Voedingsrails Uitgelegd: De Ruggraat van Moderne Elektronica

Een voedingsrail is een voedingsspanning die stroom levert voor elektrische of elektronische apparaten of componenten op een printplaat. Voedingsrails die gebruikt werden voor vroege desktopcomputers omvatten +/-5 volt (V) als gelijkstroom (DC), +/- 12 volt gelijkstroom (VDC), en een gemeenschappelijke of terugvoerlijn. Later begonnen computers +5 V en +3 VDC voor de rails te gebruiken. De voedingsrail die gebruikt wordt voor de meeste analoge circuits vereist nog steeds een gesplitste voedingsrail. Operationele versterkers kunnen een +/-12 V voedingsrail gebruiken, en ze werken met in- en uitgangssignalen die doorgaans dubbele polariteit hebben, vergelijkbaar met sinusgolven, die afwisselende polariteit hebben zoals wisselstroom (AC).

De spanningsrail in een voedingseenheid zal een bijbehorende stroomlimiet hebben. Voedingen met een absolute maximumwaarde van 10 ampere (A) kunnen op 90% van de volle stroom worden bediend, wat 9 A is. Als de last 18 A vereist, zullen twee voedingen gebruikt moeten worden. Fabrikanten kunnen speciale instructies geven bij het aansluiten van twee voedingen om dezelfde voedingsrail aan te sturen. Er zijn ook gevallen waar de last is gesplitst om de juiste belasting aan elke voeding te geven.

Een voeding kan een enkelrailvoeding (SRPS), een dubbele-railvoeding (DRPS) of een meervoudige-railvoeding (MRPS) zijn, en naarmate digitale circuits evolueerden, werd de DRPS meer algemeen als de +5 V en +3,3 V voedingsrail. De negatieve spanning die eerder als -5 en -12 V voedingsrails verscheen, wordt meestal niet meer gebruikt na het jaar 2000. De SRPS kan meer dan slechts een enkele voedingseenheid vereisen. In -48 VDC voedingssystemen die 100 A kunnen leveren, is het gebruikelijk om een batterijbank te voorzien die 100 A aan de last kan leveren wanneer de wisselstroomnetvoeding wordt onderbroken. In deze opstelling is er een parallelle verbinding van meerdere gelijkrichters, elk van welke een fractie van de vereiste totale stroom kan leveren.

Wanneer verschillende gelijkrichters samen verbonden zijn, zorgt een balanseringsschakeling ervoor dat ze allemaal ongeveer dezelfde stroom leveren. In het bovenstaande voorbeeld is het mogelijk om zes gelijkrichtermodules te gebruiken die elk een maximumstroom van 25 A kunnen leveren. Wanneer de batterijbank volledig opgeladen is, zullen de gelijkrichters elk 100/6 of ongeveer 17 A moeten leveren.

Deze stroom is ongeveer 8 A onder de maximumuitgangsstroom voor elke gelijkrichter. Aannemend dat elke gelijkrichter een absolute maximum van 24 A mag trekken, zal er een totaal van extra 42 A zijn om de batterijbank op te laden. De oplaadstroom moet binnen de toegestane grenzen vallen om oververhitting van de batterij te voorkomen. Om dit te bereiken moet het laagspanningsafscheidingsschakeling voor de batterijbank ervoor zorgen dat de batterij niet verder wordt ontladen dan de draagbare grenzen.