A unidade de fonte de alimentação é a parte do hardware usada para converter a energia fornecida pela tomada em energia utilizável para muitas partes dentro de um dispositivo elétrico. Cada fonte de energia deve conduzir sua carga, que está conectada a ela. Dependendo de seu projeto, uma unidade de alimentação pode obter energia de vários tipos de fontes de energia, como sistemas de transmissão de energia elétrica , sistemas eletromecânicos, como geradores e alternadores, conversores de energia solar, dispositivos de armazenamento de energia, como bateria e células de combustível, ou outra fonte de alimentação. Existem dois tipos de fontes de alimentação, fonte de alimentação CA e CC. Com base nas especificações elétricas do dispositivo elétrico, ele pode usar energia CA ou CC.
O que é uma fonte de alimentação?
A fonte de alimentação pode ser definida como um dispositivo elétrico usado para fornecer alimentação elétrica para cargas elétricas. A principal função deste dispositivo é alterar a corrente elétrica de uma fonte para a voltagem, frequência e corrente precisas para fornecer a carga. As vezes, essas fontes de alimentação podem ser chamados de conversores de energia elétrica. Alguns tipos de suprimentos são peças separadas de cargas, enquanto outros são fabricados nos aparelhos que eles controlam.
Diagrama de blocos da fonte de alimentação
O circuito de alimentação é usado em vários dispositivos elétricos e eletrônicos. Os circuitos de fonte de alimentação são classificados em diferentes tipos com base na energia que utilizam para fornecer circuitos ou dispositivos. Por exemplo, os circuitos baseados em microcontroladores são geralmente os circuitos de fonte de alimentação regulada (RPS) de 5 Vcc, que podem ser projetados com a ajuda de diferentes métodos para alterar a alimentação de 230 Vca para 5 Vcc.
O diagrama de blocos da fonte de alimentação e a conversão passo a passo de 230 Vca para 12 Vcc são discutidos abaixo.
- Um transformador abaixador converte 230 V CA em 12 V.
- O retificador de ponte é usado para mudar AC para DC
- Um capacitor é usado para filtrar as ondulações AC e dá para o regulador de tensão.
- Finalmente, o regulador de tensão regula a tensão para 5 V e, finalmente, um diodo de bloqueio é usado para obter a forma de onda pulsante.
Diagrama de blocos da fonte de alimentação
Classificação da fonte de alimentação e seus diferentes tipos
Aqui, discutiremos os diferentes tipos de fontes de alimentação existentes no mercado mundial. A tabela abaixo mostra os tipos básicos de fontes de alimentação para as seguintes condições.
OUTPUT = DC | SAÍDA = AC | |
INPUT = AC |
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INPUT = DC |
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Fonte de alimentação CA variável
As diferentes tensões AC são geradas usando um transformador. O transformador pode ter vários enrolamentos ou derivações, caso em que o instrumento usa interruptores para selecionar os diferentes níveis de tensão. Alternativamente, um transformador variável (autotransformador ajustável) pode ser usado para variar continuamente as tensões. Algumas fontes de CA variáveis são medidores incluídos para monitorar a tensão, corrente e / ou energia.
Fonte de alimentação CA variável
Fonte de alimentação linear não regulamentada
As fontes de alimentação não reguladas contêm um transformador abaixador, retificador, capacitor de filtro e um resistor de purga. Este tipo de fonte de alimentação, devido à simplicidade, é a mais econômica e confiável para requisitos de baixa potência. A principal desvantagem é que a tensão de saída não é constante. Ele irá variar com a tensão de entrada e a corrente de carga, e a ondulação não é adequada para aplicações eletrônicas. A ondulação pode ser reduzida mudando o capacitor do filtro para um filtro LC (capacitor indutor), mas o custo se torna mais alto.
Fonte de alimentação linear não regulamentada
Transformador de entrada
O transformador de entrada é usado para converter a tensão de linha de entrada para o nível necessário da fonte de alimentação. Também isola o circuito de saída da alimentação da linha. Aqui estamos usando um transformador abaixador .
Retificador
O retificador usado para converter o sinal de entrada de um formato AC em DC bruto. Consulte estes links. Diferentes tipos de retificadores disponíveis são retificador de meia onda e retificador de onda completa .
Capacitor de Filtro
A CC pulsada do retificador é fornecida ao capacitor de suavização. Isso removerá as ondulações indesejadas na CC pulsada.
Resistor descarregador
Resistor de sangramento também é conhecido como um resistor de drenagem da fonte de alimentação. Ele é conectado aos capacitores do filtro para drenar a carga armazenada, de forma que a alimentação do sistema de alimentação não seja perigosa.
Fonte de alimentação programável
Este tipo de fonte de alimentação permite o controle remoto para seu funcionamento via entrada analógica ou interfaces digitais como GPIB ou RS232. As propriedades controladas desta fonte incluem corrente, voltagem, frequência. Esses tipos de suprimentos são usados em uma ampla gama de aplicações, como fabricação de semicondutores, geradores de raios-X, monitoramento do crescimento de cristais e testes de aparelhos automatizados.
Geralmente, esses tipos de fontes de alimentação usam um microcomputador essencial para controlar e monitorar a operação de uma fonte de alimentação. Uma fonte de alimentação fornecida com uma interface de computador usa protocolos de comunicação padrão (ou) proprietários e linguagem de controle de dispositivo como SCPI (comandos padrão para instrumentos programáveis)
Fonte de alimentação do computador
A unidade de fonte de alimentação em um computador é a parte do hardware que é usada para transformar a energia fornecida pela tomada em energia utilizável para as várias partes do computador. Ele converte a corrente alternada em corrente contínua
Ele também controla o superaquecimento através do controle da tensão, que pode ser modificada manualmente ou automaticamente com base na fonte de alimentação. A PSU ou unidade de fonte de alimentação também é chamada de conversor de energia ou pacote de energia.
Em um computador, os componentes internos como gabinetes, placas-mãe e fontes de alimentação estão disponíveis em diferentes configurações, tamanhos que são conhecidos como fator de forma. Todos esses três componentes devem ser bem combinados para funcionarem adequadamente juntos.
Fonte de alimentação linear regulada
Fontes de alimentação lineares reguladas são iguais às fontes de alimentação lineares não reguladas, exceto que um regulador de 3 terminais é usado no lugar do resistor de sangramento. O objetivo principal desta fonte é fornecer o nível necessário de energia CC para a carga. A fonte de alimentação DC usa uma fonte AC como entrada. Diferentes aplicações requerem diferentes níveis de atributos de voltagem, mas hoje em dia as fontes de alimentação DC fornecem uma voltagem de saída precisa. E essa tensão é regulada por um circuito eletrônico de modo que forneça uma tensão de saída constante em uma ampla gama de cargas de saída.
Diagrama de blocos da fonte de alimentação regulada
Aqui está o diagrama básico do circuito para fonte de alimentação linear regulada fornecido abaixo.
Fonte de alimentação linear regulada
Os principais recursos desta fonte de alimentação incluem o seguinte.
- A eficiência desta fonte de alimentação varia de 20 a 25%
- Os materiais magnéticos usados nesta fonte de alimentação são CRGO core ou Stalloy.
- É mais confiável, menos complexo e volumoso.
- Ele dá uma resposta mais rápida.
As principais vantagens da fonte de alimentação linear incluem confiabilidade, simplicidade, baixo custo e baixo nível de ruído. Junto com esses benefícios, existem algumas desvantagens, como
Esses são os melhores para várias aplicações de baixa potência, como resultado, quando uma alta potência é necessária, as desvantagens se tornam mais claras. As desvantagens desta fonte de alimentação incluem uma alta perda de calor, tamanho e baixo nível de eficiência. Sempre que a fonte de alimentação linear é usada em aplicações de alta potência, são necessários componentes grandes para gerenciar a energia.
Alisamento
Uma vez retificado de um sinal AC, o DC precisa ser suavizado para remover o nível de tensão variável. Capacitores de grande valor são geralmente usados para esse propósito.
Regulador de voltagem
Um regulador linear possui um dispositivo de passagem ativo (BJT ou MOSFET) (série ou shunt) controlado por um amplificador diferencial de alto ganho. Ele compara a tensão de saída com uma tensão de referência precisa e ajusta o dispositivo de passagem para manter uma tensão de saída de nível constante. Existem dois tipos principais de fontes de alimentação lineares. Leia mais sobre Diferentes tipos de reguladores de tensão com princípio de funcionamento .
Regulador série
Este é o regulador mais amplamente usado para fontes de alimentação lineares. Como o nome indica, um elemento em série é colocado no circuito, conforme mostrado na figura abaixo, e sua resistência varia através da eletrônica de controle para garantir que a tensão de saída correta seja gerada para a corrente tomada.
Conceito do regulador de tensão em série ou regulador de passagem em série
Regulador shunt
O regulador de derivação é menos amplamente usado como o elemento principal de um regulador de tensão. Neste, um elemento variável é colocado ao longo da carga, conforme mostrado abaixo. Há um resistor de fonte colocado em série com a entrada e o regulador shunt é variado para garantir que a tensão na carga permaneça constante.
Regulador de tensão de derivação com feedback
Fonte de alimentação comutada (SMPS)
A SMPS tem um retificador, um capacitor de filtro, um transistor em série, um regulador, um transformador, mas é mais complicada do que as outras fontes de alimentação que discutimos.
Fonte de alimentação comutada
O esquema mostrado acima é um diagrama de blocos simples. A tensão CA é retificada para uma tensão CC não regulada, com o transistor em série e o regulador. Esta CC é cortada para uma tensão de alta frequência constante que permite que o tamanho do transformador seja drasticamente reduzido e permite uma fonte de alimentação muito menor. As desvantagens desse tipo de alimentação são que todos os transformadores precisam ser feitos sob medida e a complexidade da fonte de alimentação não se presta a aplicações de baixa produção ou econômicas de baixa potência. Por favor, consulte este link para Saiba tudo sobre SMPS .
Fonte de alimentação comutada (SMPS)
Fonte de alimentação ininterrupta (UPS)
O UPS é uma fonte de alimentação de backup que, em caso de falha de energia ou oscilações, permite tempo suficiente para um desligamento ordenado do sistema ou para a inicialização de um gerador em standby. O UPS consiste geralmente em um banco de baterias recarregáveis e sensores de energia e circuitos de condicionamento. Além disso, leia sobre o diagrama de circuito do no-break e os diferentes tipos, consulte este link para ler mais sobre Diagrama de Circuito UPS e Funcionamento .
Fonte de alimentação ininterrupta (UPS)
Fonte de alimentação DC
Uma fonte de alimentação DC é aquela que fornece uma tensão DC consistente para sua carga. Com base em seu plano, uma fonte de alimentação DC pode ser controlada a partir de uma fonte DC ou de uma fonte AC, como a rede elétrica.
Fonte de alimentação DC
Trata-se de diferentes tipos de fontes de alimentação, que incluem fontes de alimentação linear, fonte de alimentação comutada e fonte de alimentação ininterrupta. Além disso, para implementar eletrônicos e projetos elétricos ou qualquer informação sobre os tipos de fonte de alimentação fique à vontade para dar seu feedback, dar suas sugestões, comentários na seção de comentários abaixo.
