แหล่งจ่ายไฟที่ตั้งโปรแกรมได้เชิงเส้นทำงานอย่างไร หลักการออกแบบคืออะไร?
พาวเวอร์ซัพพลายแบบตั้งโปรแกรมได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการทดสอบและการวัดผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลาย และกำลังขยายไปสู่อุตสาหกรรมอื่นๆ ด้วยเช่นกัน แหล่งจ่ายไฟที่ตั้งโปรแกรมได้ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าแบบดั้งเดิม ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณภาพและระบบอัตโนมัติของผลิตภัณฑ์การชุบโลหะได้อย่างมาก ลดรายจ่าย. นอกจากนี้ เนื่องจากอุปกรณ์จ่ายไฟที่ตั้งโปรแกรมได้มีประสิทธิภาพสูง การใช้พลังงานในอุตสาหกรรมดั้งเดิมจำนวนมากจึงลดลงได้อย่างมาก
ต่อไป เราจะอธิบายวิธีการทำงานของแหล่งจ่ายไฟที่ตั้งโปรแกรมได้เชิงเส้น
รูปแบบการออกแบบพื้นฐานของแหล่งจ่ายไฟประกอบด้วยวงจรเรียงกระแสและอุปกรณ์โหลดและส่วนประกอบควบคุมที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม
แผนภาพวงจรอย่างง่ายของแหล่งจ่ายไฟแบบเรียงกระแส ประกอบด้วยพรีเรกูเลเตอร์ (เป็นตัวตัดวงจร) สำหรับการควบคุมเฟสและองค์ประกอบอนุกรมอิมพีแดนซ์แปรผัน พรีเรกูเลเตอร์ที่ควบคุมด้วยเฟสจะลดการกระจายพลังงานให้เหลือน้อยที่สุดโดยรักษาค่าดร็อปเอาต์ที่ต่ำให้คงที่ในองค์ประกอบต่างๆ ของซีรีส์ วงจรควบคุมป้อนกลับตรวจสอบเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่องและปรับอิมพีแดนซ์อนุกรมเพื่อให้แรงดันเอาต์พุตต่อเนื่องคงที่
อุปกรณ์ต้านทานตัวแปรแบบอนุกรมในแหล่งจ่ายไฟจริงประกอบด้วยทรานซิสเตอร์กำลังหนึ่งตัวหรือมากกว่าที่ทำงานในโหมดเชิงเส้น ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟที่ใช้วงจรเรียงกระแสชนิดนี้จึงมักเรียกว่าแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นมีข้อดีหลายประการ ด้วยความเสถียรสูงและสัญญาณรบกวนต่ำ จึงเป็นโซลูชันด้านพลังงานที่ง่ายและมีประสิทธิภาพมากที่สุดในแผนก R&D
แหล่งจ่ายไฟเป็นแหล่งจ่ายไฟแบบดูอัลเรนจ์ที่สามารถมีแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเมื่อกระแสไฟต่ำลง และกระแสไฟที่สูงขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำลง ด้วยแหล่งจ่ายไฟแบบช่วงเดียวทั่วไป กำลังเอาต์พุตจะอยู่ที่ระดับสูงสุดก็ต่อเมื่อเอาต์พุตทั้งแรงดันและกระแสอยู่ที่ระดับสูงสุดเท่านั้น แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นที่มีสองส่วนสามารถให้กำลังเอาต์พุตสูงสุดโดยที่ทั้งสองส่วนมีเอาต์พุตแรงดันและกระแสสูงสุด เมื่อใช้แหล่งจ่ายไฟแบบช่วงคู่ จะมีการแตะตรงกลางของสายเคเบิลรองจากหม้อแปลงหลัก ใกล้กับปลั๊กขั้วต่อ สวิตช์ด้านหน้าของพรีเรกูเลเตอร์สามารถสลับโดยตรงระหว่างเอาต์พุตทั้งสองนี้ และเอาต์พุตด้านหลังถูกกำหนดไว้แล้ว โหมดไฟฟ้าแรงสูง กระแสต่ำ หรือโหมดแรงดันกระแสต่ำ-สูง เทคนิคนี้มีประสิทธิภาพมากในการลดการใช้พลังงานของอุปกรณ์อนุกรม
ในแง่ของประสิทธิภาพ พาวเวอร์ซัพพลายเชิงเส้นมีลักษณะของแหล่งที่มาและโหลดที่ยอดเยี่ยม และสามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงของกริดและโหลด ดังนั้น การควบคุมสาย การควบคุมโหลด และเวลาในการกู้คืนการเปลี่ยนแปลงจึงดีกว่าแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งส่วนใหญ่ พาวเวอร์ซัพพลายเชิงเส้นมีข้อได้เปรียบอื่นๆ อีกมากมาย เช่น การกระเพื่อมและสัญญาณรบกวนต่ำมาก ความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบ และความน่าเชื่อถือสูง
ในแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นที่ตั้งโปรแกรมได้ วงจรควบคุมแบบดิจิทัลจะควบคุมระดับการควบคุมเอาต์พุตของ DAC เพื่อควบคุมค่าแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งโปรแกรมไว้ของแหล่งจ่ายไฟโดยตรง เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟจะส่งแรงดันไปยังวงจรควบคุมพร้อมกันเพื่อระบุว่ามีแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการ หลังจากที่วงจรควบคุมได้รับข้อมูลแรงดันไฟฟ้าจากขั้วต่อเอาต์พุต วงจรควบคุมจะส่งข้อมูลไปยังจอแสดงผล ในทำนองเดียวกัน วงจรควบคุมยังแจ้งให้อุปกรณ์อื่นๆ ทราบถึงสถานะอินพุตและเอาต์พุตของหน่วยจ่ายไฟผ่านอินเทอร์เฟซพีซี เช่น GPIB, RS-232, USB หรือ LAN อินเทอร์เฟซพีซีเหล่านี้ต่อสายดินโดยตรงและมีการใช้การแยกออปโตระหว่างวงจรควบคุมและแหล่งจ่ายไฟ
พาวเวอร์ซัพพลาย Linear DC มีความซับซ้อนมากในการออกแบบและทำงานได้ดีมาก อย่างไรก็ตาม ปัญหาหลักคือประสิทธิภาพที่ค่อนข้างต่ำ ที่กำลังขับเต็มที่ ประสิทธิภาพมักจะไม่ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ หากตั้งค่าแรงดันเอาต์พุตให้ต่ำลง ประสิทธิภาพจะลดลงอีก เมื่อกำลังเพิ่มขึ้น ปริมาตรและน้ำหนักก็เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนด้วย ดังนั้น พาวเวอร์ซัพพลายแบบสวิตช์จึงมักใช้ในพาวเวอร์ซัพพลายประสิทธิภาพสูง
