به طور کلی منبع تغذیه آزمایشگاهی را می توان این چنین تعریف کرد: منبع تغذیه به واحدی می گویند که می تواند انرژی الکتریکی لازمه یک سیستم الکتریکی را تامین نماید.
منبع تغذیه چیست؟ یکی از تجهیزات آزمایشگاهی کاربردی پر استفاده در آزمایشگاه‌ها، منبع تغذیه می باشد. منبع تغذیه آزمایشگاه‌ها برای تامین انرژی الکتریکی می باشد و در آزمایشگاه‌های الکترونیک صنعتی و راه اندازی الکترونیک به کار می رود. در واقع وجود منبع تغذیه در آزمایشگاه های مهندسی الکترونیک و مهندسی برق برای تغذیه مدارهای الکتریکی و الکترونیکی ضروری است تا مهندسین بتوانند با تغییر پارامترهای منابع تغذیه مدارهای خود را تست کنند. منابع تغذیه آزمایشگاهی انرژی خود را از راه‌های گوناگونی تامین می کنند، مانند: سیستم های انتقال انرژی الکتریکی، سیستم های الکترومکانیکی مانند ژنراتور و آلترناتور، مبدل انرژی خورشیدی و یا منبع تغذیه دیگر.
قطعات یک منبع تغذیه آزمایشگاهی
- فیلتری که جریان DC صاف و روان از یکسو ساز عبور دهد.
- یکسو کننده که جریان AC را به DC تبدیل کند.
- ترانسفورماتور برای آن که ولتاژ ورودی را کنترل کند.
- تنطیم کننده ولتاژ که خروجی DC را کنترل کند.
انواع مدارهای منابع تغذیه آزمایشگاهی
مدارهای منابع تغذیه به چهار دسته مستقل، وابسته، ایده آل و غیر ایده آل تقسیم میشود که هر یک دارای منابع و جریان های متفاوتی می باشد در ادامه تمامی منابع را معرفی کرده ایم همراه ما باشید.
منابع مستقل مدار منبع تغذیه آزمایشگاهی
منابع مستقل به دو نوع منبع جریان و منبع ولتاژ تقسیم میشوند.
- منبع ولتاژ مستقل: این منبع به معنی آن است که مستقل از جریان کار میکند و به جریانی که به ولتاژ دو سر آن وارد می شود بستگی ندارد.
- منبع جریان مستقل: این منبع مستقل از ولتاژ است و ولتاژ دو سر آن، به جریانی که از آن کشیده می شود، بستگی ندارد.
منابع وابسته مدار منبع تغذیه آزمایشگاهی
منابع وابسته نیز به دو نوع منبع جریان و منبع ولتاژ تقسیم میشوند.
- منبع جریان وابسته:
- منبع جریان کنترل شده با ولتاژ: که منبع جریانی ست وابسته به ولتاژ شاخه ی n ام
- منبع جریان کنترل شده با جریان: که منبع جریانی ست وابسته به جریان شاخه ی n ام
- منبع ولتاژ وابسته:
- منبع ولتاژ کنترل شده با ولتاژ: که منبع ولتاژی ست وابسته به ولتاژ شاخه ی n ام
- منبع ولتاژ کنترل شده با جریان: که منبع ولتاژی ست وابسته به جریان شاخه ی n ام
منابع ایده آل مدار منبع تغذیه آزمایشگاهی
منابع ایده آل به منابعی هستند که هر چقدر می خواهیم، می توانیم به آن جریان دهیم، بدون آن که ولتاژ خروجی آن تغییر کند یکی از دستگاه های پرکاربرد در منابع تغذیه آزمایشگاهی می باشد.
منابع غیر ایده آل مدار منبع تغذیه آزمایشگاهی
شاید فکر کنید که تفاوت عملکرد با نوع ایده ال دارد در صورتیکه منبع غیر ایده آل، منبع ایده آلی ست که یک مقاومت سری شده با آن باعث محدود شدن جریان‌دهی میشود. به این مقاومت، مقاومت داخلی منبع می گویند ولی خروجی ولتاژ تغییری پیدا نمیکند.
انواع منابع تغذیه آزمایشگاهی
منابع تغذیه به طور کلی به دو دسته AC و DC تقسیم میشوند :
- منبع تغذیه AC: این نوع منبع، انرژی به دست آورده را از یک منبع برق دیود می گیرد و ولتاژ را کاهش می دهد.
- منبع تغذیه DC: منبعی است که ولتاژ دائمی را به صورت dc به باری که به آن متصل است ارائه می دهد، منبع تغذیه DC خود به دو دسته تقسیم میشود. آنالوگ و دیجیتالمنبع آنالوگ: این نوع منبع دقت بالایی ندارد و تنها برای کارهای ساده و پیش پا افتاده مورد استفاده قرار می‌گیرد.منبع دیجیتال: این نوع منبع دقت بسیار بالایی دارد و امروزه بیشتر از این نوع استفاده میشود.
منبع تغذیه سوئیچینگ
این نوع منبع، یک منبع تغذیه ی DC است. این منابع ( به معنای کلید قطع و وصل جریان ) دارای یک تنظیم کننده جریان برای داشتن کارایی بهتر در هنگام تغییر توان است. منبع تغذیه آزمایشگاهی سوئیچینگ مزایای کاربردی زیر را دارد.
- می توان ترانزیستور را کوچک تر انتخاب کرد، زیرا می توان راندمان را حدود ۶۸ تا ۹۰ درصد کارکرد ترانزیستور افزایش داد.
- اجزای ذخیره کننده ی انرژی می توانند کوچک تر انتخاب شوند، زیرا می توان فرکانس را افزایش داد.
- نسبت به ترانس کوچک تر است
منبع تغذیه سوئیچینگ معایبی هم دارد که در لیست زیر عنوان کرده ایم:
- طراحی این نوع منبع پیچیده و مشکل است.
- نویز قابل ملاحظه ای از آن منتشر میشود.
- این موارد باعث کاهش انعطاف پذیری و افزایش قیمت میشود.
- به امواج محیط حساسیت زیادی دارد.
- ولتاژ ناپایدار
منبع تغذیه خطی
این منبع، چون سوئیچینگ صورت نمیگیرد، خطی نامیده شده است. با کاستن از دامنه ی ولتاژ ورودی توسط ترانسفورمر کاهنده، آن را با پل دیودی یکسو می کند. از این منابع نمیتوان برای تأمین جریان زیاد استفاده کرد. زیرا دارای محدودیت های ذاتی است.
منبع تغذیه خطی دارای معایب و مزایای مختلف است که به صورت لیستی آن ها را عنوان کرده ایم.
مزایای منبع تغذیه خطی:
- کار با این منبع به سادگی انجام میشود.
- نویز کم دارد.
- تحمل بار زیادی را دارد.
- پاسخ دهی در زمان کوتاه مدت در این منبع انجام میشود.
- ارزان قیمت است.
معایب منبع تغذیه خطی:
- عدم انعطاف پذیری
- بهره کم و در حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد
- تنها به صورت یک وگولاتور کاهنده قابل کارکرد است.
سوالات متداول:
ویژگی های یک منبع تغذیه آزمایشگاهی خوب چیست؟
برای تشخیص یک منبع آزمایشگاهی خوب باید به موارد زیر دقت کنید:
نوع بازه ی خروجی ولتاژ، بدنه ی فلزی برای دفع حرارت، قابلیت برنامه ریزی، دارا بودن ولوم کنترل با تفکیک پذیری کم و زیاد، قابلیت حفاظت در برابر اتصال کوتاه، دارا بودن ولوم محدود کننده جریان، امکان کنترل جریان خروجی، وجود خروجی با ولتاژ ثابت، فراهم کردن ولتاژ های منفی، نمایش ولتاژ خروجی و جریان مصرفی، نمایشگر دیجیتال و آنالوگ، وجود خروجی دوبل و …
چگونه یک منبع بی کیفیت را از با کیفیت تشخیص دهیم؟
با این سه مدل تست میتوانید کیفیت منایع را مقایسه کنید:
- درصد خطای پایین: بهتر است درصد خطای یک منبع تغذیه را با مالتی متر بسنجید. درصد خطای کمتر از ۰/۱ ولت به معنای آن است که دستگاه از کیفیت خوبی برخوردار است. در حال حاضر دستگاه هایی با درصد خطای ۰/۰۰۱ ولت نیز وجود دارد که قیمت آن ها بسیار بالاست.
- دستگاه خود را به یک لامپ متصل کنید. اگر دستگاه افت ولتاژ نداشت، کیفیت خوبی دارد.
- منبع را اتصال کوتاه کنید. اگر ولتاژ و جریان هر دو صفر شوند، منابع بی کیفتی هستند و بهتر است خریداری نشوند.
نحوه کار با منبع تغذیه آزمایشگاهی
دستگاه های منبع تغذیه را معمولا با روش کار بسیار ساده طراحی می نمایند تا بتوان به راحتی از آن استفاده کرد. با وجود همین سادگی، امکان اشتباه نیر وجود دارد. پس بهتر است قبل از کار با آن به خوبی با دستگاه آشنا شوید. منابع تغدیه دارای قابلیت ولتاژ ثابت و جریان ثابت هستند و در مدل های پیشرفته تر حالت های مقاومت ثابت و توان ثابت را نیز مشاهده می کنیم.
- اگر جریان و یا ولتاژ را به مدار اعمال کنید، با توجه به قانون اهم که بیان میکند: “جریان و ولتاژ نسبت معکوس دارند” ، تعیین می شود. بنابراین شما نمی توانید مقدار ولتاژ و جریان را به طور همزمان تعیین کنید.
- شما می توانید برای جریان خروجی محدودیتی تعیین کنید. بر روی این دستگاه، پیچی قرار داده شده است به نام current limiter. با کمک آن می توانید جریان خود را محدود کنید.
نکات ایمنی کار با منبع تغذیه آزمایشگاهی چیست؟
هنگام اتصال دستگاه به وسایل الکتریکی، اول ولتاژ مصرفی مصرف کننده را بررسی کرده و ولوم دستگاه را در کمترین مقدار تنظیم کنید. بعد از اتصال، اختلاف پتانسیل را به سطح دلخواه برسانید.
