Врсте напајања

У електротехници, напајање је уређај који претвара електричну енергију у излазни електрични напон, струју и фреквенцију потребне за прикључени електрични уређај. Конвертује наизменичну струју у једносмерну и напаја различите електронске уређаје (рачунар, ТВ, штампач, рутер итд.). Постоје два различита типа напајања: извор напона (обезбеђује константан напон) и извор струје (обезбеђује константну струју).

Напајања за електронске уређаје могу се углавном поделити на линеарна и импулсна:

• линеарни извори напајања у којима је одговарајући елемент трансформатор (постоје и линеарни извори напајања без трансформатора);
• прекидачки извори напајања помоћу различитих врста електронских система (конвертори напона);

Линеарни имају релативно једноставан дизајн који може постати компликованији како се струја која им је потребна за снабдевање повећава, али њихова регулација напона није баш ефикасна за њих.

Снага је саставни део многих уређаја. Неки од главних типова су:

• Импулсна јединица за напајање. Тренутно се већина извора напајања производи у облику прекидачких извора напајања. Њихова предност је углавном мања тежина. Када контрола у чврстом стању и извори напајања још нису били доступни, коришћени су тежи, издржљивији трансформаторски извори напајања да би се омогућили јефтини дизајни прекидачког напајања.
• Напајање рачунара. Рачунари садрже прекидачко напајање које претвара низак наизменични напон из дистрибутивне мреже (230 В, 50 Хз) у ниски напон који се користи у електричним колима рачунара (ДЦ 3,3 В, 5 В и 12 В).
• Мрежни адаптер. То је мали прекидачки извор напајања обликован и величине као стандардни електрични утикач (као што је пуњач за мобилни телефон) који се користи на 230 волтном напајању који обезбеђује низак напон потребан за одређени електрични или електронски уређај. Адаптери наизменичне струје се обично користе са уређајима и уређајима који немају сопствено унутрашње напајање.
• Извор напајања за заваривање. Извори заваривања обезбеђују велику струју (обично стотине ампера) која омогућава да се метал локално топи и тако спаја. Раније су коришћени такозвани трансформатори за заваривање (са посебним електромагнетним трансформаторима дизајнираним за велике струје заваривања), модернији су инвертори за заваривање са електронском контролом.

Унутрашњи отпор напајања

Идеално напајање, као извор напона, увек обезбеђује исти напон без обзира на прикључено оптерећење (тј. напон напајања је константан при различитим струјама).

Међутим, не постоји савршен извор јер унутрашњи отпор прави извор ограничава максималну струју која може да тече кроз коло.

Ово напајање може користити регулатор напона да обезбеди стабилан излазни напон, који се обезбеђује падом напона (разлика између улазног и излазног напона регулатора). Пример — Преклопни регулатор напона

Дакле, према квалитету излазног напона разликују се напајања:

• стабилизовани извори, чији се напон одржава на константном нивоу, без обзира на струјне флуктуације,
• нерегулисани извори где излазни напон може да варира са струјним флуктуацијама.

Трансформаторска линеарна напајања

Класични линеарни извори се састоје од следећих елемената: трансформатора, исправљача, филтера и регулатора напона.

Шематски дијаграм линеарног напајања

Прво, трансформатор претвара мрежни напон у смањени напон и обезбеђује галванску изолацију… Коло које претвара наизменичну струју у импулсну једносмерну струју се назива исправљач (за исправљање се користе кола диодног моста), затим филтер са кондензаторима и индукторима смањује таласање. Више о филтерима — Филтери за напајање.

Регулација или стабилизација напона на задату вредност постиже се коришћењем тзв Регулатор напона у чијој конструкцији транзистори.

Транзистор у колу делује као подесиви отпор.На излазу овог степена, да би се постигла већа стабилност у таласу, постоји други степен филтрирања (иако не обавезно, све зависи од захтева дизајна), може бити конвенционални кондензатор.

Међу изворима напајања постоје они у којима је напајање доведено до оптерећења регулисано тиристоримаза напајање потребног напона и снаге оптерећења.

Немачко лабораторијско напајање

Савремени линеарни извори напајања

Стабилизација напона у основном типу линеарних извора остварује се паралелним повезивањем посебног елемента са колом напајаним нерегулисаним извором вишег напона преко одговарајућег отпорника, чија струјно-напонска карактеристика показује нагли пораст струје при потребном. Волтажа. То је такав елемент Зенер диода, који ради у широком опсегу граничних напона.

Недостаци напајања са зенер диодом су релативно ниска стабилност излазног напона, релативно мали опсег струје и посебно ниска ефикасност, пошто се електрична енергија претвара у топлоту у серијском отпорнику и у самој зенер диоди.

Савремени линеарни извори (обично у облику интегрисаног кола) користе елемент променљиве импедансе (транзистор линеарног режима) који се контролише повратном спрегом на основу разлике између излазног напона и једносмерног напона из унутрашњег референтног напона (заснованог на диоди). кола, али са малом једносмерном струјом).

Типични линеарни извори су 78кк ИЦ (нпр. 7805 је извор напона од 5В) и њихови деривати.

Недостатак оваквих линеарних извора напајања је њихова ниска ефикасност (и зато што дисипација снаге у интегрисаном колу варира са топлотом и потребом за хлађењем), посебно када постоји велика разлика између улазног и излазног напона и великих струја. такође понекад неповољно што је излазни напон увек нижи од улазног.

Предност лежи у њиховој ниској цени, малој величини, једноставности употребе и одсуству сметњи споља и у електричном колу.

Уграђено напајање у електротехничкој лабораторији

Прекидачки извори напајања

У импулсним изворима напајања користи се транзистор са ефектом поља који се периодично затвара на релативно високој фреквенцији (десетине кХз или више) и повећава улазни напон кола које се састоји од комбинације завојнице, кондензатора и диоде. Уз одговарајућу комбинацију ових елемената могуће је постићи смањење и повећање напона.

Други тип импулсног напајања је напајање са трансформатором и накнадним диодним исправљачем, који користи предности (мања величина трансформатора при великим струјама, мањи магнетни губици) савремених магнетних материјала (ферита) на високим фреквенцијама . Променом фреквенције можете постићи промену излазног напона.

Дакле, такво напајање укључује коло (обично у облику интегрисаног кола) које обезбеђује варијацију фреквенције на основу повратне спреге са излазног напона да би се обезбедио стабилан излазни напон под различитим оптерећењима.

Више о преклопним изворима напајања: Општи принципи, предности и мане прекидачких извора напајања

Пошто прекидачки извори напајања раде са напонима и струјама правокутног таласа, они обично емитују електромагнетне таласе у широком фреквентном опсегу. Због тога је приликом њиховог креирања и употребе неопходно поштовати принципе електромагнетне компатибилности (ЕМЦ).

Лабораторијска опрема

У радионици или лабораторији, прецизно напајање се користи за мерење, тестирање и решавање проблема. Ова лабораторијска напајања претварају, исправљају и регулишу напоне као и излазне струје тако да се мерења могу вршити без оштећења уређаја који се тестирају.

Такође видети:Напајања за уређаје индустријске аутоматизације