Lineární a spínané napájecí zdroje – průvodce výběrem 2022 od společnosti Superice
Laboratorní napájecí zdroj – Jedná se o sekundární zdroj elektrické energie, doplněný o jednotky pro nastavení výstupního napětí a proudu, sledování provozu a indikačních režimů a také ochranné obvody.
Laboratorní napájecí zdroj (LPS) je mezi profesionály velmi oblíbeným zařízením. Aktivně jej využívají inženýři, kteří se podílejí na vývoji a opravách různých elektronických zařízení. V současné době existuje mnoho typů a modelů laboratorních napájecích zdrojů (LPS). Je jich tolik, že pro začátečníka není snadné orientovat se v tak rozmanitém vybavení.
Pro výběr optimálního zdroje energie pro určité účely se doporučuje nejprve porozumět vlastnostem různých typů LPS a teprve poté se rozhodnout o jejich nákupu.
Materiál aktualizován 24.11.2022
Doba čtení: 10 minut
Zapálení a zkušení autoři firmy, znalí měřicí, optické a pájecí techniky, kteří svou práci milují
V tomto článku se podíváme na:
- Klasifikace laboratorních napájecích zdrojů
- Lineární
- Puls
- Výhody pulzních zdrojů
- Nevýhody pulzních bloků
- Výhody lineárních napájecích zdrojů
- Nevýhody linkových zdrojů
Klasifikace laboratorních zdrojů
Laboratorní IP lze klasifikovat podle různých parametrů. Nejoblíbenějším typem klasifikace je však rozdělení podle typu konstrukce. V souladu s ním jsou všechny LBP rozděleny na pulzní a lineární. Poslední jmenovaní se také nazývají transformátor. Podívejme se dále, jak se liší spínané zdroje od lineárních.
Lineární napájení
Lineární napájecí zdroj (PSU) je považován za tradiční. Jeho konstrukce je založena na snižujícím transformátoru. Za transformátorem je v obvodu zařazen diodový můstek (usměrňovač), který převádí střídavé napětí na stejnosměrné napětí. Dále je hlavní obvod, který je zodpovědný za úpravu výstupního napětí a jeho stabilizaci. Za stabilizační funkci je zpravidla zodpovědný vysokokapacitní kondenzátor.
Většina jednotek má složitější schéma zapojení včetně jednotek regulace a stabilizace napětí a proudu, ochranných a indikačních jednotek. Nejjednodušší transformátorový zdroj si můžete vyrobit sami, ale hlavní a nejdražší součástí v něm bude snižovací transformátor.
Mezi řemeslníky, kteří opravují a navrhují elektroniku a rádiová zařízení, jsou nejoblíbenější LBP modely s výstupními charakteristikami: napětí v rozsahu od 0 do 30 V a proud v rozsahu do 5 A.
Jako příklad můžeme uvést stejnosměrný zdroj YIHUA-305D. Tento napájecí zdroj je vysoce přesná jednotka, se kterou můžete doladit parametry výstupního proudu a napětí ve stanoveném rozsahu. Digitální indikátor zařízení pracuje v duálním režimu a současně zobrazuje aktuální napětí a výstupní proud. Kromě toho má LPS režim ochrany proti zkratu (SCP), nadproudové ochrany (OCP) a také funkci samoopravy po spuštění ochrany.
Spínaný zdroj
V současné době je většina používaných laboratorních napájecích zdrojů převážně spínací jednotky. Co znamená spínaný zdroj?
Princip činnosti je poměrně jednoduchý: nejprve je vstupní napětí předem usměrněno, po kterém je převedeno na impulsy se zvýšenou frekvencí a požadovaným pracovním cyklem. Dále jsou impulsy přenášeny do transformátoru, kde se napětí sníží na požadovanou hodnotu. Za transformátorem je opět umístěn diodový usměrňovač, za kterým se stabilizuje napětí ve spínaném zdroji (UPS).
Pro generování impulsů je lze použít jako jednocyklovýA push-pull obvody. Oba typy obvodů jsou založeny na bipolárních nebo polních tranzistorech. V moderních obvodech si největší oblibu získaly tranzistory IGBT a MOSFET.
Push-pull obvody jsou nejčastěji budovány na bázi pulzně šířkového regulátoru (PWM regulátor). Tyto malé mikroobvody obsahují obvod, který umožňuje generovat signály požadované šířky a pracovního cyklu pro ovládání výkonových spínačů.
UPS používají malé transformátory. Jsou více než dostačující, protože zvýšení frekvence napětí zvyšuje účinnost transformátoru, a proto lze výrazně snížit konstrukci. Často je jádro transformátoru UPS vyrobeno z feromagnetických materiálů, což dále usnadňuje celkový design.
Co zajišťuje stabilizaci napětí ve spínaném zdroji? Tuto funkci vykonává negativní zpětná vazba, která udržuje výstupní napětí na stejné úrovni. V tomto případě nemá velikost zátěže a kolísání vstupního napětí žádný vliv na výstupní parametry.
Pulzní LBP je docela možné vyrobit vlastníma rukama. V tomto případě budou hlavní komponenty: lineární regulátor, PWM regulátor a pulzní transformátor.
MAISHENG MS305D je jedním z populárních LBP na trhu. Tato UPS je standardem kompaktnosti a pohodlí. Je velmi žádaný mezi amatéry i profesionály.
Tento pulzní zdroj je vhodný pro napájení široké škály elektronických obvodů a zařízení a zajišťuje jejich stabilní provoz. Konstrukce zařízení poskytuje možnost nastavení parametrů střídavého proudu v rozsahu od 0 do 5 A a také napětí od 0 do 30 V. Jednotka má ochranu proti zkratu, přehřátí a nadproudu. Model je vybaven systémem plynulého nastavení, který umožňuje přesnou volbu výstupního napětí a proudu. Zařízení je také vybaveno praktickým digitálním displejem, který zobrazuje parametry napětí a střídavého proudu v reálném čase.
Výhody a nevýhody
Co si vybrat? Lineární nebo spínaný zdroj?
Spínané zdroje se používají téměř všude. Aktivně vytlačují z trhu méně vhodné modely transformátorů. Nicméně pouze v práci lze vyhodnotit silné a slabé stránky pulzních a transformátorových zdrojů.
Každý z uvažovaných typů bloků má své výhody a nevýhody.
Takže například účinnost spínaného zdroje je nejvyšší a výkon je ve srovnání s modely transformátorů mnohem větší. Lineární napájecí zdroje se zase vyznačují jednoduchou konstrukcí, spolehlivým provozem a nevyžadují nákladné opravy. Všimněme si výhod a nevýhod, konsolidujících vlastnosti LBP.
Výhody pulzních zdrojů
Mezi výhody pulzních jednotek patří:
- vysoký stabilizační koeficient;
- vysoká účinnost;
- širší rozsah vstupních napětí;
- vyšší výkon ve srovnání s lineárními zařízeními;
- nedostatečná citlivost na kvalitu napájení a frekvenci vstupního napětí;
- malé rozměry poskytující dobrou přepravitelnost;
- rozumnou cenu.
Nevýhody pulzních bloků
Mezi zřejmé nevýhody pulzních napájecích zdrojů patří:
- Spínaný napájecí systém produkuje vysokofrekvenční rušení;
- složitost obvodů, která negativně ovlivňuje spolehlivost;
- Opravy není vždy možné provést svépomocí.
Výhody lineárních napájecích zdrojů
Transformátorové LBP mají také řadu výhod, včetně:
- jednoduchost a spolehlivost designu;
- vysoká udržovatelnost a nízké náklady na náhradní díly;
- žádné rádiové rušení;
Nevýhody linkových zdrojů
Pokud určíme nevýhody lineárních sekundárních napájecích zdrojů, pak mezi nimi můžeme zdůraznit:
- vysoká hmotnost a rozměry, což často velmi znepříjemňuje přepravu;
- inverzní vztah mezi účinností a stabilitou výstupního napětí;
- vysoká spotřeba kovu konstrukce.
Výkonný pulzní LBP
Zdroje spínaného typu mohou být navrženy s vysokým výstupním výkonem, desítkami stovek wattů, a přitom budou velmi lehké a skladné. Mezi přední představitele těchto zařízení patří například LBP společnosti
model Moc MAISHENG MP3060D (30 V, 60 A) 1800 W MAISHENG MP6030D (60 V, 30 A) 1800 W MAISHENG MP5050D (50 V, 50 A) 2500 W MAISHENG MP5060D (50 V, 60 A) 3000 W MAISHENG MP40010D (400 V, 10 A) 4000 W MAISHENG MP15030D (150 V, 30 A) 4500 W MAISHENG MP30150D (30 V, 150 A) 4500 W MAISHENG MP6080D (60 V, 80 A) 4800 W MAISHENG MP50100D (50 V, 100 A) 5000 W Laboratorní zdroj: spínaný nebo lineární?
Moderní napájecí zdroje přicházejí v obrovském rozsahu. Pulzní i transformátorové napájecí zdroje jsou velmi žádané. A jaké cíle při nákupu laboratorního napájecího zdroje sledujete, ovlivňuje typ zařízení, které si vyberete.
Pokud potřebujete mít vždy po ruce spolehlivé zařízení bez rádiového rušení, které se jen zřídka porouchá a navíc se snadno opravuje, pak věnujte pozornost modelům transformátorů. Pokud je pro vás důležitý výkon a vysoká účinnost, pak stojí za to prostudovat podrobněji řadu pulzních zařízení.
Pokud máte stále dotazy ohledně výběru LPS, doporučujeme přečíst si další články o výběru napájecích zdrojů:
- Laboratorní napájecí zdroje: funkce dle výběru;
- Vyberte programovatelný zdroj stejnosměrného proudu.
