دانلود مقاله منابع تغذیه و ادوات توزیع

بخشی از مقاله

منابع تغذیه و ادوات توزیع

منبع تغذیه تثبیت شده 0_30 ولت با کنترل جریان 2mA_3A
منابع تغذیه سوئیچینگ
منابع تغذیه در شبکه
دستورالعمل كار با منبع تغذيه
تازه های ادوات توزیع
سيستم پشتيبان براي برنامه‌ريزي شبكه‌هاي توزيع

منبع تغذیه تثبیت شده 0_30 ولت با کنترل جریان 2mA_3A
مدار ارائه شده در این بخش یک منبع تغذیه با کیفیت بالا می باشد با یک خروجی تثبیت شده متغییر که می تواند در هر مقداری بین صفر و سی ولت تنظیم شود.

مدار همچنین از یک محدود کننده جریان خروجی الکترونیکی بهره می برد که به طور موثر جریان خروجی را از 2mA تا 3A کنترل می کند.

این خصوصیات حضور این منبع تغذیه را در آزمایشگاه مجرب ها ضروری می سازد چرا که امکان محدود کردن جریان ماکزیممی در هنگام تست مدار وجود دارد و شما می توانید بدون ترس از جریان کشی مدار و آسیب دیدن آن به تغذیه متصل نمایید. همچنین نمایشگر بصری منبع تغذیه به شما نشان می دهد که جریان مودر نیاز مدار بیش از حد مجاز است یا خیر.

خصوصیات
_ اندازه کوچک ساخت آسان وعملکرد ساده
_ ولتاژ خروجی قابل تنظیم
_ محدود گر جریان خروجی با نمایشگر بصری
_ حفاظت کامل از وسیله در حال تغذیه در برابر اضافه بار وعملکرد بد


در ابتدا یک ترانس اصلی کاهنده با خروجی 24v و3A انرژی مورد نیاز مدار را تامین می نماید که به دو پایه ورودی مدار یعنی پایه 1و2 وصل می شود کیفیت خروجی نهایی به کیفیت ترانس وابسته است ولتاژ ثانویه ترانس با پل دیودی متشکل از D1_D4 یکسو می شود ولتاژ AC گرفته شده از خروجی پل با فیلتر متشکل از خازن صافیC1 و مقاومتR1 صاف می شود.

این مدار دارای خصوصیات منحصر به فردی است که آن را از دیگر منابع تغذیه این کلاس مجزا می کند به جای استفاده از یک چینش متغییر فیدبک برای کنترل ولتاژ خروجی مدار از یک تقویت کننده با بهره ثابت برای تولید ولتاز مرجع لازم برای کار کرد ثابت آن استفاده می کند

ولتاژ مرجع در خروجی U1 تولید می شود نحوه عملکرد مدار بدین گونه است که دیود D8 یک زنر 5.6 ولت در ضریب دمای صفر جریان اش کار می کند ولتاژ خروجی U1 به تدریج افزایش پیدا می کند تا D8 روشن شود وقتی این اتفاق افتاد مدار تثبیت می شود وولتاژ مرجع زنر 5.6 ولت روی مقاومتR5 ظاهر می شود

جریانی که از ورودی noninverting آپ امپ می گذرد قابل صرف نظر کردن است. بنابر این همان جریانی که از R5 میگذرد از R6 نیز عبور خواهد کرد و از آنجا که دو مقاومت یک مقدار دارند ( بهتر است دو مقاومت را در هنگام ساخت با اهم متر اندازه گیری کنید تا یک اندازه داشته باشند

چون مقاومت ها به خاطر تلرانسشان با مقدار نامی خود متفاوت اند ) ولتاژ روی هر دوی آنها در حالت سری دقیقاَ دوبرابر ولتاژ هر یک از انها ست بنابر این ولتاژ ظاهر شده در خروجی آپ امپ ( پایه 6 ) دو برابر ولتاژ مرجع زنر یعنی 11.6 ولت خواهد بود. مدار مجتمع U2 دارای یک عامل تقویت ثابت تقریباَ 3X است و ولتاژ مرجع 11.2 ولت را تقریباَ تا 33ولت افزایش می دهد.

نقشه طرف مسی فیبر منبع تغذیه جهت بدست آوردن ابعاد دقیق،فاصله پایه ها را با یک آی سی مقایسه کنید

تریمر RV1 و مقاومت R10 برای محدود کردن تنظیم ولتاژ خروجی به کار رفته اند بنابر این ولتاژ می تواند تا 0 ولت کاهش یابد علی رغم هر میزان تلرانس از عناصر مدار یک خصوصیت دیگر مدار امکان ست کردن جریان خروجی ماکزیمم است که از منبع کشیده می شود

به طور موثزی آن را از شکل یک منبع ولتاژ ثابت به یک منبع جریان ثابت تبدیل می کند برای عملی کردن این کار این مدار افت ولتاژ روی مقاومت R7 را مشخص می کند که با بار سری است که وظیفه این عمل بر عهده آی سی U3 می باشد (آشکار سازی) ورودی inverting U3 از طریق R21 در 0 ولت بایاس شده در همان زمان ورودی noninverting از همان آی سی می تواند به وسیله P2 در هر ولتاژی تنظیم شود.

اجازه دهید که فرض کنیم برای ولتاژ خروجی در چندین ولت P2 تنظیم شده بنا بر این ورودی آی سی در یک ولت ست شده اگر بار افزایش یابد ولتاژ خروجی با بخش تقویت ولتاژ مدار ثابت می شود و حضور R7 سری با خروجی به خاطر اندازه کمش و به خاطر موقعیتش در خارج از حلقه فید بک کنترل ولتاژ مدار تاثیر غیر قابل محسوسی دارد

وقتی بار ثابت می شود و ولتاژ خروجی تغییر نمی کند مدار پایدار است اگر بار افزایش یابد بنابر این افت ولتاژ رویR7 بزرگتر از یک ولت است IC3 مجبور به فعالیت می شود و مدار به حالت جریان ثابت تغییر می کند خروجیU3 به وسیله D2 به ورودی noninverting U2 متصل است U2 مسئول کنترل ولتاژ است و چون U3 به ورودی اش متصل است بعداَ می تواند وظیفه اش را نادیده بگیرد

آنچه اتفاق می افتد این است که ولتاژ روی R7 کنترل می شود و مجاز به افزایش بیشتر از ولتاژ ست شده نیست در این مثال 1ولت
این باعث حفاظت جریان ثابت خروجی است و به قدری دقیق است که امکان ست شدن حد جریان تا 2mA را می دهد خازن C8 برای تثبیت مدار است.

Q3 برای را ه اندازی LED به کار رفته هر وقت که محدود کننده جریان فعال است نمایشگر LED مدار نیز روشن خواهد شد. برای فعالیت محدود کننده به منظور ممکن ساختن کنترل ولتاژ خروجی توسط U2 تا 0 ولت لازم است یک پایانه تغذیه منفی فراهم شود

و این کار به وسیله مدار حوالی C2,C3 انجام می شود همین تغذیه منفی برای U3 به کار می رود از آنجا که U1 تحت شرایط ثابتی کار می کند با پایانه تغذیه مثبت رگوله نشده و زمین راه اندازی شود پایانه تغذیه منفی با یک مدار پمپ ولتاژ ساده که به وسیله R3,D7 تثبیت شده فراهم می شود به منظور جلوگیری از موقعیت غیر کنترل شده در هنگام خاموش شدن یک مدار حفاظت حوالی Q1 ساخته شده است .


منابع تغذیه سوئیچینگ
كليه مدارات الكترونيكي نياز به منبع تغذيه دارند. براي مدارات با كاربرد كم قدرت از باطري يا سلولهاي خورشيدي استفاده مي شود. منبع تغذيه به عنوان منبع انرژي دهنده به مدار مورد استفاده قرار مي گيرد.

حدود 20 سال است كه سيستمهاي پر قدرت جاي خود را حتي در مصارف خانگي هم باز كرده اند و اين به دليل معرفي سيستمهاي جديد براي تغذيه مدارات قدرت است.

این منابع تغذیه كاملاً خطی عمل می نمایند. این نوع منابع را منابع تغذیه سوئیچینگ می نامند
این اسم از نوع عملكرد این سیستمها گرفته شده است. به این منابع تغذیه اختصاراً SMPS نیز می گویند. این حروف بر گرفته شده از نام لاتین Switched Mode Power Supplies است.

راندمان SMPS بصورت نوعی بین 80% الی 90% است كه 30% تا 40% آنها در نواحی خطی كار می كنند. خنك كننده های بزرگ كه منابع تغذیه رگوله قدیمی از آنها استفاده می كردند، درSMPSها دیگر به چشم نمی خورند و این باعث شده كه از این منابع تغذیه بتوان در توانهای خیلی بالا نیز استفاده كرد.

در فركانسهای بالای كلیدزنی از یک ترانزیستور جهت كنترل سطح ولتاژ DC استفاده می شود. با بالا رفتن فركانس ترانزیستور، دیگر خطی عمل نمی كند و نویز مخابراتی شدیدی را با توان بالا تولید می نماید. به همین سبب در فركانس كلید زنی بالا از المان كم مصرف Power MOSFET استفاده می شود. اما با بالا رفتن قدرت، تلفات آن نیز زیاد می شود. المان جدیدی به بازار آمده كه تمامی مزایای دو قطعه فوق را در خود جمع آوری نموده است و دیگر معایب BJT و Power MOSFET را ندارد. این قطعه جدید IGBT نام دارد. در طی سالهای اخیر به دلیل ارزانی و مزایای این قطعه از IGBT استفاده زیادی شده است.

امروزه مداراتی كه طراحی می شوند، در رنج فركانسی MHZ و قدرتهای در حد MVA و با قیمت خیلی كمتر از انواع قدیمی خود می باشند.
فروشنده های اروپائی در سال 1990 میلادی تا حد 2 میلیارد دلار از فروش این SMPSها درآمد خالص كسب نمودند. 80% از SMPSهای فروخته شده در اروپا طراحی شدند و توسط كارخانه های اروپائی ساخت آنها صورت پذیرفت.

درآمد فوق العاده بالای فروش این SMPSها در سال 1990 باعث گردیدكه شاخه جدیدی در مهندسی برق ایجاد شود، این رشته مهندسی طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ نام گرفت.

منابع تغذیه در شبکه
از آنجاکه داده‌های شناور در شبکه به منزله‌ی خون در رگهای ارتباطی شبکه هستند و جریان آنها بدون وجود منابع تغذیه، که با فعال نگاه‌داشتن نقاط شبکه موجب برقراری این جریان هستند، غیر ممکن است،

لذا چگونگی چینش و نوع منابع تغذیه و قدرت آنها نقش به سزایی در این میان بازی می‌کنند. در این مقوله توجه به دو نکته زیر از بالاترین اهمیت برخوردار است :
- طراحی صحیح منابع تغذیه در شبکه بر اساس محل استقرار تجهیزات شبکه‌. این طراحی باید به گونه‌ای باشد که تمامی تجهیزات فعال شبکه، برق مورد نیاز خود را بدون آنکه به شبکه‌ی تامین فشار بیش‌اندازه‌ای (که باعث ایجاد اختلال در عملکرد منابع تغذیه شود) وارد شود، بدست آورند.

- وجود منبع یا منابع تغذیه پشتیبان به گونه‌ای که تعداد و یا نیروی پشتیبانی آنها به نحوی باشد که نه تنها برای تغذیه کل شبکه در مواقع نیاز به منابع تغذیه پشتیبان کفایت کند، بلکه امکان تامین افزونگی مورد نیاز برای تعدادی از تجهیزات بحرانی درون شبکه را به صورت منفرد فراهم کند.

هر فردي كه با مدارت الكترونيك سر و كار داشته باشد حتما ضرورت تهيه يك منبع تغذيه متغيير را حتماً احساس نموده است. اغلب منابع تغذيه مورد استفاده داراي عملكرد محدودي هستند. و در صورت داشتن مشخصات مناسب بسيار گران هستند و همچنين مدارات پيچيده‌اي دارند.

من در اين مدار از سه آي سي فقط استفاده كردم تا مدار تا حد امكان ساده و ارزان باشد. ولي بدليل استفاده از ميكرو كنترولر مداري بسيار دقيق و با قابليتهاي بسيار جالب است. بطوري كه آنرا به يك منبع تغذيه كاملاً حرفه‌اي و پيشرفته تبديل نموده است.ويژگي‌هاي اين مدار عبارتند از :
• اندازه‌گيري و نمايش ولتاژ خروجي.
• اندازه‌گيري و نمايش جريا