منبع تغذیه خطی چیست؟
منبع تغذیه خطی یا منبع تغذیه ترانسی، ( به انگلیسی Linear power supply)نوعی از منابع تغذیه است که با استفاده از ترانس ابتدا ولتاژ 220 ولت برق شهر را به سطوح ولتاژی پایین تر و با استفاده از مدارهای الکترونیکی ولتاژ AC را به DC تبدیل می کند و در نهایت ولتاژ خروجی جهت استفاده تثبیت یا رگولاسیون می شود.
کسانی که در رشتهی الکترونیک مشغول به کار هستند، از اهمیت بسیار زیاد دستگاه منبع تغذیه به خوبی آگاه هستند.
همچنین منبع تغذیه به واحدی گفته می شود که می تواند انرژی الکتریکی لازمه یک سیستم الکتریکی را تامین کند. منبع تغذیه وسیله ای است که برای تامین انرژی دستگاه ها و مصرف کننده های الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی منبع تغذیه، رایج ترین ابزار تولید انرژی الکتریکی است.
مدار منبع تغذیه خطی بسیار ساده است. اما به علت استفاده از ترانس گرمای بیشتری تولید می کند و همچنین دارای وزن سنگینی می باشد. به این نوع منبع تغذیه، منبع تغذیه ی ترانسی نیز می گویند.
در ادامه درباره ی تفاوت و انواع منبع تغذیه و همچنین مقایسه ی منبع تغذیه خطی (ترانسی) و سویچینگ و راهنمای خرید این دستگاه توضیح می دهیم.
انواع منبع تغذیه خطی
اجزای منبع تغذیه خطی
از آنجایی که بسیاری از منابع تغذیه تنظیم شده، برق منبع خود را از ورودی برق AC میگیرند، معمولاً برای منابع تغذیه خطی، ترانسفورماتور یک پله پایین یا گاهی اوقات یک پله بالا میرود. این همچنین برای ایمنی، منبع تغذیه را از ورودی اصلی جدا میکند.
ترانسفورماتور معمولاً یک جزء الکترونیکی نسبتاً بزرگ است، به خصوص اگر در منبع تغذیه تنظیم شده خطی، توان بالاتر استفاده شود.
ترانسفورماتور میتواند وزن قابل توجهی به منبع تغذیه اضافه کند، و همچنین میتواند بسیار پرهزینه باشد، به خصوص برای ترانسفورماتورهای با قدرت بالاتر بسته به رویکرد یکسو کننده اتخاذ شده، ترانسفورماتور ممکن است تک ثانویه باشد یا ممکن است در مرکز ضربه زده شود. همچنین در صورت نیاز به ولتاژ بیشتر ممکن است سیمپیچهای اضافی وجود داشته باشد.
از آنجایی که ورودی منبع AC متناوب است، باید به فرمت DC تبدیل شود. اشکال مختلفی از مدار یکسو کننده موجود است.
ساده ترین شکل یکسوکنندهای که میتواند در منبع تغذیه استفاده شود، یک دیود منفرد است که یکسوسازی نیمموج را ارائه میدهد. این روش معمولاً استفاده نمیشود زیرا صاف کردن رضایتبخش خروجی دشوارتر است.
به طور معمول یکسوسازی تمامموج، با استفاده از هر دو نیمه، از چرخه استفاده میشود. این یک شکل موج را فراهم میکند که میتواند به راحتی صاف شود.
دو رویکرد اصلی برای ارائه یکسوسازی نیم موج وجود دارد. یکی استفاده از ترانسفورماتور و دو دیود است. دیگری استفاده از یک سیم پیچ در ترانسفورماتور منبع تغذیه و استفاده از یکسوکننده پل با چهار دیود است. از آنجایی که دیودها بسیار ارزان هستند و هزینه تهیه ترانسفورماتور با شیر مرکزی بیشتر است، رایجترین رویکرد این روزها استفاده از یکسو کننده پل است.
حتی برای رگولاتورهای DC، ممکن است یک یکسو کننده در ورودی قرار داده شود تا از اتصال معکوس منبع محافظت کند.
پس از تصحیح از سیگنال AC، DC باید صاف شود تا سطح ولتاژ متغیر حذف شود. برای این کار از خازن های مخزن بزرگ استفاده میشود.
عنصر صاف کننده مدار از یک خازن بزرگ استفاده میکند. زمانی که شکل موج ورودی از یکسو ساز به اوج خود میرسد، این مقدار شارژ میشود.
با کاهش ولتاژ شکل موج تصحیح شده، زمانی که ولتاژ کمتر از ولتاژ خازن شد، خازن شروع به تامین شارژ می کند و ولتاژ را تا شکل موج افزایشی بعدی از یکسوسازصاف کردن کامل نیست، و همیشه مقداری موج باقیمانده وجود خواهد داشت، اما باعث میشود تغییرات عظیم در ولتاژ حذف شوند.
اکثر منابع تغذیه این روزها یک خروجی تنظیم شده ارائه میدهند. با الکترونیک مدرن، گنجاندن یک تنظیم کننده ولتاژ خطی یا همان رگولاتور بسیار آسان و پرهزینه نیست. این یک خروجی ولتاژ ثابت را بدون توجه به بار، در محدودههای مشخص شده فراهم میکند.
با توجه به بسیاری از قطعات الکترونیکی و دستگاههای الکترونیکی و غیره که نیاز به منابع دقیق نگهداری دارند، منبع تغذیه تنظیم شده، یک ضرورت است.
دو نوع اصلی منبع تغذیه خطی وجود دارد:
تنظیم کننده شنت: رگولاتور شنت کمتر به عنوان عنصر اصلی در یک تنظیم کننده ولتاژ خطی استفاده میشود. برای این شکل از منبع تغذیه خطی، یک عنصر متغیر در سراسر بار قرار میگیرد. یک مقاومت منبع به صورت سری با ورودی قرار داده شده است و تنظیم کننده شنت برای اطمینان از ثابت ماندن ولتاژ در سراسر بار تغییر میکند.
منبع تغذیه برای جریان معینی طراحی شده است و با اعمال بار، رگولاتور شنت هر جریانی را که بار مورد نیاز نیست جذب میکند تا ولتاژ خروجی حفظ شود.
رگولاتور سری: این فرمت پرکاربردترین فرمت تنظیم کننده ولتاژ خطی است. همانطور که از نام پیداست یک عنصر سری در مدار قرار میگیرد و مقاومت آن از طریق الکترونیک کنترل تغییر میکند تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ خروجی صحیح برای جریان گرفته شده تولید میشود.
کاربرد منبع تغذیه ی خطی
- دستگاه های آزمایشگاهی
- لوازم صوتی و تصویری
- تجهیزات پزشکی
- تجهیزات صنعتی
منبع تغذیه خطی یک منبع تغذیه (PSU) است که شامل هیچ گونه اجزای سوئیچینگ یا دیجیتال نمی باشد.
منبع تغذیه خطی برخی ویژگی های برجسته در مقایسه با منبع تغذیه ی سوئیچینگ مثل سادگی و استحکام، نویز و ریپل بسیار کم، ایمنی از نویز ناشی از شبکه، سهولت طراحی و تعمیر دارد. آن ها همچنین می توانند ولتاژ بسیار بالا (هزاران ولت) و ولتاژ بسیار پایین (کمتر از 1 ولت) تولید نمایند.
آن ها به سادگی می توانند چندین ولتاژ خروجی تولید نمایند. از طرفی دیگر، اندازه آن ها بزرگ و دارای وزن سنگینی می باشند و گرمای بیشتری احتیاج دارند. منابع تغذیه خطی برای چندین دهه پیش از ظهور نیمه هادی ها وجود داشته اند.
همچنین میزان منبع تغذیه های خطی را می توان تعیین کرد، برای مثال ممکن است یک منبع تغذیه 5 ولت برای یک مدار منطقی یا چندین منبع ثابت (5+,12+ یا 12- ولت) برای یک PC احتیاج داشته باشید. می خواهید از منبع تغذیه متغیر در یک منبع تغذیه آزمایشگاهی رومیزی استفاده نمایید. علاوه بر یک منبع، می توانید از دو منبع استفاده نمایید، به طور مثال برای مدار های op-amp از 15± ولت و همچنین برای تجهیزات ردیابی دو واحدی که به یکدیگر قفل شده اند.
ولتاژ کاری
±15 ولت مدار های op amp
0-30 ولت منبع تغذیه آزمایشگاهی
14.5+ ولت شارژر باتری
+5 ولت مدار های منطقی و ریزپردازنده
12+ ولت روشنایی LED، لوازم الکترونیکی عمومی
مزایا و معایب منبع تغذیه خطی
منبع تغذیه خطی یا منبع تغذیه ترانسی، نوعی از منابع تغذیه است که با استفاده از ترانس ابتدا ولتاژ 220 ولت برق شهر را به سطوح ولتاژی پایین تر و با استفاده از مدارهای الکترونیکی ولتاژ AC را به DC تبدیل می کند و در نهایت ولتاژ خروجی جهت استفاده تثبیت یا رگولاسیون می شود. از بزرگترین و مهم ترین مزایای این نوع از منابع می توان به موارد زیر اشاره کرد
مزایا:
- نویز بسیار کم
- پاسخ گذرای بسیار سریع
- هزینه منطقی برای توان های کمتر از 400وات
معایب:
- هزینه بالا برای توان های بیشتر از 400وات
- وزن زیاد به همراه سایز بزرگ به علت وجود ترانس
- بازدهی پایین معمولا بین 40تا 60 درصد
منبع تغذیه خطی بهتر است یا سوئیچینگ
منبع تغذیه خطی که به طور سنتی از قدیم تولید و هم اکنون نیز در مدل هایی مدرن روانه بازار شده اند اخیرا در برابر رقیبی با نام منابع تغذیه سوئیچینگ قرار گرفته اند که انقلاب بزرگی در منابع تغذیه ایجاد کرده اند.منابع سوئیچینگ به مراتب دارای توان بالاتر،وزن کمتر، هزینه و قیمت مناسب ترنسبت به منابع خطی یا همان منبع تغذیه ی ترانسی هستند که این مزایا موجب شده که در بسیاری از صنایع از این نوع منابع بیشتر از منبع تغذیه خطی استفاده شود.
منبع تغذیه خطی به علت وجود ترانسفورماتور کاهش دهنده در ورودی سیستم،و هیت سینک هایی بزرگ برای خنک کردن ترانزیستورهای قدرت به مراتب دارای وزن زیاد و حجم بالایی می باشند.این در حالیست که مدل های سوئیچینگ عموما بر مبنای مدولاسیون پهنای پالس یا همان PWM ساخته می شوند که دیگر احتیاجی به هیت سینک و ترانس بیش از حد بزرگ را ندارند.
همین مزیت منابع سوئیچینگ باعث شده که در توان های بالا از این منابع به جای منبع تغذیه خطی استفاده شود.اما منابع خطی نیز مزایایی نسبت به سوئیچینگ ها دارند که مهمترین مزیت آنها عدم انتشار نویز می باشد.
منابع سوئیچینگ دارای انتشار نویز و اختلال در عملکرد سایر وسایل جانبی می باشند که منابع خطی در این قسمت برتر از مدل های سوئیچینگ می باشند.همچنین به دلیل طراحی ساده آنها در موارد خرابی رفع عیب این مدل ها راحت تر از مدل های سوئیچینگ است.عموما در منابع خطی از قطعات قابل دسترس تر و ساده تر استفاده می شود که این امر عمل تعمیر این منابع را راحت تر می سازد.چوک یا همان ترانسفورماتورهای منابع سوئیچینگ بسیار خاص بوده و در اغلب مواقع فقط در اختیار سازنده دستگاه است و در بازار به سختی یافت می شوند.همچنین سوئیچ اصلی که بار اکثر کار بر دوش آن است بسیار کمیاب و گران قیمت است.مزایای ذکر شده منبع تغذیه خطی موجب این شده که همچنان به طور گسترده ای از این منابع در کنار منابع سوئیچینگ استفاده شود.






