معرفی منبع تغذیه تنظیم شده (رگوله شده)
منبع تغذیه تنظیم شده جریان AC تنظیم نشده را به جریان DC ثابت (جریان مستقیم) تبدیل می کند. منبع تغذیه تنظیم شده برای اطمینان از ثابت ماندن خروجی حتی در صورت تغییر ورودی استفاده می شود. منبع تغذیه DC تنظیم شده به عنوان منبع تغذیه خطی نیز شناخته می شود. این منبع تغذیه تنظیم شده یک مدار امبدد بوده و از بلوک های مختلفی تشکیل شده است.
منبع تغذیه تنظیم شده یک ورودی AC را می گیرد و یک خروجی DC ثابت می دهد. شکل زیر بلوک دیاگرام یک منبع تغذیه DC تنظیم شده معمولی را نشان می دهد.
بلوک های اصلی یک منبع تغذیه DC تنظیم شده به شرح زیر است:
- ترانسفورماتور کاهنده
- یکسو کننده
- فیلتر DC
- تنظیم کننده
ترانسفورماتور کاهنده
یک ترانسفورماتور کاهنده ولتاژ را از شبکه برق متناوب AC به سطح ولتاژ مورد نیاز کاهش می دهد. نسبت دور ترانسفورماتور طوری تنظیم می شود که مقدار ولتاژ مورد نیاز را بدست آورد. خروجی ترانسفورماتور به عنوان ورودی به مدار یکسو کننده داده می شود.
یکسوکننده
یکسو کننده یک مدار الکترونیکی تشکیل شده از دیودها است که فرآیند یکسوسازی را انجام می دهد. یکسوسازی فرآیند تبدیل یک ولتاژ یا جریان AC به مقدار DC آن است. ورودی یک یکسوکننده AC و خروجی آن DC است.
از یکسو کننده نیم موج نیز می توان استفاده کرد اما تلفات توان آن در مقایسه با یکسو کننده تمام موج متفاوت است. بنابراین، از یکسوکننده تمام موج یا یکسوکننده پل دیودی برای یکسو کردن هر دو نیم سیکل منبع AC استفاده می شود. شکل زیر یکسو کننده پل دیودی تمام موج را نشان می دهد.
یکسو کننده پل دیودی شامل چهار دیود اتصال p-n است که به روشی که در بالا نشان داده شده است به هم متصل شده اند. در نیم سیکل مثبت منبع تغذیه، ولتاژ القا شده در ثانویه ترانسفورماتور یعنی VMN مثبت است. بنابراین نقطه E نسبت به F مثبت است و دیود های D3 و D2 بایاس معکوس و دیود های D1 و D4 بایاس مستقیم هستند. دیود D3 و D2 به عنوان کلید های باز عمل می کنند (عملاً مقداری افت ولتاژ وجود دارد) و دیود های D1 و D4 به عنوان کلید های بسته عمل می کنند و شروع به هدایت ولتاژ می کنند.
از این رو یک شکل موج تصحیح شده در خروجی یکسو کننده ظاهر می شود که در شکل اول نشان داده شده است. هنگامی که ولتاژ القا شده در ثانویه یعنی VMN منفی است، D3 و D2 بایاس مستقیم و D1 و D4 بایاس معکوس می شوند و یک ولتاژ مثبت در ورودی فیلتر ظاهر می شود.
فیلتر DC
ولتاژ تصحیح شده از یکسو کننده یک ولتاژ DC است که ریپل بسیاری دارد. اما این چیزی نیست که ما می خواهیم، ما یک شکل موج DC بدون ریپل می خواهیم. بنابراین در اینجا از فیلتر استفاده می کنیم. انواع فیلتر ها مانند فیلتر خازنی، فیلتر LC، فیلتر ورودی Choke، فیلتر نوع π وجود دارند. شکل زیر یک فیلتر خازنی متصل به خروجی یکسو کننده و شکل موج خروجی حاصل را نشان می دهد.
هنگامی که ولتاژ لحظه ای شروع به شارژ خازن می کند، تا زمانی که شکل موج به مقدار پیک خود برسد خازن شارژ می شود. هنگامی که مقدار لحظه ای شروع به کاهش می کند، خازن به صورت تصاعدی و آهسته از طریق بار شروع به تخلیه به ورودی تنظیم کننده می کند. بنابراین، یک مقدار DC تقریباً ثابت با ریپل بسیار کمتر به دست می آید.
تنظیم کننده (رگولاتور)
این آخرین بلوک در منبع تغذیه DC تنظیم شده است. ولتاژ یا جریان خروجی زمانی که تغییری در ورودی شبکه برق متناوب به دلایلی از جمله تغییر در جریان بار در خروجی منبع تغذیه تنظیم شده یا عوامل دیگری مانند تغییرات دما ایجاد شود، تغییر یا نوسان می کند. با استفاده از رگولاتور می توان این مشکل را برطرف کرد. یک تنظیم کننده خروجی را ثابت نگه می دارد حتی زمانی که تغییری در ورودی رخ دهد. رگولاتور سری ترانزیستور، رگولاتور های آی سی ثابت و متغیر یا دیود زنر که در ناحیه زنر کار می کند بسته به کاربرد آن ها می توانند استفاده شوند. آی سی هایی مانند 78XX و 79XX (مانند IC 7805) برای به دست آوردن مقادیر ثابت ولتاژ در خروجی استفاده می شوند.
با آی سی هایی مانند LM 317 و 723، می توانیم ولتاژ خروجی را به مقدار ثابت مورد نیاز تنظیم کنیم. شکل زیر رگولاتور ولتاژ LM317 را نشان می دهد. ولتاژ خروجی را می توان با تنظیم مقادیر مقاومت های R1 و R2 تنظیم کرد. معمولاً خازن های کوپلینگ با مقادیر حدود 0.01μF تا 10μF باید در خروجی و ورودی وصل شوند تا نویز ورودی و ولتاژ های گذرای خروجی را برطرف کنند. در حالت ایده آل، ولتاژ خروجی به صورت زیر است:
شکل بالا مدار کامل یک منبع تغذیه +5 ولت DC تنظیم شده را نشان می دهد.
