منبع تغذیه آزمایشگاهی (POWER Supply of laboratory) چیست

یکی از لوازم ضروری برای استفاده در آزمایشگاه الکترونیک و برق برای راه‎ اندازی مدار الکترونیکی منبع تغذیه آزمایشگاهی می‎باشد. از منابع تغذیه آزمایشگاهی برای تأمین انرژی الکتریکی DC و AC به صورت کنترل شده و از پیش تعیین شده استفاده می‎شود. در هنگام خرید منبع تغذیه متغیر آزمایشگاهی علاوه بر قیمت !!! باید به ویژگی‎ها‎یی از قبیل حداکثر جریان و ولتاژ خروجی، شکل موج خروجی و در عین حال پایداری مشخصات و عدم اعوجاج خروجی دقت کرد.

منبع تغذیه چیست

منبع تغذیه در تعریف کلی به عنوان مبدل برق شناخته می شود دلیل این نام گذاری تبدیل جریان الکتریکی در منبع به ولتاژ ، جریان و فرکانس برای تغذیه بار است. منابع تغذیه به صورت مستقل ویا مدار داخل تجهیرات الکتریکی گنجانده می شوند و وظیفه تامین بار مورد نیاز تجهیز را برعهده میگیرند.

منابع تغذیه به روش های مختلفی از جمله ویژگی های عملکردی دستگاه دسته بندی می شوند. به عنوان مثال، منبع تغذیه ثابت رگوله شده منبعی است که ولتاژ یا جریان خروجی را با وجود تغییرات در جریان بار یا ولتاژ ورودی ثابت نگه می دارد. منابع تغذیه متغیر قابل تنظیم به ولتاژ یا جریان خروجی اجازه می دهد تا توسط کنترلر های مکانیکی مثلاً ولوم های موجود بر روی پانل جلویی دستگاه و یا با استفاده از ورودی کنترلی یا هر دو، برنامه ریزی شوند.

در تست های آزمایشگاهی و مهندسی برق و الکترونیک همیشه نیاز به وجود منبع تغذیه و همچنین پاورآنالایزر احساس می شود تا مهندسین بتوانند توسط آن ولتاژ و جریان مورد نیاز مدارهای الکتریکی و الکترونیکی را تامین و با تغییر این پارامتر ها مدار خود را تست نمایند.

منبع تغذیه مورد نیاز در چنین محیط هایی، همان منابع تغذیه DC متغیر قابل تنظیم رومیزی با استفاده از برق شهری هستند که قابلیت تنظیم پارامتر های منبع تغذیه مانند ولتاژ و جریان را دارا می باشند. همان طور که قبلا گفته شد به این منابع، منبع تغذیه متغیر DC آزمایشگاهی گفته می شود. این منابع در تمامی محیط های آزمایشگاهی و تعمیرگاه های تجهیزات الکترونیک و الکتریکی استفاده می شوند. برای مثال یک تعمیرکار تلفن همراه به صورت مداوم از این منبع برای تست و روشن کردن و عیب بابی مدار موبایل استفاده می کند.

اصول عملکرد منبع تغذیه آزمایشگاهی

خروجی‎ها‎ی متغیر منبع تغذیه آزمایشگاهی علاوه بر آنکه باید بتوانند ولتاژ خروجی را تنظیم نمایند، باید قابلیت جریان خروجی را نیز داشته باشند. تنظیم ولتاژ خروجی به منظور استفاده از منبع ولتاژ تثبیت شده و قابلیت محدود کردن جریان خروجی صورت می‎گیرد به این شکل که با قرار دادن منبع تغذیه در حالت ولتاژ ماکزیمم و محدود کردن جریان خروجی، می‎توان از آن به عنوان منبع جریان استفاده نمود.

از آنجا که خروجی منبع تغذیه تراکینگ آزمایشگاهی گاهی ممکن است در حالت جریان بالا مورد استفاده قرار گیرد، لذا نمی‎توان از ترانسفورماتور دو سر، با در نظر گرفتن ولتاژ ماکزیمم منبع تغذیه استفاده نمود. برای مثال برای ساخت یک منبع تغذیه صفر تا ۴۰ ولت، باید ترانسفورماتور ۴۵ ولت به کار برد زیرا استفاده از منبع تغذیه در ولتاژ‎ها‎ی پائین و جریان بالا، تلفات ترانزیستورهای قدرت را افزایش می‎دهد که این امر موجب صدمه دیدن آنها می‎شود.

نمایشگر دقیق ولتاژ و جریان خروجی یکی از قابلیت‎های دیگری است که در طراحی منبع تغذیه سوئچینگ و تراکینگ باید مورد توجه متخصصین قرار گیرد. همچنین باید هنگام محدود شدن جریان خروجی، به کاربر اطلاع داده شود که این کار معمولاً توسط یک نمایشگر LED صورت می‎گیرد.

توجه به میزان توانائی تولید ولتاژهای ثابت نیز در طراحی منبع تغذیه الزامی است. این ولتاژها عموماً در مدارهای کوچک با جریان پائین بکار می‎روند لذا حداکثر جریان خروجی آنها می‎تواند یک آمپر تلقی شود.

با کمک موازی کردن خروجی‏ های منبع تغذیه دوبل و یا موازی کردن دو منبع تغذیه مشابه می‎توان به ولتاژها و جریانهای بالاتر دست پیدا کرد. برای مثال می‎توان با سری کردن دو منبع تغذیه صفر تا ۴۰ ولت با حداکثر جریان خروجی ۳ آمپر، ولتاژ خروجی صفر تا ۸۰ ولت با حداکثر جریان ۳ آمپر و با موازی کردن آنها ولتاژ خروجی صفر تا ۴۰ ولت با حداکثر جریان ۶ آمپر را ایجاد کرد.

درمنبع تغذیه چه نکاتی مطرح می شود

مهم‎ترین مشخصه یک منبع تغذیه آزمایشگاهی، تثبیت ولتاژ خروجی آن است. آی سی LM723 به منظور تثبیت ولتاژ منبع تغذیه طراحی می شود و در واقع تثبیت کننده ولتاژ خروجی می‎باشد.

در قسمت نمایشگر، باید ولتاژ خروجی و مقادیر جریان منبع تغذیه اندازه گیری و برای میکروکنترلر PIC ارسال شوند.

ترانسفورماتور استفاده شده در منبع تغذیه آزمایشگاهی ، باید دارای خروجی‎های مختلف ۰ و ۷ و ۱۵ و ۲۴ و ۳۷ ولت ۴ آمپرباشد که بر حسب نیاز، هر یک از این ولتاژها به مدار یکسوکننده متصل ‎شوند.

در صورتی که از مقاومت ۲۲/۰ اهمی و ترمینال‎ها‎ی خروجی برای نمونه برداری استفاده شود، باید ترمینال مثبت خروجی منبع تغذیه مبنا قرار داده شود.

در نمونه برداری جریان باید از تقویت کننده عملیاتی در حالت غیرمعکوس و با بهره‎ای در حدود ۵/۴ استفاده شود چرا که ولتاژ دو سر مقاومت ۲۲/۰ اهمی حدوداً ۵/۴ برابر کوچکتر از جریان خروجی منبع تغذیه می‎باشد

توصیه راجع به منبع تغذیه آزمایشگاهی

همیشه در هنگام اتصال دستگاه به لوازم الکتریکی، اول ولتاژ مصرفی مصرف کننده را بررسی کنید و قبل از اتصال حتما ولوم دستگاه را در کمترین مقدار خود قرار دهید و بعد از اتصال، اختلاف پتانسیل را به سطح دلخواه برسانید.

موارد مهم در انتخاب یک منبع تغذیه

• نوع (دیجیتال، آنالوگ)
• بازه خروجی ولتاژ
• دارا بودن ولوم کنترل ولتاژ با تفکیک پذیری کم و زیاد
• قابلیت حفاظت در برابر اتصال کوتاه
• دارا بودن ولوم محدود کننده جریان
• قابلیت جریان دهی در حالت محدود شده و اتصال کوتاه
• دارا بودن فن قوی جهت تنظیم دمای منبع در کاربرد های طولانی
• قابلیت استفاده برای تمامی کاربرد هایی که نیاز به ولتاژ مستقیم DC دارند
• قابلیت برنامه ریزی
• بدنه فلزی برای دفع بهتر حرارت
• قابلیت هشدار دیداری و شنیداری جریان بیش از حد