Jak działa liniowy programowalny zasilacz? Jaka jest zasada projektowania?
Zasilacze programowalne są szeroko stosowane w testowaniu i pomiarach różnych produktów elektronicznych i rozwijają się również w innych branżach. Programowalny zasilacz jest stosowany w tradycyjnym przemyśle galwanicznym, co może znacznie poprawić jakość i automatyzację produktów galwanicznych. Zmniejsz wydatki. Dodatkowo, dzięki dużej sprawności programowalnych zasilaczy, zużycie energii w wielu tradycyjnych gałęziach przemysłu może zostać znacznie obniżone.
Następnie opiszemy, jak działa liniowy programowalny zasilacz.
Podstawowy model konstrukcyjny zasilacza obejmuje prostownik i urządzenia obciążające oraz elementy sterujące połączone szeregowo.
Uproszczony schemat obwodu zasilacza szeregowego wyprostowanego. Składa się z regulatora wstępnego (jako wyłącznika) do sterowania fazą oraz elementu szeregowego o zmiennej impedancji. Kontrolowany fazowo regulator wstępny minimalizuje rozpraszanie mocy poprzez utrzymywanie stabilnego niskiego spadku w elementach szeregowych. Obwód sterowania ze sprzężeniem zwrotnym stale monitoruje moc wyjściową zasilacza i dostosowuje impedancję szeregową w celu ustabilizowania ciągłego napięcia wyjściowego.
Szeregowe urządzenie o zmiennej rezystancji w zasilaczu w rzeczywistości składa się z jednego lub więcej tranzystorów mocy działających w trybie liniowym, dlatego zasilacz wykorzystujący ten typ prostownika jest często nazywany zasilaczem liniowym. Zasilacze liniowe mają wiele zalet. Dzięki wysokiej stabilności i niskiemu poziomowi hałasu jest to najłatwiejsze i najskuteczniejsze rozwiązanie zasilania na stanowisku badawczo-rozwojowym.
Zasilacz jest zasilaczem dwuzakresowym, który może mieć wyższe napięcie, gdy prąd jest niższy, i wyższy prąd, gdy napięcie jest niższe. W przypadku konwencjonalnego zasilacza jednozakresowego moc wyjściowa jest maksymalna tylko wtedy, gdy zarówno napięcie, jak i prąd wyjściowy są maksymalne. Liniowy zasilacz z dwiema sekcjami może zapewnić maksymalną moc wyjściową, gdy dwie sekcje mają maksymalne napięcie i prąd wyjściowy. W przypadku korzystania z zasilacza dwuzakresowego, na środku kabla wtórnego od głównego transformatora, w pobliżu wtyczki terminala, znajduje się odczep. Przełącznik przed regulatorem wstępnym można przełączać bezpośrednio między tymi dwoma wyjściami, a tylne wyjście jest już określone. Tryb wysokiego napięcia, niskiego prądu lub trybu niskiego prądu i wysokiego napięcia. Ta technika jest bardzo skuteczna w zmniejszaniu zużycia energii przez urządzenia szeregowe.
Jeśli chodzi o wydajność, liniowe zasilacze mają doskonałą charakterystykę źródła i obciążenia oraz mogą szybko reagować na zmiany sieci i obciążenia. Dlatego regulacja linii, regulacja obciążenia i czas przywracania przejścia są lepsze niż w przypadku większości zasilaczy impulsowych. Zasilacze liniowe mają wiele innych zalet, takich jak: wyjątkowo niskie tętnienia i szumy, tolerancja na zmiany temperatury otoczenia oraz wysoka niezawodność.
W programowalnym liniowym zasilaczu cyfrowy obwód sterujący steruje poziomem sterowania wyjściowego przetwornika cyfrowo-analogowego, aby bezpośrednio sterować zaprogramowaną wartością napięcia zasilacza. Wyjście zasilacza jednocześnie wyśle napięcie do obwodu sterującego, aby wskazać, że ma pożądane napięcie wyjściowe. Po odebraniu przez obwód sterujący informacji o napięciu z zacisku wyjściowego, wysyła ona informację do wyświetlacza. W podobny sposób układ sterujący informuje również inne urządzenia o stanie wejść i wyjść zasilacza poprzez interfejs PC taki jak GPIB, RS-232, USB czy LAN. Te interfejsy PC są bezpośrednio uziemione, a między obwodami sterującymi a zasilaczem zastosowano optoizolację.
Liniowe zasilacze prądu stałego są bardzo skomplikowane w projektowaniu i działają bardzo dobrze. Głównym problemem jest jednak stosunkowo niska wydajność. Przy pełnej mocy wyjściowej sprawność zwykle nie osiąga 60 procent. Ustawienie niższego napięcia wyjściowego spowoduje dalsze zmniejszenie sprawności. Wraz ze wzrostem mocy objętość i waga również rosną proporcjonalnie. Dlatego zasilacze impulsowe są częściej stosowane w zasilaczach o dużej wydajności.
