 스위칭 전원 공급 장치 무료 회로도

이 회로도에서 조정 된 전원 공급 장치 회로가 주어지면 고정 전압 조정기 U1-LM7805가 변수뿐만 아니라 자동 스위치 끄기 풍모. 이것은 조정기 IC 공통 단자와 접지 사이에 연결된 전위차계에 의해 달성됩니다. 전위차계 RV1 저항의 회로 내 값이 100ohm 증가 할 때마다 출력 전압이 1V 씩 증가합니다. 따라서 출력은 3.7V에서 8.7V까지 다양합니다 (다이오드 D7 및 D8에서 1.3V 강하를 고려).

출력 단자에 부하가 연결되지 않은 경우 전원은 자체적으로 꺼집니다. 이것은 트랜지스터 Q1 및 Q2, 다이오드 D7 및 D8 및 커패시터 C2의 도움으로 달성됩니다. 부하가 출력에 연결되면 다이오드 D7 및 D8 (약 1.3V)의 전위 강하가 트랜지스터 Q2 및 Q1이 전도하기에 충분합니다. 결과적으로 릴레이는 전원이 공급되고 부하가 연결되어있는 한 해당 상태를 유지합니다. 동시에 커패시터 C2는 트랜지스터 Q2를 통해 약 7-8V 전위로 충전됩니다. 그러나 부하 (여기서는 S2와 직렬로 연결된 램프)가 분리되면 트랜지스터 Q2가 차단됩니다. 그러나 커패시터 C2는 여전히 충전되어 있으며 트랜지스터 Q1의베이스를 통해 방전을 시작합니다. 잠시 후 (기본적으로 C2 값에 의해 결정됨) 릴레이 RL1의 전원이 차단되어 변압기 TR1의 1 차측에 대한 주전원 입력이 차단됩니다. 전원을 다시 시작하려면 스위치 S1 푸시 버튼을 잠시 눌러야합니다. 전원 공급 장치를 끄는 지연은 커패시터 값에 따라 직접적으로 달라집니다.

p형 대 n형

2 차 전압이 12V-0V, 250mA 인 변압기를 사용했지만 사용자의 요구 사항에 따라 변경할 수 있습니다 (최대 30V 및 1 암페어 정격 전류). 300mA 이상의 전류를 끌어 오려면 레귤레이터 IC에 운모 절연체 위에 작은 방열판을 장착해야합니다. 변압기의 2 차 전압이 12V (RMS) 이상으로 증가하면 전위차계 RV1의 치수를 다시 조정해야합니다. 또한 릴레이 전압 정격을 미리 결정해야합니다.

LM338을 사용한 가변 전원 공급 장치

전자 장치에 전원을 공급하려면 DC 전원 공급 장치가 필요합니다. 일부는 조정 된 전원 공급 장치가 필요하지만 출력 전압을 변경해야하는 많은 애플리케이션이 있습니다. 가변 전원 공급 장치는 요구 사항에 따라 출력 전압을 조정할 수있는 공급 장치입니다. 가변 전원 공급 장치는 DC 모터에 가변 전압을 적용하거나 고전압 DC-DC 컨버터에 가변 전압을 적용하여 이득을 조정하는 등 많은 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 전자 프로젝트 테스트 .

가변 전원 공급 장치의 주요 구성 요소는 가변 저항과 같은 수단을 사용하여 출력을 조정할 수있는 조정기입니다. LM317과 같은 레귤레이터 IC는 1.25 ~ 30V의 조정 가능한 전압을 제공합니다. 또 다른 방법은 LM33 IC를 사용하는 것입니다.

여기서는 고전류 전압 조정기 인 LM33을 사용하는 간단한 가변 전원 공급 회로가 사용됩니다.

LM 338은 5 암페어 이상의 전류를 부하에 공급할 수있는 고전류 전압 조정기입니다. 레귤레이터의 출력 전압은 1.2V에서 30V까지 조정할 수 있습니다. 출력 전압을 설정하려면 두 개의 외부 저항 만 필요합니다. LM 338은 3 단자 패키지로 제공되는 LM 138 제품군에 속합니다. 조정 가능한 전원 공급 장치, 정전류 조정기, 배터리 충전기 등과 같은 애플리케이션에 사용할 수 있습니다. 고전류 가변 공급 장치는 문제 해결 또는 서비스 중에 고전력 증폭기 회로를 테스트하는 데 필수적입니다. 이를 통해 과도 부하가 높은 전원 공급 장치를 사용할 수 있으며 최대 부하 조건에서 속도가 시작됩니다. 과부하 보호는 조정 핀이 실수로 분리 된 경우에도 계속 작동합니다.

LM-338- 핀

회로 설명

기본 회로는 다음 부분으로 구성됩니다.

  1. 230V의 AC 전압 강하를 유발하는 강압 변압기.
  2. AC 신호를 정류하는 정류기 모듈입니다.
  3. DC 신호를 필터링하고 AC 리플을 제거하는 평활 전해질 커패시터입니다.
  4. LM338
  5. 가변 저항기

회로의 작동

LM338 포지티브 전압 레귤레이터를 사용하는 가변 전원 공급 장치는 다음과 같습니다. 전력은 0-30 볼트 5 암페어 강압 변압기에서 파생됩니다. 10A 정류기 모듈은 평활 커패시터 C1에 의해 리플이없는 저전압 AC를 DC로 정류합니다. 커패시터 C2 및 C3는 과도 응답을 개선합니다. 출력 전압은 포트 VR1을 통해 1.2 볼트에서 28 볼트까지 원하는 전압으로 조정할 수 있습니다. D1은 C4로부터 보호하고 D2는 스위치를 끌 때 C3로부터 보호합니다. 레귤레이터에는 방열판이 필요합니다.

Vout = 1.2V (1+ VR1 / R1) + I AdjVR1.

가변 전력 공급 사용