منبع تغذیه چیست؟

منبع تغذیه چیست؟

یکی از مهمترین دستگاه های الکترونیکی که در بخشهای مختلف کاربردهای گوناگونی از خودش نشان می دهد منبع تغذیه است. منبع تغذیه در حقیقت قطعه یا دستگاهی میباشد که می تواند انرژی الکتریکی را برای یک یا چند بارِ مصرفی پشتیبانی کند. تا به امروز شیوه های مختلفی برای طراحی و ساخت منابع تغذیه در نظر گرفته شده است. اما معمولاً این دستگاه در دو شیوه بسیار متداول طراحی و ساخته می شود. شیوه ای که برای طراحی و ساخت منبع تغذیه در نظر گرفته می شود این است که به صورت مجزا از بار باشد.

یعنی آن را جدا از قسمت بار در بخش دیگری از سیستم الکترونیکی قرار می دهند. اما حالت دیگری که برای این دستگاه وجود دارد این است که آن را به بار خودش متصل می کنند و به نوعی دستگاه جدایی‌ناپذیر از بار محسوب می‌شود. شما حتی اگر ساده ترین منابع تغذیه را هم خریداری کنید قطعاً درون آن یک سری ویژگی ها را مشاهده خواهید کرد.

پایه ترین و ساده ترین منابع تغذیه هم ورودی و خروجی دارد که معمولاً ورودی و خروجی منبع تغذیه از هم به صورت الکتریکی ایزوله شده اند.  ورودی و خروجی منابع تغذیه هر کدام برای خودشان بخشهای مختلفی دارند. مثلا در بخش ورودی شما ولتاژ ورودی، زمین ورودی جریان مصرفی، فیوز ورودی، حافظه خطای پاور و فرکانس را مشاهده خواهید نمود که هر کدام از آنها اهمیت خاص خودشان را دارند. خروجی منبع تغذیه نیز شامل بخش‌هایی مثل ولتاژ خروجی، زمین، جریان اتصال کوتاه و جریان خروجی می باشد.

اگر دقت کنید ولتاژ ورودی که از ورودی منابع تغذیه وارد می شود در خروجی تبدیل به ولتاژ خروجی می گردد. در ادامه در مورد منبع تغذیه و مزایا و کاربردهای آن توضیحات بیشتر این خدمت شما بیان خواهیم کرد و پیشنهاد می کنیم تا انتهای این مطلب ما را همراهی کنید.

آشنایی با مزایای منبع تغذیه

یکی از نکات مهمی که در مورد مزایای منبع تغذیه در همین ابتدا باید خدمت شما بیان کنیم این است که هر کدام از منابع تغذیه بر اساس شرایطی که دارند دارای مزایای مختلفی هستند و در عین حال معایبی هم دارند و طبیعتا نمی توانیم تمام مزایای آن ها را در این مطلب خدمت شما بیان کنیم اما صرفاً سعی می کنیم بیشترین مزایای مشترک و همچنین در ادامه معایب مشترک در این زمینه را برای شما بیان نماییم.

• یکی از مزایای مشترک بین تمام منابع تغذیه مقدار ولتاژ یا میزان جریان از طریق پیچ تنظیم آن ها می باشد. البته در برخی از منابع تغذیه ممکن است پیچ تنظیم بر روی کیبورد و یک کلید آن باشد.
• یکی دیگر از مزایای که در مورد منبع تغذیه میتوانیم اینجا خدمت شما بیان کنیم این است که منبع تغذیه قابل برنامه ریزی می باشد. یعنی شما در فواصل زمانی مختلف می توانید به صورت اتوماتیک نسبت به افزایش یا کاهش ولتاژ اقدام کنید. این موضوع می تواند کمک بسیار زیادی برای شما در مدیریت سیستم خودتان داشته باشد.
• یکی دیگر از مزایای که منبع تغذیه دارد و معمولاً در تمام منابع دیده می شود این است که شما می توانید مقدار ولتاژ ورودی را تنظیم کرده و جریان خروجی مناسب از طریق آن به دست آورید.

معایب منبع تغذیه

همانطور که خدمت شما بیان کردیم در بحث معایب هم مانند مزایا هر کدام از منابع تغذیه ویژگی های خاص خودشان را دارند اما ما سعی می کنیم مشترک ترین آنها را خدمت شما بیان نماییم:

• یکی از مشکلات مهمی که منبع تغذیه دارد این است که معمولاً طراحی آن بسیار بزرگ و سنگین است و طبیعت نقل و انتقال آن با مشکل انجام می شود.
• همچنین متاسفانه تجربه نشان داده است که راندمان منبع تغذیه در مقایسه با دستگاه های دیگری مثل SMPS پایین تر است و این موضوع می‌تواند در آینده برای منبع تغذیه خطرساز شود.

کاربردهای منبع تغذیه

منبع تغذیه کاربردهای بسیار زیادی دارد و تقریباً در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی از آن استفاده می شود. برای اینکه با کاربردهای این دستگاه بیشتر آشنا شوید سعی می‌کنیم در ادامه چند نمونه آنها را خدمت شما معرفی کنیم:

• اگر دانشجو هستید یا به هر شکلی با آزمایشگاه های آموزشی و تحقیقاتی سر و کار دارید به خوبی می دانید که منابع تغذیه کاربرد بسیار زیادی در این آزمایشگاه ها دارد.
• کاربرد دیگری که می‌توانیم برای منبع تغذیه به آن اشاره کنیم و یکی از کاربردهای اصلی آن است تغذیه مدارهای الکترونیکی می باشد
• در مورد منابع تغذیه خوب است بدانید که یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های آن استفاده از این منبع در کامپیوترها به عنوان پاور سیستم است. بدون وجود منابع تغذیه کار سیستم ها انجام نمی شود و با مشکلات بسیار زیادی مواجه می گردند.
• دیگر کاربرد مهمی که این محصولات دارند این است که در صنعت جوشکاری هم از این منبع معمولاً استفاده می شود.
• جالب است بدانید که در صنعت نور و لیزر هم بدون وجود منابع تغذیه بسیاری از کارها با اختلال مواجه می شود و وجود این منبع برای این کار هم ضروری است.
• در صنعت باطری سازی نیز استفاده از منابع تغذیه کاربردهای بسیار زیادی تا به امروز داشته است و مطمئناً باطری سازان از اهمیت این منبع آگاهی دارند.
• در سیستم های فتوولتائیک نیز از این دستگاه استفاده های زیادی می شود.
• در بسیاری از سیستم های الکترونیکی هم برای اینکه جایگزین مناسبی برای آداپتور های قدیمی AC پیدا کنند منبع تغذیه را جایگزین آنها کرده تا راندمان بهتری در کار خودشان داشته باشد.

انواع منبع تغذیه

همانطور که در بخش‌های قبلی خدمت شما بیان کردیم منابع تغذیه انواع مختلفی دارد. برای اینکه اطلاعات شما در این زمینه تکمیل گردد سعی می‌کنیم مهم ترین انواع منبع تغذیه را به صورت مختصر خدمت شما توضیح دهیم:

• منبع تغذیه DC: اینگونه منابع تغذیه مهمترین وظیفه ای که دارند این است که ولتاژ تغذیه دی سی ثابت برای بار متصل به خودشان آماده کنند. در این منابع تغذیه ولتاژ ورودی برق هم می تواند از نوع ای سی و هم از نوع دی سی باشد. اما نکته بسیار مهمی که وجود دارد این است که ولتاژ خروجی آن از نوع دی سی خواهد بود.
• منبع تغذیه سوئیچینگ: یکی دیگر از مهمترین انواع منابع تغذیه ، منبع تغذیه سوئیچینگ است ورودی اصلی برق آن ولتاژ AC می باشد. ولتاژ ورودی ای سی در این دستگاه به صورت کاملاً مستقیم و یک سو وارد شده و البته در نهایت برای اینکه تبدیل به ولتاژ دی سی شود فیلتر می گردد. اما نکته جالب این است که ولتاژ دی سی تولید شده در این منبع پس از آن که در فرکانس بالا در مدار سوئیچینگ الکترونیکی روشن و خاموش شود تبدیل به ولتاژ ای سی می گردد.
• رگولاتور خطی: بدون شک آشنایی با این منابع تغذیه هم می تواند برای شما جالب باشد. مهمترین کاری که این منبعانجام می‌دهد این است که ولتاژ دی سی متغیر را تبدیل به یک ولتاژ ثابت می کند. البته معمولاً رگولاتور خطی برای ولتاژهای پایین کاربرد دارد. در مورد رگولاتور خطی همچنین خوب است بدانید که برای حفاظت از منابع تغذیه استفاده از آنها ضروری است.
• منبع تغذیه AC: در مورد ولتاژ AC چند بار صحبت کردیم اما قطعاً برای شما جالب است بدانید که منبع تغذیه ای سی چگونه است. این منبعکاری که انجام می دهد به این شکل است که ولتاژ را از منبع ورودی دریافت کرده و با استفاده از یک ترانسفورمر داخلی ولتاژی که دریافت کرده است را کاهش یا افزایش می دهد و پس از آن عملیات فیلترینگ را انجام می دهد. به این منابع تغذیه ترانس ایزوله هم گفته می‌شود و در برخی کاربردها و ولتاژ ورودی و خروجی آنها برابر هستند.
• منبع تغذیه کامپیوتر: منبع تغذیه کامپیوتر یک منبع تغذیه سوئیچینگ است که مهمترین کاری که انجام می دهد تبدیل ورودی ای سی به خروجی دی سی می باشد.  در هنگام خرید منابع تغذیه کامپیوتر دقت زیادی داشته باشید چرا که در سلامتی سیستم شما منبع تغذیه درجه اهمیت بالایی دارد.

آشنایی با اجزای داخلی منبع تغذیه

وقتی قرار است در مورد یک منبع تغذیه اطلاعات خودمان را تکمیل کنیم باید در مورد اجزای داخلی آن نیز مطالبی را یاد بگیریم. به همین دلیل در ادامه مهمترین اجزای داخلی یک منبعرا با هم بررسی می‌کنیم:

• در هر منبع تغذیه قطعه‌ای وجود دارد که از ورود و خروج فرکانسهای اضافی جلوگیری به عمل می آورد البته این جریانات به صورت کاملاً ناخواسته و اتفاقی در هنگام چرخش موتور های الکتریکی به وجود می آیند. به این قطعات Line Filter گفته می شود.
• یکی دیگر از قطعاتی که برای کنترل و تنظیم سطح ولتاژ ورودی و خروجی در منابع تغذیه مورد استفاده قرار می گیرد و اهمیت بسیار زیادی هم دارد، Input Capacitor نام دارد.
• از دیگر اجزای مهم داخلی یک منبعبدون شک باید به Power switching اشاره کنیم. این بخش در هنگام شروع به کار سیستم و یا پایان کار آن ولتاژ خروجی را کنترل می کند.
• از دیگر بخش های مهم منابع تغذیه ترانسفورمر است که برای تغییر سطح ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرد. وجود این قطعه در کامپیوترها اهمیت زیادی دارد چرا که آنها برای بخش های مختلف خودشان نیاز به خروجی های متفاوت دارند.
• Output Diodes یکی دیگر از قطعات داخلی منابع تغذیه است که اگر به نام آن دقت کنید متوجه می شوید که نوعی دیود است و وظیفه آن یکسو سازی جریان برق می باشد. البته این قطعه گاهی اوقات در شرایط ضروری جریان برق را قطع هم می نماید.
• قطعه‌ای هم در منابع تغذیه وجود دارد که هنگام روشن بودن سیستم کار ذخیره سازی انرژی را انجام می‌دهد و به آن Output Filter گفته می شود. این قطعه هنگام خاموش شدن سیستم انرژی ذخیره شده را به ترانزیستور ها انتقال می دهد.
• آخرین بخش از اجزای داخلی یک منبع تغذیه Heat Sink نام دارد و کاری که انجام می دهد به این شکل است که در زمان روشن بودن منبعنسبت به دفع گرمای حاصل شده از تبدیل انرژی به گرما اقدام می کند و مانع از بالا رفتن دمای منبع تغذیه و آسیب رسیدن به آن می شود.