Voedingscircuits

Er zijn drie belangrijke soorten voedingen:niet-gereguleerd (ook wel brute force genoemd) ), lineair gereguleerd , en overschakelen . Het vierde type voedingscircuit genaamd de rimpelgereguleerde , is een hybride tussen de 'brute force'- en 'switching'-ontwerpen en verdient een onderafdeling voor zichzelf.

Ongereguleerd

Een ongereguleerde voeding is het meest rudimentaire type, bestaande uit een transformator , gelijkrichter , en laagdoorlaatfilter . Deze voedingen vertonen doorgaans veel rimpelspanning (d.w.z. snel wisselende instabiliteit) en andere AC-ruis die op de gelijkstroom wordt gesuperponeerd. Als de ingangsspanning varieert, zal de uitgangsspanning evenredig variëren. Het voordeel van een ongereguleerde levering is dat het goedkoop, eenvoudig en efficiënt is.

Lineair geregeld

Een lineair gereguleerde voeding is gewoon een "brute force" (ongereguleerde) voeding gevolgd door een transistorcircuit dat in zijn "actieve" of "lineaire" modus werkt, vandaar de naam lineair regelaar. (Achteraf is dat duidelijk, nietwaar?) Een typische lineaire regelaar is ontworpen om een ​​vaste spanning uit te voeren voor een breed scala aan ingangsspanningen, en het laat eenvoudigweg overtollige ingangsspanning vallen om een ​​maximale uitgangsspanning naar de belasting toe te staan. Deze overmatige spanningsval resulteert in een aanzienlijke vermogensdissipatie in de vorm van warmte. Als de ingangsspanning te laag wordt, verliest het transistorcircuit de regeling, wat betekent dat het de spanning niet stabiel kan houden. Het kan alleen overtollige spanning laten vallen, niet een tekort aan spanning van het brute force-gedeelte van het circuit compenseren. Daarom moet je de ingangsspanning minimaal 1 tot 3 volt hoger houden dan de gewenste uitgang, afhankelijk van het type regelaar. Dit betekent het vermogensequivalent van minstens 1 tot 3 volt vermenigvuldigd met de volledige belastingsstroom wordt afgevoerd door het regelcircuit, waardoor veel warmte wordt gegenereerd. Dit maakt lineair gereguleerde voedingen nogal inefficiënt. Om al die warmte kwijt te raken, moeten ze ook grote koellichamen gebruiken, waardoor ze groot, zwaar en duur zijn.

Schakelen

Een schakelende gereguleerde voeding ("switcher") is een poging om de voordelen te realiseren van zowel brute kracht als lineair gereguleerde ontwerpen (klein, efficiënt en goedkoop, maar ook "schone", stabiele uitgangsspanning). Schakelende voedingen werken volgens het principe van het gelijkrichten van de binnenkomende AC-stroomlijnspanning in DC, opnieuw omzetten in hoogfrequente blokgolf AC via transistors die worden gebruikt als aan/uit-schakelaars, waarbij die AC-spanning omhoog of omlaag wordt gebracht met behulp van een lichtgewicht transformator, waarna de AC-uitgang van de transformator wordt omgezet in DC en wordt gefilterd voor de uiteindelijke output. Spanningsregeling wordt bereikt door de "duty cycle" van de DC-naar-AC-inversie aan de primaire zijde van de transformator te wijzigen. Naast het lagere gewicht vanwege een kleinere transformatorkern, hebben switchers nog een enorm voordeel ten opzichte van de voorgaande twee ontwerpen:dit type voeding kan zo volledig onafhankelijk worden gemaakt van de ingangsspanning dat het op elk elektrisch energiesysteem ter wereld kan werken; dit worden "universele" voedingen genoemd. Het nadeel van switchers is dat ze complexer zijn, en vanwege hun werking hebben ze de neiging om veel hoogfrequente AC "ruis" op de hoogspanningslijn te genereren. De meeste switchers hebben ook een aanzienlijke rimpelspanning op hun uitgangen. Bij de goedkopere typen kan deze ruis en rimpeling net zo erg zijn als bij ongereguleerde voeding; dergelijke low-end switchers zijn niet waardeloos, omdat ze nog steeds een stabiele gemiddelde uitgangsspanning bieden, en er is de "universele" ingangsmogelijkheid. Dure switchers zijn rimpelvrij en hebben bijna net zo weinig ruis als voor sommigen een lineair type; deze switchers zijn meestal net zo duur als lineaire benodigdheden. De reden om een ​​dure switcher te gebruiken in plaats van een goede linear is als je universele compatibiliteit van het voedingssysteem of een hoog rendement nodig hebt. Hoge efficiëntie, lichtgewicht en kleine afmetingen zijn de redenen waarom schakelende voedingen bijna universeel worden gebruikt voor het voeden van digitale computercircuits.

Rimpel gereguleerd

Een rimpelgeregelde voeding is een alternatief voor het lineair gereguleerde ontwerpschema:een "brute force" -voeding (transformator, gelijkrichter, filter) vormt de "voorkant" van het circuit, maar een transistor die strikt in zijn aan / uit werkt (verzadiging/afsnij)-modi dragen gelijkstroom over naar een grote condensator indien nodig om de uitgangsspanning tussen een hoog en een laag instelpunt te houden. Net als bij switchers, laat de transistor in een rimpelregelaar nooit stroom door in zijn "actieve" of "lineaire" modus gedurende een aanzienlijke tijdsduur, wat betekent dat er heel weinig energie wordt verspild in de vorm van warmte. Het grootste nadeel van dit regelschema is echter de noodzakelijke aanwezigheid van enige rimpelspanning op de uitgang, aangezien de gelijkspanning varieert tussen de twee instelpunten voor spanningsregeling. Ook varieert deze rimpelspanning in frequentie, afhankelijk van de belastingsstroom, wat de uiteindelijke filtering van het gelijkstroomvermogen bemoeilijkt. Rimpelregelaarcircuits zijn over het algemeen een stuk eenvoudiger dan schakelcircuits, en ze hoeven niet om te gaan met de hoge netspanningen die schakeltransistors moeten verwerken, waardoor ze veiliger zijn om aan te werken.

GERELATEERD WERKBLAD:

• Werkblad gereguleerde stroombronnen