Електроживлення
Електроживлення - це пристрій, що забезпечує енергію, необхідну електричному або електронному обладнанню. Часто електроенергія безпосередньо доступна лише від джерела з невідповідними електричними характеристиками - наприклад, змінного струму (змінного струму) замість постійного струму (постійного струму) - і для зміни потужності потрібно енергопостачання, щоб відповідати вимогам обладнання. Оскільки цифрові пристрої, яких так багато, працюють на досить низькій напрузі постійного струму, в той час як живлення найчастіше доступне як досить високовольтне джерело змінного струму, джерела живлення зазвичай змінюють змінний струм на постійний, піднімаючи та знижуючи напругу за необхідності. Вони також необхідні для регулювання потужності та струму від акумуляторів до чутливих пристроїв. Наприклад, ліхтарик не містить джерела живлення, але цифровий фотоапарат містить. Джерела живлення часто забезпечують захист від несправностей джерела живлення, які можуть пошкодити обладнання. Вони також можуть забезпечувати ізоляцію від потенційно шкідливих електричних шумів, які зазвичай зустрічаються на комерційних лініях електропередач.
Електричний блок живлення може бути простою батареєю або може бути більш складним, ніж обладнання, яке він підтримує. Відповідне джерело живлення є важливою частиною кожної діючої колекції електричних або електронних схем.
Вимога до джерел живлення
Батареї можна було б використовувати для живлення майже всього електронного обладнання, якби не висока вартість енергії, яку вони забезпечують, порівняно з комерційними лініями електропередач. Колись джерела живлення називали елімінаторами акумуляторів, що було доречною назвою, оскільки вони дозволяли використовувати дешевшу енергію від комерційної лінії електропередач там, де вона є. Батареї як і раніше є правильним та економічним вибором для портативного обладнання, яке має помірні енергетичні потреби.
Батареї як джерела живлення
Два основні типи хімічних елементів використовуються в акумуляторах, що живлять електронне обладнання. Первинні клітини, як правило, не перезаряджаються. Їх передбачається викинути після вичерпання запасу енергії. Вторинні клітини, навпаки, є акумуляторними. Свинцево-кислотний вторинний елемент, що використовується в автомобільному акумуляторі, можна багато разів зарядити, перш ніж він вийде з ладу. Нікель-кадмієві батареї засновані на вторинних елементах.
Вставні блоки живлення
Електроживлення для будинків та підприємств, що забезпечується через комерційні лінії електропередачі, забезпечується змінним струмом (змінного струму). Однак електронне обладнання майже завжди вимагає постійного струму (постійного струму). Зазвичай джерела живлення змінюють змінний струм на постійний через процес, який називається випрямленням. Напівпровідникові діоди, які пропускають струм лише в одному напрямку, використовуються для блокування струму лінії електропередачі, коли її полярність змінюється. Конденсатори накопичують енергію для використання, коли діоди не проводять, забезпечуючи при необхідності постійну постійну напругу постійного струму.
Регулювання напруги живлення
Погане регулювання напруги в електромережі призводить до того, що світло в будинку затемнюється кожного разу, коли холодильник заводиться. Подібним чином, якщо зміна струму від джерела живлення призводить до зміни напруги, джерело живлення погано регулює напругу. Більшість електронних приладів будуть найкращими, якщо вони живляться від майже постійного джерела напруги. Невизначена напруга живлення може призвести до поганої роботи ланцюга.
Аналіз типових характеристик джерела живлення спрощується шляхом моделювання його як джерела постійної напруги послідовно із внутрішнім опором. Внутрішній опір використовується для пояснення змін напруги на клем, коли сила струму в ланцюзі змінюється. Чим менший внутрішній опір даного джерела живлення, тим більше струму він може подавати, зберігаючи майже постійну напругу на клем. Ідеальне джерело живлення для ланцюгів, що вимагають незмінної напруги зі змінним струмом навантаження, має внутрішній опір близько нуля. Джерело живлення з дуже низьким внутрішнім опором іноді називають "жорстким" джерелом живлення.
Неадекватне джерело живлення майже завжди порушує роботу електронного обладнання. Наприклад, підсилювачі звуку можуть видавати спотворений звук, якщо напруга живлення падає з кожним гучним імпульсом звуку. Були часи, коли зображення на телевізорах зменшувались, якщо б напруга змінного струму падала нижче мінімального значення. Ці проблеми менш значущі зараз, коли регулювання напруги було включено до більшості джерел живлення.
Існує два підходи, які можна використовувати для вдосконалення регулювання напруги джерела живлення. Допоможе просте джерело живлення, яке набагато більше, ніж вимагає середній попит на обладнання. Більший блок живлення повинен мати менший ефективний внутрішній опір, хоча це не абсолютне правило. При меншому внутрішньому опорі зміни струму, що подається, менш значні, і регулювання напруги покращується в порівнянні з джерелом живлення, що працює близько до максимальної потужності.
Деякі програми живлення вимагають вищого внутрішнього опору. Для потужних радіолокаційних передавачів потрібне джерело живлення з високим внутрішнім опором, щоб вихідний сигнал міг вкорочуватися кожного разу, коли радар передає сигнальний імпульс, не пошкоджуючи схему. Телевізійні приймачі штучно збільшують опір джерела живлення дуже високої напруги для фотокамери, навмисно додаючи опір. Це обмежує струм, який буде подаватися, якщо технік ненавмисно зв’яжеться з високою напругою, яка в іншому випадку може призвести до смертельного ураження електричним струмом.
Схеми регулювання напруги
Блоки живлення, що регулюються напругою, мають схему, яка контролює їх вихідну напругу. Якщо ця напруга змінюється через зовнішні зміни струму або через зміну напруги в електромережі, схема регулятора робить майже миттєве компенсаційне регулювання.
Два загальних підходи використовуються при проектуванні джерел живлення, що регулюються напругою. У менш поширеній схемі шунтовий регулятор підключається паралельно до вихідних клем джерела живлення і підтримує постійну напругу, витрачаючи струм на зовнішній контур, що називається навантаженням не потрібне. Струм, що подається нерегульованою частиною джерела живлення, завжди постійний. Шунтовий регулятор майже не відводить струм, коли зовнішнє навантаження вимагає сильного струму. Якщо зовнішнє навантаження зменшується, струм регулятора шунту збільшується. Недоліком шунт-регулювання є те, що воно розсіює всю потужність, яку призначений для подачі джерела живлення, незалежно від того, чи потрібна зовнішня ланцюг енергії.