منبع تغذیه آزمایشگاهی چیست

منبع تغذیه آزمایشگاهی چیست ؟

یکی از لوازم ضروری برای استفاده در آزمایشگاه الکترونیک صنعتی و راه‎اندازی مدار الکترونیک، منبع تغذیه آزمایشگاهی می‎ باشد. از منبع تغذیه آزمایشگاهی برای تأمین انرژی الکتریکی استفاده می‎ شود. برای انتخاب منبع تغذیه آزمایشگاهی باید به ویژگی‎ ها‎یی از قبیل ولتاژ خروجی، حداکثر جریان خروجی، شکل موج خروجی و در عین حال پایداری مشخصات خروجی دقت کرد.

برای خرید منبع تغذیه آزمایشگاهی به لینک های زیر مراجعه کنید :

اگرچه مجموعه‌ی وسیعی از لوازم و ادوات الکترونیکی از جمله باتری‎ ها‎ی سربی ـ اسیدی، نیکل، هیدرید فلز وجود دارند که می‎ توانند انرژی الکتریکی را ایجاد نمایند، اما دستگاه منبع تغذیه آزمایشگاهی علاوه بر این ویژگی قابلیت تثبیت انرژی بدست آمده را نیز دارا می باشد.

کنترل جریان و ولتاژ منبع تغذیه آزمایشگاهی 

منبع تغذیه آزمایشگاهی ساده دارای دو صفحه و دو نمایشگر است. یک کلید حد ولتاژ و دیگری محدوده جریان را تنظیم می کند.

منبع تغذیه آزمایشگاهی دارای دو حالت است. منبع تغذیه آزمایشگاهی همیشه در یکی از دو حالت کار می کند. حالت اول حالت ولتاژ ثابت (CV) است. در این حالت ، ولتاژ تنظیم شده را تأمین می کند. حالت دوم حالت جریان ثابت است ، در این حالت منبع تغذیه ولتاژ تنظیم شده را تأمین می کند.

در کدام حالت منبع تغذیه آزمایشگاهی کار می کند توسط محدودیت های تعیین شده تعیین می شود. منبع تغذیه آزمایشگاهی بالاترین ولتاژ ممکن را تأمین می کند تا زمانی که در یکی از حد مجاز باشد. در زیر دو نمونه آورده شده است:

منبع تغذیه آزمایشگاهی اتصال کوتاه است. منبع تغذیه آزمایشگاهی در حالت CC کار می کند و ولتاژ آن به اندازه 0 ولت است.	هیچ چیزی به منبع تغذیه آزمایشگاهی متصل نیست ، بنابراین هیچ نیرویی نمی تواند جریان یابد. منبع تغذیه آزمایشگاهی در حالت CV کار می کند.

در کار های آزمایشگاهی و مهندسی برق و الکترونیک همیشه نیاز به وجود منبع تغذیه احساس می شود تا مهندسین بتوانند توسط آن تغذیه مدارات الکتریکی و الکترونیکی را تامین و با تغییر پارامتر های منابع تغذیه مدارات خود را تست نمایند. منبع تغذیه مورد نیاز در چنین محیط هایی ، همان منبع تغذیه DC با استفاده از برق شهر است که قابلیت تغییر پارامتر های منبع تغذیه مانند ولتاژ و جریان را دارا می باشد. به این منابع، منبع تغذیه DC متغیر گفته می شود. از این منابع در تمامی محیط های آزمایشگاهی و تعمیراتی استفاده می شود. برای مثال یک تعمیر کار موبایل به صورت مداوم از این منابع برای تست و روشن کردن مدارات موبایل استفاده می کند .

اصول عملکرد منابع تغذیه آزمایشگاهی

خروجی ‎ها‎ی 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 می‎ گیرد 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 کرد.
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 آزمایشگاهی 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 می ‎شود.
نمایشگر دقیق ولتاژ و جریان خروجی یکی از قابلیت‎ های 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 می‎ روند لذا حداکثر جریان خروجی آنها می‎ تواند 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 جریان های 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.

منبع تغذیه آزمایشگاهی سوئیچینگ یا منبع تغذیه آزمایشگاهی خطی

تقریباً دو نوع منبع تغذیه آزمایشگاهی وجود دارد. منبع تغذیه آزمایشگاهی با یک خروجی خطی و یا با یک خروجی سوئیچینگ. جدول زیر مزایا و معایب هر دو نوع است:

به هنگام انتخاب منبع تغذیه آزمایشگاهی نکته آخر بسیار مهم است. منابع تغذیه سوئیچینگ همیشه از عهده بارهای القایی مانند موتور یا سیم پیچ ها برنمی آیند.

همچنین باید به دنبال منبع تغذیه آزمایشگاهی خطی با موتور باشید. منبع تغذیه آزمایشگاهی می تواند انرژی بار را تأمین کند و برعکس نیست. وقتی موتور کند می شود ، مانند یک دینام کار می کند و انرژی تولید می کند. وقتی منبع تغذیه آزمایشگاهی به موتوری که به عنوان دینام کار می کند متصل شود ، انرژی تولید شده وارد منبع تغذیه آزمایشگاهی می شود. یک احتمال خوب وجود دارد که منبع تغذیه آزمایشگاهی از این دوام نیاورد.

چند نکته در طراحی منبع تغذیه آزمایشگاهی

• مهم ‎ترین 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 می‎ باشد.
• 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 خروجی‎ های مختلف ۰ و ۷ و ۱۵ و ۲۴ و ۳۷ ولت ۴ آمپر باشد که بر حسب نیاز، هر یک از این ولتاژها به مدار یکسوکننده متصل ‎شوند.
• در صورتی که از مقاومت ۲۲/۰ اهمی و ترمینال‎ ها‎ی 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 زمان خرید 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