Како функционише право програмабилно једносмерно напајање?

Преглед метода рада напајања

 

Модул исправљачког кола претвара наизменични напон из трансформатора у униполарни наизменични напон. Затим, модул филтера претвара униполарни наизменични напон у несавршен једносмерни напон са ефектима таласања.

Регулатор напона подешава излазни напон на жељени ниво и врши даље филтрирање како би се постигао константан излаз једносмерног напона.

 

Ови модули кола садрже много компоненти, од којих ниједна није идеална. Кондензатори и индуктори имају паразитски отпор, паразитски капацитет (у индукторима) и паразитну индуктивност (у кондензаторима). Транзистори и диоде имају ИВ карактеристике које варирају у зависности од температуре. Све компоненте имају одређене толеранције вредности својих параметара, троше енергију, имају ограничења снаге и стварају буку. Ове неидеалне карактеристике спречавају напајање да постане апсолутно константан ДЦ излазни извор.

 

Одступање од идеалног излаза

 

Излаз који обезбеђује ДЦ напајање није увек кориснички програмиран излаз. Произвођачи ће дефинисати прецизност специфичних излаза једносмерне струје на основу толеранција компоненти: прецизност излаза или прецизност приказа. Када температура околине премашује опсег температуре калибрације извора напајања, произвођач такође може да одреди температурни коефицијент који ће додати излазној толеранцији. Други разлог зашто ДЦ излаз падне испод програмиране вредности је тај што је при употреби великих струјних оптерећења унутрашњи отпор компоненти у извору напајања подвргнут већем напону. Произвођач наводи овај ефекат као регулацију оптерећења, изражену као проценат грешке од пуног напона. Да би се у потпуности одредила тачност излаза ДЦ напајања, грешку подешавања оптерећења треба додати на излазну тачност.

 

Крај ДЦ излаза ДЦ извора напајања такође може имати шум. Због кретања и судара електрона у металним структурама, инхерентна бука постоји у свим електронским компонентама. Ова врста буке се зове Џонсонова бука. Због услова на линији наизменичне струје, електромагнетних сметњи у околини (ЕМИ) и лутајућих струја на жици за уземљење, шум се такође може појавити у излазној снази. Као и други електронски инструменти, минимизирање буке у напајању захтева детаљне технике пројектовања. Али чак и са најбољим дизајном, постојаће шум на излазном крају ДЦ напајања.

 

Структура топологије снаге

 

Постоје две врсте топологија снаге. Дизајн напајања може користити линеарну топологију или топологију режима прекидача. Разлика у њиховом дизајну лежи у модулу исправљача и модулу за регулацију напона.

 

(1) Линеарна тополошка структура

У линеарном дизајну, постоји константна струја која тече кроз коло. Предности овог дизајна су ниска бука и ниска сложеност, али ефикасност није веома висока. Ефикасност линеарног напајања је мања од 50%.

 

(2) Структура топологије прекидача

С друге стране, прекидачи за напајање могу постићи ефикасност од 90%, али су њихова сложеност и излазни шум много већи. Разлог за висок шум је због активних компоненти, односно транзистори, који се користе као прекидачи за укључивање и искључивање напајања на фреквенцији од кХз. Предност напајања са прекидачким режимом је што су мања и лакша од линеарних извора напајања истог капацитета. Напајање прекидача може се користити са мањом тежином и мањим трансформаторима. Поред тога, што је већа фреквенција пребацивања, то су све индуктивне компоненте мање.

 

Иако су обе топологије погодне за напајање до неколико стотина вати, прекидачи за напајање се углавном користе за пројектовање извора напајања снаге преко 500В или чак киловата. За напајање на нивоу киловата, трансформатори такође могу бити веома велики и тешки.