منبع تغذیه

بررسی کامل منبع تغذیه

منبع تغذیه یا پاور ساپلای دستگاهی است که توان الکتریکی مورد نیاز را برای مصرف‌کننده الکتریکی یا بار الکتریکی تأمین می‌کند.

منبع تغذیه ممکن است یک دستگاه مجزا یا بخشی از یک دستگاه دیگر باشد. تمامی دستگاه‌های الکترونیکی که ما به صورت روزمره با آن‌ها سر و کار داریم به نوعی از منبع تغذیه استفاده می‌کنند.

تلویزیون، کامپیوتر، لپ‌تاپ و … دستگاه‌هایی هستند که دائماً با آن‌ها سر و کار داریم در درون خود از منبع تغذیه استفاده می‌کنند. دلیل استفاده از منبع تغذیه برای هر دستگاه، تأمین ولتاژ و جریان مناسب برای همان دستگاه است.

به عبارت دقیق‌تر، وظیفه منبع تغذیه، دریافت انرژی الکتریکی از یک منبع انرژی (برقی، مکانیکی، شیمیایی، خورشیدی) و تبدیل آن به ولتاژ، جریان و فرکانس مناسب برای تغذیهٔ بار است.

یک منبع تغذیهٔ تثبیت‌شده (Regulated)، می‌تواند ولتاژ یا جریان خروجی خود را تا حد معینی تقریباً ثابت نگه دارد.

ویژگی‌های اصلی منبع تغذیه عبارتند از:

• نوع و دامنهٔ ولتاژ و جریانی که برای بار تأمین می‌کند.
• پایداری ولتاژ یا جریان خروجی به ازای بارهای الکتریکی مختلف.
• مدتی که می‌تواند انرژی را بدون سوخت‌گیری یا شارژ تأمین کند (در منابع تغذیه که منابع انرژی قابل حمل دارند).

انواع منابع تغذیه

منابع تغذیه را به گونه‌های مختلفی می‌توان دسته‌بندی کرد.

نوع ولتاژ خروجی، نحوه عملکرد، خروجی ثابت یا متغیر از جمله ویژگی‌هایی است که می‌توان بر اساس آن منابع تغذیه را دسته‌بندی کرد. در این بین دسته‌بندی از نظر نحوه عملکرد فنی‌تر و در عین حال رایج تر می‌باشد.

دسته‌بندی انواع منبع تغذیه از نظر نحوه عملکرد

منابع تغذیه خطی (Linear Power Supplies)

این نوع منبع تغذیه را به این دلیل که در آن کلیدزنی (سوییچینگ: قطع و وصل کردن جریان) صورت نمی‌گیرد، خطی می‌گویند، اگرچه در ساختار آن از عناصر مداریِ غیرخطی مانند دیود و ترانزیستور استفاده شده‌است.

اساس عملکرد آن‌ها چنین است که پس از کاستن دامنه ولتاژ متناوب (اِی‌سی) ورودی با یک ترانسفورمر کاهنده، آن را با پُل دیودی یکسو (دی‌سی) می‌کنند (یک‌سوسازی تمام‌موج با ترانس سر وسط و یک‌ سوسازی نیم‌موج به ندرت استفاده می‌شود) و پس از حدف تَمَوُج (ریپِل) (به انگلیسی: Ripple) با یک فیلتر ساده خازنی، خروجی را به بار می‌دهند.

البته پیش از آن، معمولاً از تنظیم‌کننده‌های ولتاژ خطی (به انگلیسی: Linear Voltage Regulators) نیز برای تثبیت هر چه بهتر خروجی استفاده می‌شود.

این نوع منابع تغذیه دارای محدودیت‌های ذاتی هستند که از آنها نمی‌توان برای تأمین جریان‌های زیاد استفاده کرد. اما از آنها همچنان در کاربردهای حساس به نویز استفاده می‌شود.

منابع تغذیه سوییچینگ (Switching Power Supplies)

بنیاد عملکرد این نوع از منبع تغذیه قطع و وصل ترانزیستورها است.

در واقع ترانزیستورهای فرکانس بالا با قطع و وصل مداوم (سوئیچ بین حالت قطع و وصل) خروجی منبع را می‌سازند و به همین دلیل با نام منبع تغذیه سوئیچینگ شناخته می‌شوند. پاور کامپیوتر نمونه‌ای از یک منبع تغذیه سوئیچینگ است.

منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)

افزایش ولتاژ برق یا قطعی برق در چنین تجهیزاتی می‌تواند باعث زیان‌هایی مانند اخلال در کسب و کار آنلاین، یا از بین رفتن اطلاعات مهم، یا اخلال در شبکه و اینترنت بشود.

منبع تغذیه بدون وقفه برای محافظت از سخت‌افزار و تجهیزاتی مانند سرورها، سیستم‌های کامپیوتری، تجهیزات مخابراتی، یا سایر تجهیزات الکتریکی کاربرد دارد.

کاربردهایی از منبع تغذیه

منبع تغذیه کامپیوتر و لپ‌تاپ

منبع تغذیه کامپیوتر، یک منبع تغذیه سوییچینگ است که برق متناوب (AC) را از منبع اصلی برق گرفته و به چندین ولتاژ مستقیم (DC) برای بخش‌های مختلف کامپیوتر تبدیل می‌کند. این ولتاژها عبارتند از {\displaystyle \pm 5V,\pm 12V,3.3V}

منبع تغذیهٔ لپ‌تاپ‌ها، معمولاً ولتاژی از ۱۲ تا ۲۴ ولت مستقیم تولید می‌کنند.

منبع تغذیه جوشکاری

جوش‌کاری قوسِ الکتریکی (Arc Welding)، از پدیدهٔ قوس الکتریکی، که گرمای فراوان تولید می‌کند، برای ذوب کردن الکترود جوش‌کاری و سطح فلز استفاده می‌کند.

خروجی منبع تغذیه جوش‌کاری، می‌تواند AC یا DC باشد. جوش‌کاری قوسِ الکتریکی، به‌طور معمول به جریان حدود ۱۰۰ تا ۳۵۰ آمپر نیاز دارد.

منبع تغذیه جوش‌کاری قدیمی، از یک ژنراتور که به یک موتور احتراق داخلی بنزینی یا گازوییلی وصل شده‌بود و یک ترانسفورماتور کاهنده تشکیل می‌شد.

بیشتر منابع تغذیه جوش‌کاری جدید به برق شهری وصل شده، دارای اینوِرتر (Inverter) بوده و از افزاره‌های نیم‌رسانای قدرت (مانند آی‌جی‌بی‌تی) در مدار سوییچینگ خود استفاده می‌کنند، و دیگر نیازی به ژنراتور و ترانسفورماتور ندارند. برای همین اندازه و وزن آنها کاهش یافته‌است.