전원 공급 장치의 종류
전기 공학에서 전원 공급 장치는 전기 에너지를 연결된 전기 제품에 필요한 출력 전기 전압, 전류 및 주파수로 변환하는 장치입니다. 교류를 직류로 변환하고 다양한 전자 장치(컴퓨터, TV, 프린터, 라우터 등)에 전원을 공급합니다. 전원 공급 장치에는 전압원(정전압 제공)과 전류원(정전류 제공)의 두 가지 유형이 있습니다.
전자 장치의 전원 공급 장치는 주로 선형 및 펄스로 나눌 수 있습니다.
- 해당 요소가 변압기인 선형 전원 공급 장치(변압기가 없는 선형 전원 공급 장치도 있음)
- 다양한 유형의 전자 시스템(전압 변환기)을 사용하는 스위칭 전원 공급 장치;
선형은 공급해야 하는 전류가 증가함에 따라 더 복잡해질 수 있는 상대적으로 단순한 설계를 가지고 있지만 전압 조정은 그다지 효율적이지 않습니다.
전원은 많은 장치의 필수적인 부분입니다. 주요 유형 중 일부는 다음과 같습니다.
- 임펄스 전원 공급 장치. 현재 대부분의 파워서플라이는 스위칭 파워서플라이 형태로 제작되고 있다. 그들의 장점은 주로 더 낮은 무게입니다. 솔리드 스테이트 제어 및 전원 공급 장치를 아직 사용할 수 없었을 때 저비용 스위칭 전원 공급 장치 설계를 허용하기 위해 더 무겁고 내구성이 뛰어난 변압기 전원 공급 장치가 사용되었습니다.
- 컴퓨터 전원 공급 장치. 컴퓨터에는 배전망(230V, 50Hz)의 낮은 AC 전압을 컴퓨터의 전기 회로에 사용되는 낮은 전압(DC 3.3V, 5V 및 12V)으로 변환하는 스위칭 전원 공급 장치가 포함되어 있습니다.
- 네트워크 어댑터. 특정 전기 또는 전자 장치에 필요한 저전압을 제공하는 230볼트 주전원 공급 장치에 사용되는 표준 전기 플러그(예: 휴대폰 충전기)와 같은 모양과 크기의 소형 스위칭 전원입니다. AC 어댑터는 일반적으로 자체 내부 전원 공급 장치가 없는 장치 및 가전 제품에 사용됩니다.
- 용접 전원. 용접 소스는 금속이 국부적으로 녹아 결합되도록 하는 고전류(일반적으로 수백 암페어)를 제공합니다. 이전에는 소위 용접 변압기(높은 용접 전류를 위해 설계된 특수 전자기 변압기 포함)가 사용되었으며 더 현대적인 것은 전자 제어가 가능한 용접 인버터.
전원 공급 장치의 내부 저항
전압 소스로서 이상적인 전원 공급 장치는 연결된 부하에 관계없이 항상 동일한 전압을 제공합니다(즉, 공급 전압은 다른 전류 인출에서 일정함).
그러나 완벽한 출처가 없기 때문에 내부 저항 진정한 소스는 회로를 통해 흐를 수 있는 최대 전류를 제한합니다.
이 전원 공급 장치는 전압 조정기를 사용하여 전압 강하(조정기의 입력 전압과 출력 전압의 차이)에 의해 제공되는 안정적인 출력 전압을 제공할 수 있습니다. 예 - 스위칭 전압 조정기
따라서 출력 전압의 품질에 따라 전원 공급 장치가 구별됩니다.
- 전류 변동에 관계없이 전압이 일정한 수준으로 유지되는 안정화 소스,
- 출력 전압이 전류 변동에 따라 변할 수 있는 조정되지 않은 소스.
변압기 선형 전원 공급 장치
고전적인 선형 소스는 변압기, 정류기, 필터 및 전압 조정기와 같은 요소로 구성됩니다.
선형 전원 공급 장치 개략도
첫째, 변압기는 주전원 전압을 감소된 전압으로 변환하고 다음을 제공합니다. 갈바닉 절연… 교류를 펄스 직류로 변환하는 회로를 호출합니다. 정류기 (다이오드 브리지 회로는 정류에 사용됨) 그런 다음 커패시터와 인덕터가 있는 필터가 리플을 줄입니다. 필터에 대한 추가 정보 — 파워 필터.
주어진 값에 대한 전압의 조절 또는 안정화는 소위를 사용하여 달성됩니다. 그 구성의 전압 조정기 트랜지스터.
회로의 트랜지스터는 조정 가능한 저항으로 작동합니다.이 단계의 출력에는 웨이브에서 더 큰 안정성을 달성하기 위해 두 번째 필터링 단계가 있습니다(반드시 그런 것은 아니지만 모두 설계 요구 사항에 따라 다름). 기존 커패시터일 수 있습니다.
전원 공급 장치 중에는 부하에 공급되는 전원이 다음과 같은 전원 공급 장치가 있습니다. 사이리스터에 의해 조절부하에 필요한 전압과 전력을 공급합니다.
독일 실험실 전원 공급 장치
최신 선형 전원 공급 장치
기본 유형의 선형 소스에서 전압의 안정화는 적절한 저항을 통해 조정되지 않은 고전압 소스에 의해 공급되는 회로와 특수 요소를 병렬로 연결하여 달성되며, 전류-전압 특성은 필요한 전류에서 급격한 증가를 나타냅니다. 전압. 그런 요소입니다 제너다이오드, 광범위한 임계 전압에서 작동합니다.
제너 다이오드 전원 공급 장치의 단점은 상대적으로 낮은 출력 전압 안정성, 상대적으로 작은 전류 범위, 전기 에너지가 직렬 저항 및 제너 다이오드 자체에서 열로 변환되기 때문에 특히 낮은 효율입니다.
최신 선형 소스(일반적으로 집적 회로 형태)는 내부 기준 전압(다이오드 기반)의 출력 전압과 DC 전압 간의 차이에 따라 피드백으로 제어되는 가변 임피던스 소자(선형 모드 트랜지스터)를 사용합니다 회로이지만 직류가 작음).
일반적인 선형 소스는 78xx IC(예: 7805는 5V 전압 소스임)와 그 파생물입니다.
이러한 선형 전원 공급 장치의 단점은 효율성이 낮다는 것입니다(집적 회로의 전력 소모는 열과 냉각 필요성에 따라 달라지기 때문에). 특히 입력 및 출력 전압과 고전류 간에 큰 차이가 있을 때 그렇습니다. 또한 때때로 출력 전압이 입력 전압보다 항상 낮다는 단점이 있습니다.
장점은 저렴한 비용, 작은 크기, 사용 용이성 및 외부 및 전기 회로의 간섭이 없다는 것입니다.
전기 공학 실험실의 내장형 전원 공급 장치
스위칭 전원 공급 장치
펄스 전원 공급 장치에서는 상대적으로 높은 주파수(수십 kHz 이상)에서 주기적으로 닫히고 코일, 커패시터 및 다이오드의 조합으로 구성된 회로의 입력 전압을 증가시키는 전계 효과 트랜지스터가 사용됩니다. 이들 요소를 적절하게 조합하면 전압 감소 및 증가를 달성할 수 있습니다.
펄스 전원 공급 장치의 또 다른 유형은 고주파에서 최신 자성 재료(페라이트)의 유리한 특성(대전류에서 변압기의 더 작은 크기, 낮은 자기 손실)을 활용하는 변압기 및 후속 다이오드 정류기가 있는 전원 공급 장치입니다. . 주파수를 변경하면 출력 전압을 변경할 수 있습니다.
따라서, 이러한 전원 공급 장치는 다양한 부하에서 안정적인 출력 전압을 제공하기 위해 출력 전압으로부터의 피드백에 기초하여 주파수 변동을 제공하는 회로(일반적으로 집적 회로 형태)를 포함합니다.
스위칭 전원 공급 장치에 대한 추가 정보: 스위칭 전원 공급 장치의 일반 원칙, 장단점
스위칭 전원 공급 장치는 구형파 전압 및 전류로 작동하기 때문에 일반적으로 넓은 주파수 범위에 걸쳐 전자기파를 방출합니다. 따라서 전자파 적합성(EMC: Electromagnetic Compatibility) 원칙을 준수하여 제작하여 사용할 필요가 있습니다.
실험실 장비
작업장이나 실험실에서는 정밀 전원 공급 장치가 측정, 테스트 및 문제 해결에 사용됩니다. 이 연구실 전원 공급 장치는 전압과 출력 전류를 변환, 정류 및 조절하므로 테스트 대상 장치를 손상시키지 않고 측정할 수 있습니다.
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