มีสุภาษิตโบราณว่า “คุณสามารถให้ปลาคนหนึ่งและเขาจะกินหนึ่งวันหรือคุณสามารถสอนคนให้ตกปลาและเขาจะกินตลอดไป” มีบทความมากมายที่ให้ผู้อ่านได้ออกแบบเฉพาะสำหรับการสร้างแหล่งจ่ายไฟ และไม่มีอะไรผิดปกติกับการออกแบบตำราอาหารเหล่านี้ พวกเขามักจะมีประสิทธิภาพที่ดีมาก อย่างไรก็ตาม พวกเขาไม่ได้สอนผู้อ่านถึงการออกแบบแหล่งจ่ายไฟด้วยตัวเอง บทความสองส่วนนี้จะเริ่มต้นตั้งแต่ต้นและอธิบายทุกขั้นตอนที่จำเป็นในการสร้างแหล่งจ่ายไฟอนาล็อกขั้นพื้นฐาน การออกแบบจะเน้นไปที่ตัวควบคุมสามขั้วที่แพร่หลายและรวมถึงการปรับปรุงจำนวนมากในการออกแบบพื้นฐาน

สิ่งสำคัญเสมอคือต้องจำไว้ว่าแหล่งจ่ายไฟ ไม่ว่าจะเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์เฉพาะหรือเป็นอุปกรณ์ทดสอบทั่วไป มีศักยภาพที่จะช็อตผู้ใช้ ไฟไหม หรือทำลายอุปกรณ์ที่จ่ายไฟ แน่นอนว่าสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่สิ่งที่ดี ด้วยเหตุผลดังกล่าว การออกแบบนี้อย่างระมัดระวังจึงเป็นสิ่งสำคัญ ให้ระยะขอบมากมายสำหรับส่วนประกอบ แหล่งจ่ายไฟที่ออกแบบมาอย่างดีเป็นสิ่งที่ไม่มีใครสังเกตเห็น

การแปลงกำลังไฟฟ้าเข้า

รูปที่ 1 แสดงการออกแบบพื้นฐานสำหรับแหล่งจ่ายไฟแบบแอนะล็อกทั่วไป ประกอบด้วยสามองค์ประกอบหลัก: การแปลงกำลังไฟฟ้าเข้าและการปรับสภาพ การแก้ไขและการกรอง และระเบียบ การแปลงกำลังไฟฟ้าเข้าโดยทั่วไปจะเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าและเป็นวิธีเดียวที่พิจารณาในที่นี้ อย่างไรก็ตาม มีบางประเด็นที่ต้องพูดถึง

รูปที่ 1. แหล่งจ่ายไฟอนาล็อกพื้นฐานประกอบด้วยสามส่วน สองข้อแรกจะกล่าวถึงในบทความนี้และบทความสุดท้ายในงวดหน้า

อย่างแรกคือ 117 VAC (Volts Alternating Current) เป็นการวัด RMS (Root Mean Square) จริงๆ (โปรดทราบว่าฉันเห็นพลังงานในครัวเรือนทั่วไปที่ระบุที่ใดก็ได้ตั้งแต่ 110 VAC ถึง 125 VAC ฉันเพิ่งวัดของฉันและพบว่ามันเป็น 120.0 VAC อย่างแม่นยำ) การวัด RMS ของคลื่นไซน์นั้นต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดจริงมากและแสดงถึง แรงดันไฟตรง (กระแสตรง) เทียบเท่าที่จำเป็นเพื่อให้มีพลังงานเท่ากัน

การแปลง RMS จะแตกต่างกันไปตามรูปร่างของคลื่น สำหรับคลื่นไซน์ ค่าคือ 1.414 ซึ่งหมายความว่าค่าเบี่ยงเบนรอบศูนย์โวลต์จริงๆ แล้วคือ 169.7 โวลต์ (สำหรับกำลัง 120 VAC ของฉัน) กำลังไฟฟ้าเปลี่ยนจาก -169.7 โวลต์เป็น +169.7 โวลต์ในแต่ละรอบ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าจากยอดถึงยอดคือ 339.4 โวลต์!

แรงดันไฟฟ้านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อเพิ่มตัวเก็บประจุบายพาสไปยังสายไฟหลัก เพื่อป้องกันเสียงรบกวนจากการเข้าหรือออกจากแหล่งจ่ายไฟ (สถานการณ์ทั่วไป) ถ้าคุณคิดว่าแรงดันไฟฟ้าจริงคือ 120 โวลต์ คุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุ 150 โวลต์ได้ อย่างที่คุณเห็นนี่ไม่ถูกต้อง แรงดันไฟในการทำงานที่ปลอดภัยต่ำสุดสำหรับตัวเก็บประจุของคุณคือ 200 โวลต์ (250 โวลต์ดีกว่า) อย่าลืมว่าหากคุณคาดว่าจะเห็นสัญญาณรบกวน/แหลมในสาย คุณต้องเพิ่มแรงดันสัญญาณรบกวน/แหลมนั้นให้กับแรงดันไฟสูงสุด

ความถี่อินพุตเป็นสากล 60 Hz ในสหรัฐอเมริกา ในยุโรป 50 Hz เป็นเรื่องปกติ Transformers ที่มีพิกัด 60 Hz โดยทั่วไปจะทำงานได้ดีใน 50 Hz และในทางกลับกัน นอกจากนี้ ความเสถียรของความถี่ของสายไฟมักจะดีเยี่ยมและแทบไม่ต้องคำนึงถึง ในบางครั้ง คุณอาจพบหม้อแปลง 400 Hz ที่พร้อมใช้งาน อุปกรณ์เหล่านี้มักเป็นอุปกรณ์ทางทหารหรือการบิน และโดยทั่วไปไม่เหมาะสำหรับใช้กับกำลังไฟ 50/60 Hz (หรือกลับกัน)

เอาต์พุตของหม้อแปลงไฟฟ้ายังระบุเป็นแรงดัน RMS นอกจากนี้ แรงดันไฟที่ระบุคือแรงดันไฟต่ำสุดที่คาดไว้ภายใต้โหลดเต็ม มักจะเพิ่มขึ้นประมาณ 10% ในเอาท์พุตที่กำหนดโดยไม่มีโหลด (หม้อแปลง 25.2 โวลต์/สองแอมป์ของฉันวัดได้ 28.6 โวลต์โดยไม่มีโหลด) ซึ่งหมายความว่าแรงดันเอาต์พุตที่ไม่มีโหลด/สูงสุดจริงสำหรับหม้อแปลง 25.2 โวลต์ของฉันคือ 40.4 โวลต์! ดังที่คุณเห็น สิ่งสำคัญเสมอที่ต้องจำไว้เสมอว่าแรงดันไฟฟ้า RMS ที่กำหนดสำหรับไฟ AC นั้นน้อยกว่าแรงดันไฟสูงสุดจริงอย่างมาก

รูปที่ 2 ให้การออกแบบการแปลงกำลังไฟฟ้าเข้าและการปรับสภาพโดยทั่วไป ฉันชอบใช้สวิตช์สองขั้วมากกว่าแม้ว่าจะไม่จำเป็นจริงๆ มันป้องกันเต้ารับไฟฟ้าที่เดินสายผิด (ซึ่งหาได้ยากในปัจจุบัน) หรือสายไฟที่ขาดในตัวจ่ายไฟเอง (ซึ่งพบได้บ่อยกว่ามาก) จำเป็นอย่างยิ่งที่เมื่อปิดสวิตช์ไฟ ตัวนำร้อนจะถูกตัดการเชื่อมต่อจากแหล่งจ่ายไฟ

รูปที่ 2 การปรับสภาพอินพุตนั้นค่อนข้างพื้นฐาน แต่ต้องจำไว้ว่าแรงดัน RMS ไม่เหมือนกับแรงดันไฟสูงสุด แรงดันไฟสูงสุด 120 VAC RMS อยู่ที่ประมาณ 170 โวลต์

จำเป็นต้องใช้ฟิวส์ (หรือเซอร์กิตเบรกเกอร์) จุดประสงค์หลักคือเพื่อป้องกันไฟไหม้ เพราะหากไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าหรือวงจรไฟฟ้าลัดวงจรจะทำให้กระแสน้ำขนาดใหญ่ไหลผ่าน ทำให้ชิ้นส่วนโลหะร้อนเป็นสีแดงหรือขาวได้ โดยปกติแล้วจะเป็นแบบสโลว์โบลว์ที่พิกัด 250 โวลต์ การจัดอันดับปัจจุบันควรเป็นสองเท่าของสิ่งที่หม้อแปลงสามารถคาดหวังได้

ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงไฟฟ้า 25.2 แอมป์ขนาด 0.42 โวลต์ที่กล่าวถึงข้างต้นจะดึงกระแสหลักประมาณ 25.2 แอมป์ (120 โวลต์/XNUMX โวลต์ x สองแอมป์) ดังนั้นฟิวส์หนึ่งแอมป์จึงสมเหตุสมผล ฟิวส์ในส่วนรองจะกล่าวถึงในบทความถัดไป

ตัวเก็บประจุบายพาสช่วยกรองสัญญาณรบกวนและเป็นทางเลือก เนื่องจากแรงดันไฟสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 170 โวลต์ พิกัด 250 โวลต์จึงดีกว่าพิกัด 200 โวลต์เล็กน้อย คุณอาจต้องการใช้ “ตัวกรองการป้อนพลังงาน” มีหลายประเภทของหน่วยเหล่านี้ บางตัวมีขั้วต่อสายไฟมาตรฐาน สวิตช์ ตัวยึดฟิวส์ และตัวกรองในชุดเล็กชิ้นเดียว อื่นๆ อาจมีส่วนประกอบเหล่านี้เพียงบางส่วนเท่านั้น โดยทั่วไปแล้ว ยูนิตที่มีทุกอย่างจะค่อนข้างแพง แต่มักจะพบยูนิตส่วนเกินได้ในราคาที่สมเหตุสมผล

ความสามารถในการระบุได้ว่าวงจรหลักถูกจ่ายไฟหรือไม่ ดังนั้นจึงต้องใช้ไฟนำร่อง แสดงวงจรทั่วไปสองวงจร หลอดนีออนถูกใช้มานานหลายทศวรรษ มันเรียบง่ายและราคาไม่แพง มันมีข้อเสียที่มันค่อนข้างเปราะบาง (ทำจากแก้ว); สามารถสั่นไหวได้หากตัวต้านทานมีขนาดใหญ่เกินไป และสามารถสร้างสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าได้จริง (เนื่องจากการแตกตัวของไอออนิกอย่างกะทันหันของก๊าซนีออน)

วงจร LED ยังต้องการตัวต้านทานจำกัดกระแส ที่ 10,000 hms จะมีกระแสไฟประมาณ 12 mA ไฟ LED ส่วนใหญ่ได้รับการจัดอันดับสำหรับกระแสสูงสุด 20 mA ดังนั้น 12 mA จึงเหมาะสม (ไฟ LED ประสิทธิภาพสูงอาจทำงานได้อย่างน่าพอใจเพียง 1 หรือ 2 mA ดังนั้นจึงสามารถเพิ่มตัวต้านทานได้ตามต้องการ)

โปรดทราบว่าไฟ LED มีแรงดันพังทลายแบบย้อนกลับได้แย่มาก (โดยทั่วไปคือ 10 ถึง 20 โวลต์) ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องมีไดโอดตัวที่สอง ต้องสามารถทำงานกับ PIV อย่างน้อย 170 โวลต์ (แรงดันผกผันสูงสุด) มาตรฐาน 1N4003 ได้รับการจัดอันดับที่ 200 PIV ซึ่งไม่ได้ให้ส่วนต่างมากนัก 1N4004 ได้รับการจัดอันดับที่ 400 PIV และอาจมีค่าใช้จ่ายมากกว่านี้ เมื่อวางในอนุกรมกับ LED แล้ว PIV โดยรวมจะเท่ากับ 400 บวกกับ LED PIV

การแก้ไขและการกรอง

รูปที่ 3, 4 และ 5 แสดงวงจรการแก้ไขทั่วไปมากที่สุดโดยมีรูปคลื่นสัญญาณเอาท์พุตที่แสดงด้านบน (ตัวเก็บประจุของตัวกรองไม่แสดงเนื่องจากเมื่อเพิ่มเข้าไป รูปคลื่นจะเปลี่ยนเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง) การตรวจสอบวงจรพื้นฐานทั้งสามนี้มีประโยชน์เพื่อระบุจุดแข็งและจุดอ่อนของวงจรเหล่านี้

รูปที่ 3 แสดงวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นพื้นฐาน คุณลักษณะการไถ่ถอนเพียงอย่างเดียวของสิ่งนี้คือมันง่ายมาก โดยใช้วงจรเรียงกระแสเพียงตัวเดียว คุณลักษณะที่ไม่ดีคือมันใช้เพียงครึ่งเดียวของรอบกำลังทำให้ประสิทธิภาพตามทฤษฎีของวงจรน้อยกว่า 50% เพื่อเริ่มต้น บ่อยครั้ง อุปกรณ์จ่ายไฟแบบ half-wave rectifier มีประสิทธิภาพเพียง 30% เนื่องจากหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นสินค้าราคาแพง ความไร้ประสิทธิภาพนี้จึงมีค่าใช้จ่ายสูง ประการที่สอง รูปร่างคลื่นนั้นกรองได้ยากมาก ครึ่งหนึ่งไม่มีพลังงานมาจากหม้อแปลงเลย การทำให้เอาต์พุตราบรื่นขึ้นนั้นต้องใช้ค่าความจุที่สูงมาก ไม่ค่อยได้ใช้สำหรับแหล่งจ่ายไฟแบบแอนะล็อก

รูปที่ 3 วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นนั้นเรียบง่าย แต่ให้รูปคลื่นเอาต์พุตที่ไม่ดีซึ่งกรองได้ยากมาก นอกจากนี้ ครึ่งหนึ่งของกำลังไฟฟ้าของหม้อแปลงจะสูญเปล่า (โปรดทราบว่าตัวเก็บประจุกรองถูกละไว้เพื่อความชัดเจนเนื่องจากจะเปลี่ยนรูปคลื่น)

สิ่งที่น่าสนใจและสำคัญเกิดขึ้นเมื่อเพิ่มตัวเก็บประจุตัวกรองลงในวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น ค่าความต่างศักย์ไม่มีโหลดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เนื่องจากตัวเก็บประจุเก็บพลังงานจากครึ่งแรก (ส่วนบวก) ของวงจร เมื่อช่วงครึ่งหลังเกิดขึ้น ตัวเก็บประจุจะจับแรงดันยอดที่เป็นบวก และแรงดันยอดลบที่เป็นลบจะถูกนำไปใช้กับขั้วอื่น ทำให้ตัวเก็บประจุมองเห็นแรงดันไฟฟ้าจากยอดถึงยอดเต็มที่ และไดโอด ดังนั้น สำหรับหม้อแปลง 25.2 โวลต์ด้านบน แรงดันไฟสูงสุดจริงที่ส่วนประกอบเหล่านี้มองเห็นได้อาจมีมากกว่า 80 โวลต์!

รูปที่ 4 (วงจรบน) เป็นตัวอย่างของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น/แตะกลางทั่วไป เมื่อใช้สิ่งนี้ ในกรณีส่วนใหญ่ ไม่น่าจะเป็นเช่นนั้น มันให้ผลลัพธ์ที่ดีที่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ ทำให้การกรองค่อนข้างง่าย มันใช้วงจรเรียงกระแสเพียงสองตัว ดังนั้นจึงมีราคาไม่แพงนัก อย่างไรก็ตาม มันไม่มีประสิทธิภาพมากไปกว่าวงจรครึ่งคลื่นที่แสดงไว้ข้างต้น

รูปที่ 4. การออกแบบคลื่นเต็ม (ด้านบน) ให้เอาต์พุตที่ดี โดยการวาดวงจรใหม่ (ด้านล่าง) จะเห็นว่าเป็นเพียงวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นสองตัวที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน อีกครั้งครึ่งหนึ่งของกำลังของหม้อแปลงไฟฟ้าสูญเปล่า

ซึ่งสามารถเห็นได้จากการวาดวงจรใหม่ด้วยหม้อแปลงสองตัว (รูปที่ 4 ด้านล่าง) เมื่อทำเสร็จแล้ว จะเห็นได้ชัดว่าคลื่นเต็มเป็นเพียงวงจรครึ่งคลื่นสองวงจรที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน ไม่ใช้ครึ่งหนึ่งของรอบกำลังของหม้อแปลงไฟฟ้าแต่ละรอบ ดังนั้น ประสิทธิภาพเชิงทฤษฎีสูงสุดคือ 50% โดยมีประสิทธิภาพจริงประมาณ 30%

PIV ของวงจรคือครึ่งหนึ่งของวงจรครึ่งคลื่นเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของไดโอดเป็นครึ่งหนึ่งของเอาต์พุตของหม้อแปลงไฟฟ้า ก๊อกตรงกลางให้แรงดันไฟฟ้าครึ่งหนึ่งแก่ปลายทั้งสองของขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้า ดังนั้น สำหรับตัวอย่างหม้อแปลง 25.2 โวลต์ PIV คือ 35.6 โวลต์ บวกกับการเพิ่มขึ้นแบบไม่มีโหลด ซึ่งมากกว่าประมาณ 10%

รูปที่ 5 แสดงวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ซึ่งโดยทั่วไปควรเป็นตัวเลือกแรก เอาต์พุตได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นการกรองจึงค่อนข้างง่าย อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญที่สุดคือมันใช้วงจรพลังงานทั้งสองครึ่ง นี่คือการออกแบบที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและได้ประโยชน์สูงสุดจากหม้อแปลงราคาแพง การเพิ่มไดโอดสองตัวจะมีราคาถูกกว่าการเพิ่มอัตรากำลังของหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นสองเท่า (วัดเป็น "Volt-Amps" หรือ VA)

รูปที่ 5. วิธีการเรียงกระแสแบบบริดจ์ (บนสุด) ให้การใช้กำลังของหม้อแปลงอย่างเต็มที่และด้วยการแก้ไขแบบเต็มคลื่น นอกจากนี้ โดยการเปลี่ยนค่าอ้างอิงกราวด์ (ด้านล่าง) สามารถรับแหล่งจ่ายไฟแบบแรงดันคู่ได้

ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวของการออกแบบนี้คือ พลังงานต้องผ่านไดโอดสองตัวโดยมีแรงดันตกที่ 1.4 โวลต์แทนที่จะเป็น 0.7 โวลต์สำหรับการออกแบบอื่นๆ โดยทั่วไป นี่เป็นเพียงข้อกังวลสำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟแรงดันต่ำที่ 0.7 โวลต์เพิ่มเติมแสดงถึงส่วนสำคัญของเอาต์พุต (ในกรณีดังกล่าว มักใช้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมากกว่าวงจรใดวงจรหนึ่งข้างต้น)

เนื่องจากมีไดโอดสองตัวที่ใช้สำหรับครึ่งรอบแต่ละครึ่ง แรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงแต่ละตัวจึงเห็นเพียงครึ่งเดียว ทำให้ PIV เท่ากับแรงดันไฟขาเข้าสูงสุดหรือ 1.414 เท่าของแรงดันหม้อแปลง ซึ่งเท่ากับวงจรเต็มคลื่นด้านบน

คุณลักษณะที่ดีมากของวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์คือ การอ้างอิงกราวด์สามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อสร้างแรงดันเอาต์พุตบวกและลบ แสดงไว้ที่ด้านล่างของรูปที่ 5

วงจรไฟฟ้า	กรองความต้องการ	ปัจจัย PIV	การใช้หม้อแปลงไฟฟ้า
ฮาล์ฟเวฟ	ใหญ่	2.82	50% (ตามทฤษฎี)
คลื่นเต็ม	เล็ก	1.414	50% (ตามทฤษฎี)
สะพาน	เล็ก	1.414	100% (ตามทฤษฎี)

ตารางที่ 1. สรุปคุณสมบัติของวงจรเรียงกระแสแบบต่างๆ

การกรอง

การกรองสำหรับแหล่งจ่ายไฟแบบแอนะล็อกเกือบทั้งหมดมาจากตัวเก็บประจุตัวกรอง เป็นไปได้ที่จะใช้ตัวเหนี่ยวนำแบบอนุกรมที่มีเอาต์พุต แต่ที่ 60 Hz ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้ต้องมีขนาดค่อนข้างใหญ่และมีราคาแพง บางครั้งใช้สำหรับจ่ายไฟแรงสูงที่ตัวเก็บประจุที่เหมาะสมมีราคาแพง

สูตรการคำนวณตัวเก็บประจุตัวกรอง (C) นั้นค่อนข้างง่าย แต่คุณจำเป็นต้องรู้แรงดันกระเพื่อมจากจุดสูงสุดถึงจุดสูงสุดที่ยอมรับได้ (V) เวลาครึ่งรอบ (T) และกระแสดึง (I) สูตรคือ C=I*T/V โดยที่ C อยู่ในไมโครฟารัด I มีหน่วยเป็นมิลลิวินาที T เป็นมิลลิวินาที และ V มีหน่วยเป็นโวลต์ เวลาครึ่งรอบสำหรับ 60 Hz คือ 8.3 มิลลิวินาที (อ้างอิง: คู่มือวิทยุสมัครเล่นปี 1997)

จากสูตรนั้นชัดเจนว่าข้อกำหนดในการกรองเพิ่มขึ้นสำหรับแหล่งจ่ายไฟกระแสสูงและ/หรือระลอกคลื่นต่ำ แต่นี่เป็นเพียงสามัญสำนึก ตัวอย่างที่จำง่ายคือ 3,000 microfarads ต่อแอมแปร์ของกระแสไฟจะให้ระลอกคลื่นประมาณสามโวลต์ คุณสามารถใช้อัตราส่วนต่างๆ จากตัวอย่างนี้เพื่อให้ค่าประมาณที่สมเหตุสมผลสำหรับสิ่งที่คุณต้องการได้อย่างรวดเร็ว

การพิจารณาที่สำคัญอย่างหนึ่งคือกระแสไฟกระชากเมื่อเปิดเครื่อง ตัวเก็บประจุของตัวกรองทำหน้าที่เป็นเดดช็อตจนกว่าจะถูกชาร์จ ยิ่งตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่เท่าใด กระแสไฟกระชากก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งหม้อแปลงใหญ่เท่าไหร่ ไฟกระชากก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น สำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟอนาล็อกแรงดันต่ำส่วนใหญ่ (<50 โวลต์) ความต้านทานของขดลวดของหม้อแปลงช่วยได้บ้าง หม้อแปลง 25.2 โวลต์/สองแอมป์มีความต้านทานทุติยภูมิที่วัดได้ที่ 0.6 โอห์ม ซึ่งจะจำกัดการไหลเข้าสูงสุดที่ 42 แอมป์ นอกจากนี้การเหนี่ยวนำของหม้อแปลงยังช่วยลดสิ่งนี้ได้บ้าง อย่างไรก็ตาม ยังมีกระแสไฟกระชากที่อาจเกิดขึ้นได้มากเมื่อเปิดเครื่อง

ข่าวดีก็คือว่าวงจรเรียงกระแสแบบซิลิกอนสมัยใหม่มักมีความสามารถกระแสไฟกระชากสูง ไดโอดตระกูล 1N400x มาตรฐานมักจะระบุด้วยกระแสไฟกระชาก 30 แอมป์ ด้วยวงจรบริดจ์ มีไดโอดสองตัวที่บรรทุกสิ่งนี้ ดังนั้นกรณีที่เลวร้ายที่สุดคือ 21 แอมป์แต่ละตัวซึ่งต่ำกว่าข้อกำหนด 30 แอมป์ (สมมติว่ามีการใช้กระแสไฟร่วมกันเท่ากัน ซึ่งไม่เสมอไป) นี่เป็นตัวอย่างที่รุนแรง โดยทั่วไปจะใช้ค่าประมาณ 10 แทน 21

อย่างไรก็ตาม กระแสนี้ไม่ใช่สิ่งที่ควรละเลย การใช้จ่ายเพิ่มอีกสองสามเซ็นต์เพื่อใช้บริดจ์สามแอมป์แทนบริดจ์หนึ่งแอมป์อาจใช้เงินได้ดี

การออกแบบเชิงปฏิบัติ

ตอนนี้เราสามารถนำกฎและหลักการเหล่านี้ไปใช้และเริ่มออกแบบแหล่งจ่ายไฟพื้นฐานได้แล้ว เราจะใช้หม้อแปลง 25.2 โวลต์เป็นหลักในการออกแบบ รูปที่ 6 สามารถเห็นได้ว่าเป็นส่วนผสมของตัวเลขก่อนหน้า แต่มีการเพิ่มค่าชิ้นส่วนที่ใช้งานได้จริง ไฟนำร่องที่สองในไฟสำรองระบุสถานะ นอกจากนี้ยังแสดงว่ามีประจุบนตัวเก็บประจุหรือไม่ ด้วยมูลค่าที่มากเช่นนี้ การพิจารณาด้านความปลอดภัยจึงเป็นสิ่งสำคัญ (โปรดทราบว่าเนื่องจากเป็นสัญญาณ DC จึงไม่จำเป็นต้องใช้ไดโอดแรงดันย้อนกลับ 1N4004)

รูปที่ 6. การออกแบบสุดท้ายของพาวเวอร์ซัพพลายพร้อมข้อมูลจำเพาะของชิ้นส่วนที่ใช้งานได้จริง มีการพิจารณาเรื่องการควบคุมอำนาจในบทความถัดไป

มันอาจจะถูกกว่าถ้าใช้ตัวเก็บประจุขนาดเล็กสองตัวขนานกันมากกว่าตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ตัวเดียว แรงดันใช้งานของตัวเก็บประจุต้องมีอย่างน้อย 63 โวลต์ 50 โวลต์ไม่เพียงพอสำหรับระยะขอบที่ 40 โวลต์ หน่วย 50 โวลต์ให้อัตรากำไรขั้นต้นเพียง 25% นี่อาจเป็นสิ่งที่ดีสำหรับการใช้งานที่ไม่สำคัญ แต่ถ้าตัวเก็บประจุล้มเหลวที่นี่ ผลลัพธ์อาจเป็นหายนะ ตัวเก็บประจุ 63 โวลต์ให้ระยะขอบประมาณ 60% ในขณะที่อุปกรณ์ 100 โวลต์ให้ระยะขอบ 150% สำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟ กฎทั่วไปคือระหว่าง 50% ถึง 100% ระยะขอบสำหรับวงจรเรียงกระแสและตัวเก็บประจุ (ระลอกคลื่นควรอยู่ที่ประมาณสองโวลต์ ดังที่แสดง)

วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ต้องสามารถรองรับกระแสไฟกระชากเริ่มต้นที่สูงได้ ดังนั้นการใช้เงินเพิ่มอีกเล็กน้อยหรือสองค่าเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือจึงคุ้มค่า โปรดทราบว่าสะพานถูกระบุโดยสิ่งที่หม้อแปลงสามารถจ่ายได้ มากกว่าสิ่งที่ระบุถึงแหล่งจ่ายไฟในท้ายที่สุด นี้จะทำในกรณีที่มีเอาต์พุตสั้น ในกรณีเช่นนี้ กระแสทั้งหมดของหม้อแปลงไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านไดโอด โปรดจำไว้ว่า ความล้มเหลวของแหล่งจ่ายไฟเป็นสิ่งที่ไม่ดี ดังนั้นจงออกแบบให้แข็งแรง

สรุป

รายละเอียดถือเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญในการออกแบบพาวเวอร์ซัพพลาย การสังเกตความแตกต่างระหว่างแรงดัน RMS และแรงดันไฟสูงสุดเป็นสิ่งสำคัญในการพิจารณาแรงดันไฟทำงานที่เหมาะสมสำหรับการจ่ายไฟ นอกจากนี้กระแสไฟกระชากเริ่มต้นเป็นสิ่งที่ไม่สามารถละเลยได้

ในส่วนที่ 2 เราจะทำโปรเจ็กต์นี้ให้เสร็จโดยเพิ่มตัวควบคุมสามขั้ว เราจะออกแบบแหล่งจ่ายไฟแรงดันไฟแบบปรับได้เอนกประสงค์ที่จำกัดกระแสไฟพร้อมระบบปิดจากระยะไกล นอกจากนี้ หลักการที่ใช้สำหรับการออกแบบนี้สามารถนำไปใช้กับการออกแบบแหล่งจ่ายไฟใดๆ ก็ได้

ก่อนหน้า:แรงดันไฟชั่วขณะคืออะไร?

ถัดไป:Spike/Surge Protector และ Power-Line Filter คืออะไร?

ฝากข้อความ

รายการข้อความ

ความคิดเห็นกำลังโหลด ...