SURSE DE ALIMENTARE LINEARE
Puteți descărca versiunea pdf Aici.
Obiectivul acestui text este de a furniza informațiile de bază necesare pentru proiectarea unei surse de alimentare liniare, fără a intra în profunzime (nimic mai mult decât ceea ce este necesar) în teoria funcționării fiecăruia dintre componente. Textul este împărțit în următoarele puncte:
Orice circuit electronic are nevoie de energie pentru a funcționa, această energie poate fi obținută de la o baterie sau prin rețeaua electrică. Tensiunea furnizată de rețeaua electrică este alternativă (AC) și, de obicei, depășește cu mult tensiunea de care avem nevoie, așa că trebuie să introducem un circuit electronic care transformă tensiunea și tipul de curent al rețelei (230V AC în Spania) la tensiune și tipul de curent (AC sau DC) de care avem nevoie în circuitul nostru. Acest circuit se numește sursă de alimentare
În principiu, există două tipuri de surse de alimentare, cele liniare, care utilizează un transformator pentru a reduce nivelul de tensiune din rețeaua electrică la nivelul necesar în circuitul nostru și sursele comutate care utilizează circuite bazate pe tranzistori și bobine care lucrează în comutarea la reduce tensiunea.tensiunea. Avantajele alimentării liniare sunt simplitatea și faptul că generează mai puțin zgomot electromagnetic, dezavantajele sunt dimensiunea mai mare și eficiența mai mică (disipă mai multă energie sub formă de căldură decât sursele comutate).
În figura următoare putem vedea structura de bază a unei surse de alimentare liniare:
Putem vedea în diagramă că o sursă de alimentare este alcătuită din diferite module care au o funcție specifică. În următoarele puncte ale subiectului vom studia fiecare dintre aceste module.
Este alcătuit din priză, terminale sau orice dispozitiv fizic, care ne permite să conectăm sursa de alimentare la rețeaua electrică. Parametrii care trebuie luați în considerare la alegerea fișei este că suportă tensiunea rețelei (230v 50Hz) și curentul pe care îl va consuma circuitul. Vom folosi aceiași parametri pentru a alege cablul de alimentare.
Dacă sursa noastră de alimentare ar avea o defecțiune și ar fi scurtcircuitată, aceasta ar produce o creștere foarte puternică a consumului curent, consecințele acestei creșteri sunt imprevizibile, deoarece dacă ar fi prea mare am putea face automat automatul casei noastre și chiar al clădirii sari și dacă ar fi relativ mic ar putea crește temperatura circuitului nostru până la punctul de a provoca un incendiu. Siguranța este un dispozitiv care atunci când curentul care curge prin el este mai mare decât curentul său nominal, acesta se topește, întrerupând alimentarea cu curent. Parametrul de bază pe care trebuie să îl calculăm pentru a ne selecta siguranța este curentul nominal. În punctul 6 al acestui document se explică modul de calculare a curentului nominal al siguranței.
Acest dispozitiv nu este strict necesar, deoarece funcția sa este de a elimina posibilele perturbări electromagnetice care ar putea ajunge la sursa noastră de alimentare din rețeaua electrică, dar utilizarea acestuia este esențială dacă dorim să facem echipamentul nostru imun la astfel de interferențe. Deși putem face noi înșine filtrul de rețea, cel mai bine este să achiziționăm un filtru comercial, deoarece acestea au fost testate pentru a respecta standardele EMI.
Transformatorul este un dispozitiv electronic care ne permite să transformăm o tensiune alternativă de intrare într-o tensiune alternativă de ieșire de valoare diferită. Principalul avantaj pe care îl au transformatoarele este performanța lor ridicată. În figura 2 puteți vedea o diagramă a unui transformator
Curentul alternativ care curge prin înfășurarea primară induce un flux magnetic care circulă prin miez, inducând o tensiune alternativă în secundar. Fluxul magnetic în înfășurarea 1 și 2, presupunând că nu există pierderi, îl putem exprima conform ecuațiilor:
Deoarece fluxul este același în cele două înfășurări, dacă împărțim prima ecuație la a doua avem:
Această ecuație ne spune că relația dintre tensiunea de intrare și ieșire este dată de relația care există între numărul de spire pe care le au înfășurările. Această relație r se numește relația de transformare goală.
După cum am mai spus, transformatorul este un dispozitiv cu foarte puține pierderi, deci putem spune că puterea din primar va fi egală cu puterea din secundar (dacă ar fi pierdut puterea primarului ar fi egală cu puterea secundarului plus puterea pierderilor). Acest lucru ne permite să egalăm potențialul primar și secundar în conformitate cu următoarea ecuație:
Această ecuație este foarte utilă pentru a calcula curentul nominal al siguranței de alimentare, deoarece dacă avem, de exemplu, un transformator cu 230v în primar și 9v în secundar și consumăm 1A în secundar, putem calcula intensitatea în primar după cum urmează:
Aceasta înseamnă că în primar ar trebui să punem o siguranță mai mare de 39 mA pentru a putea rezista la această intensitate în secundar. Nu există o varietate infinită de siguranțe pe piață, așa că va fi necesar să căutați valoarea standard cea mai apropiată de valoarea calculată.
Deși am spus că performanța transformatorului este foarte mare, această valoare nu este de 100% și, prin urmare, există întotdeauna pierderi care cresc pe măsură ce creștem intensitatea consumată în secundar, acest lucru se traduce printr-o scădere a tensiunii în secundar și o schimbare de fază între semnalul de intrare și de ieșire. În orice caz, dacă nu depășim curentul transformatorului, aceste ecuații sunt perfect valabile.
Transformatoarele au de obicei două terminale de intrare pentru înfășurarea primară în care vom conecta 230v, în secundar totuși putem găsi 3 configurații de bază:
· O înfășurare secundară: În acest caz, există doar două terminale pentru secundar prin care obținem tensiunea de ieșire. Un exemplu ar fi un transformator de 230v/12v și 1A.
· O înfășurare cu robinet intermediar: Secundarul are 3 terminale, în care a treia priză este conectată în mijlocul bobinei secundare. Un exemplu ar fi un transformator de 230v/12v + 12v și 1A.