مزود الطاقة
وحدة التغذية الكهربائية هي جهاز كهربائي يزود الأحمال الكهربائية بالطاقة . وظيفتها الأساسية هي تحويل التيار الكهربائي من مصدره إلى الجهد والتيار والتردد المناسبين لتشغيل الحمل . ولذلك ، تُسمى وحدات التغذية الكهربائية أحيانًا بمحولات الطاقة الكهربائية . بعض وحدات التغذية الكهربائية عبارة عن أجهزة مستقلة، بينما البعض الآخر مُدمج في الأجهزة التي تُغذيها. ومن أمثلة النوع الأخير وحدات التغذية الكهربائية الموجودة في أجهزة الكمبيوتر المكتبية والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية . تشمل وظائف وحدات التغذية الكهربائية الأخرى الحد من التيار المسحوب من الحمل إلى مستويات آمنة، وفصل التيار في حالة حدوث عطل كهربائي ، وتكييف الطاقة لمنع وصول التشويش الإلكتروني أو ارتفاعات الجهد المفاجئة على المدخل إلى الحمل، وتصحيح معامل القدرة ، وتخزين الطاقة لضمان استمرار تغذية الحمل في حالة انقطاع التيار الكهربائي مؤقتًا ( وحدة التغذية غير المنقطعة ).
تحتوي جميع وحدات التغذية الكهربائية على مدخل طاقة يستقبل الطاقة على شكل تيار كهربائي من مصدر، ومخرج طاقة واحد أو أكثر لتوصيل التيار إلى الحمل. قد يكون مصدر الطاقة من شبكة الكهرباء ، مثل مقبس كهربائي ، أو أجهزة تخزين الطاقة كالبطاريات أو خلايا الوقود ، أو المولدات ، أو محولات الطاقة الشمسية ، أو مصدر طاقة آخر. عادةً ما تكون مداخل ومخارج الطاقة عبارة عن دوائر كهربائية سلكية، مع أن بعض وحدات التغذية تستخدم نقل الطاقة لاسلكيًا لتشغيل أحمالها دون الحاجة إلى توصيلات سلكية. كما تحتوي بعض وحدات التغذية على أنواع أخرى من المداخل والمخارج، لأغراض مثل المراقبة والتحكم الخارجيين.
التصنيف العام
وظيفي
Power supplies are categorized in various ways, including by functional features. For example, a regulated power supply is one that maintains constant output voltage or current despite variations in load current or input voltage. Conversely, the output of an unregulated power supply can change significantly when its input voltage or load current changes. Adjustable power supplies allow the output voltage or current to be programmed by mechanical controls (e.g., knobs on the power supply front panel), or by means of a control input, or both. An adjustable regulated power supply is one that is both adjustable and regulated. An isolated power supply has a power output that is electrically independent of its power input; this is in contrast to other power supplies that share a common connection between power input and output.
Packaging
Power supplies are packaged in different ways and classified accordingly. A bench power supply is a stand-alone desktop unit used in applications such as circuit test and development. Open frame power supplies have only a partial mechanical enclosure, sometimes consisting of only a mounting base; these are typically built into machinery or other equipment. Rack mount power supplies are designed to be secured into standard electronic equipment racks. An integrated power supply is one that shares a common printed circuit board with its load. An external power supply, AC adapter or power brick, is a power supply located in the load's AC power cord that plugs into a wall outlet; a wall wart is an external supply integrated with the outlet plug itself. These are popular in consumer electronics because of their safety; the hazardous 120- or 240-volt main current is transformed down to a safer voltage before it enters the appliance body.
Power conversion method
يمكن تقسيم مصادر الطاقة بشكل عام إلى نوعين : خطية وتبديلية . تعالج محولات الطاقة الخطية الطاقة الداخلة مباشرةً، حيث تعمل جميع مكونات تحويل الطاقة الفعالة ضمن نطاقات تشغيلها الخطية. أما في محولات الطاقة التبديلية، فتُحوّل الطاقة الداخلة إلى نبضات تيار متردد أو تيار مستمر قبل المعالجة، وذلك بواسطة مكونات تعمل في الغالب في أوضاع غير خطية (مثل الترانزستورات التي تقضي معظم وقتها في حالة القطع أو التشبع). تُفقد الطاقة (تتحول إلى حرارة) عندما تعمل المكونات ضمن نطاقاتها الخطية، وبالتالي، عادةً ما تكون المحولات التبديلية أكثر كفاءة من المحولات الخطية لأن مكوناتها تقضي وقتًا أقل في نطاقات التشغيل الخطية.
غاية
يتم تصنيف مصادر الطاقة أحيانًا وفقًا للغرض المقصود منها، مثل "وحدة التيار المتردد إلى التيار المستمر الأمامية لتحيز الشبكة" أو "محول التيار المستمر إلى التيار المستمر لتنظيم نقطة الحمل (POL)".
الأنواع
مصادر الطاقة المستمرة
يعمل مصدر الطاقة من التيار المتردد إلى التيار المستمر على جهد دخل متردد ويولد جهد خرج مستمر. وبحسب متطلبات التطبيق، قد يحتوي جهد الخرج على كميات متفاوتة من مكونات تردد التيار المتردد، والمعروفة بجهد التموج ، والتي تتأثر بتردد جهد دخل التيار المتردد وبطريقة عمل مصدر الطاقة. يُطلق على مصدر الطاقة الذي يعمل بجهد دخل مستمر اسم محول التيار المستمر إلى التيار المستمر . يركز هذا القسم بشكل أساسي على محول التيار المتردد إلى التيار المستمر.
مصدر طاقة خطي
في وحدة التغذية الخطية، يمر جهد التيار المتردد الداخل أولاً عبر محول طاقة ، ثم يخضع لعمليتي التقويم والترشيح لإنتاج جهد تيار مستمر. يقلل الترشيح من مُركبة تردد التيار المتردد الموجودة في خرج المقوم. قد يكون الترشيح بسيطًا باستخدام مكثف واحد أو معقدًا باستخدام مرشح باي . يعتمد مستوى الترشيح المطلوب في وحدة التغذية على مدى تحمل الحمل الكهربائي للتموج. في بعض التطبيقات، يمكن تجاهل التموج تمامًا. على سبيل المثال، في بعض تطبيقات شحن البطاريات، قد تتكون وحدة التغذية من محول وثنائي فقط، مع وجود مقاومة عند الخرج للحد من تيار الشحن.
مزود طاقة ذو وضع تبديل
In a switched-mode power supply (SMPS), the AC mains input is directly rectified and then filtered to obtain a DC voltage. The resulting DC voltage is then switched on and off at a high frequency by electronic switching circuitry, thus producing an AC current that will pass through a high-frequency transformer or inductor. Switching occurs at a very high frequency (typically 10 kHz — 1 MHz), thereby enabling the use of transformers and filter capacitors that are much smaller, lighter, and less expensive than those found in linear power supplies operating at mains frequency. After the inductor or transformer secondary, the high frequency AC is rectified and filtered to produce the DC output voltage. If the SMPS uses an adequately insulated high-frequency transformer, the output will be electrically isolated from the mains; this feature is often essential for safety.
Switched-mode power supplies are usually regulated, and to keep the output voltage constant, the power supply employs a feedback controller that monitors current drawn by the load. The switching duty cycle increases as power output requirements increase.
SMPSs often include safety features such as current limiting or a crowbar circuit to help protect the device and the user from harm.[1] In the event that an abnormal high-current power draw is detected, the switched-mode supply can assume this is a direct short and will shut itself down before damage is done. PC power supplies often provide a power good signal to the motherboard; the absence of this signal prevents operation when abnormal supply voltages are present.
Some SMPSs have an absolute limit on their minimum current output.[2] They are only able to output above a certain power level and cannot function below that point. In a no-load condition the frequency of the power slicing circuit increases to great speed, causing the isolated transformer to act as a Tesla coil, causing damage due to the resulting very high voltage power spikes. Switched-mode supplies with protection circuits may briefly turn on but then shut down when no load has been detected. A very small low-power dummy load such as a ceramic power resistor or 10-watt light bulb can be attached to the supply to allow it to run with no primary load attached.
لطالما اتسمت وحدات التغذية الكهربائية ذات الوضع التبديل المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر بانخفاض معامل القدرة ، كما شكلت مصدراً رئيسياً للتداخل في خطوط الكهرباء (نتيجةً للتوافقيات والظواهر العابرة في خطوط الطاقة ). في وحدات التغذية الكهربائية البسيطة ذات الوضع التبديل، قد تشوه مرحلة الإدخال شكل موجة جهد الخط، مما قد يؤثر سلباً على الأحمال الأخرى (ويؤدي إلى انخفاض جودة الطاقة لمستهلكي الكهرباء الآخرين)، ويتسبب في ارتفاع غير ضروري في درجة حرارة الأسلاك ومعدات التوزيع. علاوة على ذلك، يتكبد المستهلكون فواتير كهرباء أعلى عند تشغيل أحمال ذات معامل قدرة منخفض. ولتجاوز هذه المشاكل، تقوم بعض وحدات التغذية الكهربائية ذات الوضع التبديل في أجهزة الكمبيوتر بتصحيح معامل القدرة، وقد تستخدم مرشحات إدخال أو مراحل تبديل إضافية لتقليل التداخل في خطوط الكهرباء.
مصدر طاقة سعوي (بدون محول)
يستخدم مصدر الطاقة السعوي (مصدر الطاقة بدون محول) مفاعلة المكثف لخفض جهد التيار الكهربائي الرئيسي إلى جهد تيار متردد أقل. عادةً، يتم بعد ذلك تقويم جهد التيار المتردد المخفض الناتج، وترشيحه، وتنظيمه لإنتاج جهد خرج تيار مستمر ثابت.
لا يتم عزل جهد الخرج عن التيار الكهربائي الرئيسي. وبالتالي، لتجنب تعريض الأفراد والمعدات لخطر الجهد العالي، يجب عزل أي شيء متصل بمصدر الطاقة بشكل موثوق.
يجب أن يتحمل مكثف خفض الجهد جهد الشبكة الكهربائية بالكامل، وأن يتمتع بسعة كافية لدعم أقصى تيار حمل عند جهد الخرج المقنن. وبناءً على هذه القيود مجتمعة، يقتصر الاستخدام العملي لهذا النوع من مصادر التغذية على التطبيقات منخفضة الطاقة.
منظم خطي
تتمثل وظيفة منظم الجهد الخطي في تحويل جهد التيار المستمر المتغير إلى جهد تيار مستمر ثابت، وغالبًا ما يكون محددًا، ومنخفضًا. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يوفر عادةً وظيفة تحديد التيار لحماية مصدر الطاقة والحمل من التيار الزائد (التيار المفرط الذي قد يكون مدمرًا).
يتطلب العديد من تطبيقات إمداد الطاقة جهد خرج ثابت، إلا أن الجهد الذي توفره مصادر الطاقة المختلفة يتغير بتغير مقاومة الحمل. علاوة على ذلك، عندما يكون مصدر الطاقة عبارة عن مصدر تيار مستمر غير منظم، فإن جهد خرجه يتغير أيضًا بتغير جهد الدخل. ولتجاوز هذه المشكلة، تستخدم بعض مصادر الطاقة منظم جهد خطي للحفاظ على جهد الخرج عند قيمة ثابتة، بغض النظر عن تقلبات جهد الدخل ومقاومة الحمل. كما يمكن لمنظمات الجهد الخطية تقليل مقدار التموج والضوضاء في جهد الخرج.
مزودات الطاقة الكهربائية للتيار المتردد
يستمد مصدر الطاقة المتردد عادةً الجهد من مقبس الحائط ( مصدر التيار الرئيسي ) ويستخدم محولًا لرفع أو خفض الجهد إلى الجهد المطلوب. وقد تتم عملية ترشيح أيضًا. في بعض الحالات، يكون جهد المصدر مساويًا لجهد الخرج؛ وهذا ما يُسمى محول العزل . بينما لا توفر محولات أخرى لمصدر الطاقة المتردد عزلًا عن التيار الرئيسي؛ وتُسمى هذه المحولات بالمحولات الذاتية ؛ ويُعرف المحول الذاتي ذو الخرج المتغير باسم " فارياك" . صُممت أنواع أخرى من مصادر الطاقة المترددة لتوفير تيار ثابت تقريبًا ، وقد يختلف جهد الخرج تبعًا لمقاومة الحمل. في حالة كون مصدر الطاقة تيارًا مستمرًا (مثل بطارية تخزين السيارة)، يمكن استخدام عاكس ومحول رافع للجهد لتحويله إلى طاقة مترددة. يمكن توفير الطاقة المترددة المحمولة بواسطة مولد كهربائي يعمل بمحرك ديزل أو بنزين (على سبيل المثال، في موقع بناء، أو سيارة، أو قارب، أو لتوليد طاقة احتياطية لخدمات الطوارئ) حيث يمر تياره إلى دائرة تنظيم الجهد لتوفير جهد ثابت عند الخرج. بعض أنواع تحويل الطاقة المترددة لا تستخدم محولًا. إذا كان جهد الخرج مساويًا لجهد الدخل، وكان الغرض الأساسي من الجهاز هو ترشيح التيار المتردد، يُطلق عليه مُنظِّم جهد . أما إذا صُمِّم الجهاز لتوفير طاقة احتياطية، فيُطلق عليه مُزوِّد طاقة غير منقطع . ويمكن تصميم دائرة كهربائية باستخدام مُضاعِف جهد لرفع جهد التيار المتردد مباشرةً؛ وكان هذا التطبيق سابقًا يُستخدم في مُستقبِل التيار المتردد/المستمر الذي يعمل بتقنية الصمامات المفرغة .
في الاستخدام الحديث، يمكن تقسيم مصادر الطاقة المترددة إلى أنظمة أحادية الطور وثلاثية الطور . كما يمكن استخدامها لتغيير التردد والجهد، وغالبًا ما يستخدمها المصنّعون للتحقق من ملاءمة منتجاتهم للاستخدام في بلدان أخرى. تُستخدم مصادر الطاقة المترددة بترددات 230 فولت و50 هرتز، أو 115 فولت و60 هرتز، أو حتى 400 هرتز لاختبار إلكترونيات الطيران.
محول التيار المتردد
محول التيار المتردد هو وحدة تزويد طاقة مدمجة في قابس التيار المتردد الرئيسي . يُعرف محول التيار المتردد أيضًا بأسماء أخرى مثل "محول التوصيل" أو "محول التوصيل"، أو بمصطلحات عامية مثل "محول الحائط". عادةً ما يحتوي محول التيار المتردد على مخرج واحد للتيار المتردد أو المستمر، يتم نقله عبر كابل ثابت إلى موصل، ولكن بعض المحولات تحتوي على مخارج متعددة قد يتم نقلها عبر كابل واحد أو أكثر. تتميز محولات التيار المتردد "العالمية" بموصلات إدخال قابلة للتبديل لتناسب مختلف فولتيات التيار المتردد الرئيسية.
قد تتكون محولات التيار المتردد من محول كهربائي سلبي فقط ؛ أما في حالة محولات التيار المستمر، فتتكون إما من محول كهربائي مزود بعدد قليل من الثنائيات والمكثفات، أو قد تستخدم دوائر تغذية طاقة تعمل بتقنية التبديل. تستهلك محولات التيار المتردد الطاقة (وتنتج مجالات كهربائية ومغناطيسية) حتى عند عدم توصيلها بأي حمل؛ ولهذا السبب تُعرف أحيانًا باسم "مصاصي الكهرباء"، ويمكن توصيلها بموزعات الطاقة لتسهيل تشغيلها وإيقافها.
مصدر طاقة قابل للبرمجة
وحدة تزويد الطاقة القابلة للبرمجة (PPS) هي وحدة تسمح بالتحكم عن بُعد في تشغيلها عبر مدخل تناظري أو واجهة رقمية مثل RS-232 أو GPIB . تشمل الخصائص التي يمكن التحكم بها الجهد والتيار، وفي حالة وحدات تزويد الطاقة ذات خرج التيار المتردد، التردد. تُستخدم هذه الوحدات في تطبيقات متنوعة، منها اختبار المعدات الآلية، ومراقبة نمو البلورات ، وتصنيع أشباه الموصلات، ومولدات الأشعة السينية.
تستخدم وحدات التزويد بالطاقة القابلة للبرمجة عادةً حاسوبًا دقيقًا مدمجًا للتحكم في تشغيلها ومراقبته. وقد تستخدم وحدات التزويد بالطاقة المزودة بواجهة حاسوبية بروتوكولات اتصال خاصة أو بروتوكولات قياسية ولغات تحكم بالأجهزة مثل SCPI .
توفر التطبيقات الأحدث أيضًا واجهات إيثرنت باستخدام بروتوكول TCP/IP أو UDP، أو وصلات SFP (وحدات التوصيل الصغيرة) التي تحمل بروتوكولات خاصة لتحقيق تحكم ومراقبة عاليي الإنتاجية وقابلين للتحديد. يُعد الإيثرنت اليوم الحل الأكثر انتشارًا، نظرًا لفعاليته من حيث التكلفة وسهولة دمجه مع منصات الاختبار الآلية. [ 3 ]
مصدر طاقة غير منقطع
يستمد جهاز تزويد الطاقة غير المنقطع (UPS) طاقته من مصدرين أو أكثر في آنٍ واحد. وعادةً ما يُغذى مباشرةً من التيار الكهربائي الرئيسي، مع شحن بطارية تخزين في الوقت نفسه. في حال انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي، تتولى البطارية المهمة بسرعة كافية لضمان استمرارية الخدمة وعدم انقطاعها. هذا التعريف مهم لأن نقل البيانات عالية السرعة وخدمات الاتصالات تتطلب استمرارية الخدمة. يستخدم بعض المصنّعين معيارًا شبه قياسي يبلغ 4 مللي ثانية. مع ذلك، في حالة البيانات عالية السرعة، حتى 4 مللي ثانية لا تكفي للانتقال من مصدر إلى آخر. يجب أن يتم الانتقال بطريقة "الفصل قبل التوصيل". يُشار إلى جهاز UPS الذي يفي بهذا الشرط باسم UPS حقيقي أو UPS هجين. يعتمد الوقت الذي يوفره جهاز UPS غالبًا على البطاريات وبالتزامن مع المولدات. يمكن أن يتراوح هذا الوقت من 5 إلى 15 دقيقة إلى ساعات أو حتى أيام. في العديد من أنظمة الكمبيوتر، يكفي وقت البطاريات فقط لمنح المشغلين الوقت الكافي لإيقاف تشغيل النظام بشكل منظم. قد تستخدم أنظمة الطاقة غير المنقطعة الأخرى محرك احتراق داخلي أو توربين لتوفير الطاقة أثناء انقطاع التيار الكهربائي، ويعتمد وقت تشغيل البطارية حينها على المدة التي يستغرقها المولد للعودة إلى العمل وأهمية المعدات التي يتم تزويدها بالطاقة. يُستخدم هذا النوع من الأنظمة في المستشفيات ومراكز البيانات ومراكز الاتصال ومواقع أبراج الاتصالات ومراكز الاتصالات المركزية.
مصدر طاقة عالي الجهد
مصدر الطاقة عالي الجهد هو مصدر يُخرج مئات أو آلاف الفولتات. يُستخدم موصل خرج خاص لمنع حدوث الشرارة الكهربائية ، وانهيار العزل، والتلامس البشري العرضي. تُستخدم موصلات المعيار الفيدرالي عادةً للتطبيقات التي تزيد عن 20 كيلوفولت، على الرغم من إمكانية استخدام أنواع أخرى من الموصلات (مثل موصل SHV ) عند الفولتيات المنخفضة. توفر بعض مصادر الطاقة عالية الجهد مدخلًا تناظريًا أو واجهة اتصال رقمية يمكن استخدامها للتحكم في جهد الخرج. تُستخدم مصادر الطاقة عالية الجهد بشكل شائع لتسريع ومعالجة حزم الإلكترونات والأيونات في معدات مثل مولدات الأشعة السينية ، والمجاهر الإلكترونية ، وأعمدة حزم الأيونات المركزة ، وفي مجموعة متنوعة من التطبيقات الأخرى، بما في ذلك الرحلان الكهربائي والإلكتروستاتيكا .
تُوجّه مصادر الطاقة عالية الجهد عادةً الجزء الأكبر من طاقة دخلها إلى عاكس طاقة ، والذي بدوره يُشغّل مُضاعِف جهد أو مُحوِّل جهد عالي ذي نسبة لفات عالية، أو كليهما (عادةً ما يكون مُحوِّلًا متبوعًا بمُضاعِف) لإنتاج جهد عالٍ. يُمرَّر الجهد العالي من مصدر الطاقة عبر موصل خاص، ويُطبَّق أيضًا على مُقسِّم جهد يُحوِّله إلى إشارة قياس جهد منخفض متوافقة مع دوائر الجهد المنخفض. تُستخدم إشارة القياس بواسطة مُتحكِّم ذي حلقة مغلقة يُنظِّم الجهد العالي من خلال التحكُّم في طاقة دخل العاكس، وقد تُنقل أيضًا خارج مصدر الطاقة للسماح لدوائر خارجية بمراقبة خرج الجهد العالي.
مزود طاقة ثنائي القطب
يعمل مصدر الطاقة ثنائي القطب في جميع أرباع المستوى الإحداثي للجهد/التيار ، مما يعني أنه يُولّد جهودًا وتيارات موجبة وسالبة حسب الحاجة للحفاظ على استقرار الجهد. [ 4 ] عندما يتم التحكم في خرجه بإشارة تناظرية منخفضة المستوى، فإنه يُصبح فعليًا مُضخِّمًا تشغيليًا منخفض النطاق الترددي ذو قدرة خرج عالية ونقاط عبور صفرية سلسة. يُستخدم هذا النوع من مصادر الطاقة عادةً لتشغيل الأجهزة المغناطيسية في التطبيقات العلمية.
مواصفة
تُحدد ملاءمة مصدر طاقة معين لتطبيق معين من خلال خصائص مختلفة لمصدر الطاقة، والتي تُدرج عادةً في مواصفات مصدر الطاقة . تشمل الخصائص الشائعة لمصدر الطاقة ما يلي:
- نوع جهد الإدخال (تيار متردد أو تيار مستمر) ونطاقه
- كفاءة تحويل الطاقة
- مقدار الجهد والتيار الذي يمكنه توفيره لحمله
- مدى استقرار جهد أو تيار الخرج في ظل ظروف الخط والحمل المتغيرة
- المدة التي يمكنها خلالها توفير الطاقة دون إعادة التزود بالوقود أو إعادة الشحن (ينطبق على مصادر الطاقة التي تستخدم مصادر طاقة محمولة).
- نطاقات درجات حرارة التشغيل والتخزين
- يكون الخرج من نوع الجهد الثابت أو نوع التيار الثابت
الاختصارات الشائعة الاستخدام في مواصفات مزودات الطاقة:
- حماية من قصر الدائرة الكهربائية (SCP)
- حماية من زيادة الطاقة (الحمل الزائد) - OPP
- حماية من التيار الزائد (OCP)
- الحماية من ارتفاع درجة الحرارة (OTP)
- حماية من الجهد الزائد (OVP)
- حماية من انخفاض الجهد (UVP)
- الجهد الثابت (CV)
- CC - التيار الثابت
- تصحيح معامل القدرة (PFC)
- THD - التشوه التوافقي الكلي
إدارة الحرارة
يميل مصدر الطاقة في النظام الكهربائي إلى توليد الحرارة. وكلما زادت كفاءة مصدر الطاقة، قلّت الحرارة المتولدة. توجد طرق عديدة للتحكم في حرارة وحدة تزويد الطاقة. وتنقسم أنواع التبريد عمومًا إلى فئتين: التبريد بالحمل الحراري والتبريد بالتوصيل . تشمل طرق التبريد بالحمل الحراري الشائعة لوحدات تزويد الطاقة الإلكترونية تدفق الهواء الطبيعي، أو تدفق الهواء القسري، أو تدفق سائل آخر فوق الوحدة. أما طرق التبريد بالتوصيل الشائعة فتشمل المشتتات الحرارية ، والصفائح الباردة، والمركبات الحرارية.
حماية من الحمل الزائد
غالبًا ما تحتوي مصادر الطاقة على حماية من قصر الدائرة أو الحمل الزائد الذي قد يُلحق الضرر بالمصدر أو يتسبب في نشوب حريق. وتُعدّ الصمامات الكهربائية وقواطع الدائرة من الآليات الشائعة الاستخدام للحماية من الحمل الزائد. [ 5 ]
يحتوي الفيوز على سلك قصير ينصهر عند مرور تيار كهربائي زائد. يؤدي ذلك إلى فصل مصدر الطاقة عن الحمل، ويتوقف الجهاز عن العمل حتى يتم تحديد سبب الحمل الزائد واستبدال الفيوز. تستخدم بعض مصادر الطاقة سلكًا رفيعًا جدًا ملحومًا في مكانه كفيوز. قد يتمكن المستخدم النهائي من استبدال الفيوزات في وحدات تزويد الطاقة، بينما قد يتطلب استبدالها في الأجهزة الاستهلاكية أدوات خاصة.
يحتوي قاطع الدائرة على عنصر يسخن وينحني، مما يؤدي إلى تشغيل زنبرك يفصل الدائرة. بمجرد أن يبرد العنصر، ويتم تحديد المشكلة، يمكن إعادة ضبط القاطع واستعادة التيار الكهربائي.
تستخدم بعض وحدات التغذية الكهربائية قاطعًا حراريًا مدمجًا في المحول بدلًا من المصهر. وتكمن ميزته في أنه يسمح لفترة وجيزة بسحب تيار أعلى من الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر. بعض هذه القواطع ذاتية إعادة الضبط، وبعضها الآخر للاستخدام لمرة واحدة فقط.
تحديد التيار
تستخدم بعض مصادر الطاقة تقنية تحديد التيار بدلاً من قطع التيار في حالة التحميل الزائد. يوجد نوعان من تحديد التيار: التحديد الإلكتروني وتحديد المعاوقة. يشيع استخدام النوع الأول في مصادر الطاقة المستخدمة في المختبرات، بينما يشيع استخدام النوع الثاني في مصادر الطاقة التي تقل قدرتها عن 3 واط.
يعمل محدد التيار العكسي على تقليل تيار الخرج إلى أقل بكثير من الحد الأقصى لتيار عدم وجود عطل.
التطبيقات
تُعدّ مصادر الطاقة عنصرًا أساسيًا في العديد من الأجهزة الإلكترونية، ولذلك تُستخدم في نطاق واسع من التطبيقات. هذه القائمة مجرد عينة صغيرة من تطبيقات مصادر الطاقة العديدة.
أجهزة الكمبيوتر
وحدة تزويد الطاقة الحديثة للحاسوب هي وحدة تزويد طاقة تعمل بتقنية التبديل، حيث تحول التيار المتردد من مصدر الطاقة الرئيسي إلى عدة فولتيات تيار مستمر. وقد حلت وحدات تزويد الطاقة بتقنية التبديل محل وحدات التزويد الخطية نظرًا لانخفاض تكلفتها ووزنها وكفاءتها وحجمها. كما أن تنوع فولتيات الخرج يؤدي إلى اختلاف كبير في متطلبات سحب التيار.
السيارات الكهربائية
Electric vehicles are those which rely on energy created through electricity generation. A power supply unit is part of the necessary design to convert high voltage vehicle battery power.
Welding
Arc welding uses electricity to join metals by melting them. The electricity is provided by a welding power supply, and can either be AC or DC. Arc welding requires high currents typically between 100 and 350 amperes. Some types of welding can use as few as 10 amperes, while some applications of spot welding employ currents as high as 60,000 amperes for an extremely short time. Welding power supplies consisted of transformers or engines driving generators; modern welding equipment uses semiconductors and may include microprocessor control.
Aircraft
Both commercial and military avionic systems require either a DC-DC or AC/DC power supply to convert energy into usable voltage. These may often operate at 400 Hz in the interest of weight savings.
Automation
This refers to conveyors, assembly lines, bar code readers, cameras, motors, pumps, semi-fabricated manufacturing and more.
Medical
These include ventilators, infusion pumps, surgical and dental instruments, imaging and beds.
See also
References
- ↑Quoting US patent #4937722, High efficiency direct coupled switched mode power supply: The power supply can also include crowbar circuit protecting it against damage by clamping the output to ground if it exceeds a particular voltage."High efficiency direct coupled switched mode power supply - US Patent 4937722 Description". Retrieved 2008-05-08.
{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archival service (link) - ↑Quoting US Patent #5402059: A problem can occur when loads on the output of a switching power supply become disconnected from the supply. When this occurs, the output current from the power supply becomes reduced (or eliminated if all loads become disconnected). If the output current becomes small enough, the output voltage of the power supply can reach the peak value of the secondary voltage of the transformer of the power supply. This occurs because with a very small output current, the inductor in the L-C low-pass filter does not drop much voltage (if any at all). The capacitor in the L-C low-pass filter therefore charges up to the peak voltage of the secondary of the transformer. This peak voltage is generally considerably higher than the average voltage of the secondary of the transformer. The higher voltage which occurs across the capacitor, and therefore also at the output of the power supply, can damage components within the power supply. The higher voltage can also damage any remaining electrical loads connected to the power supply."Switching power supply operating at little or no load - US Patent 5402059 Description". Retrieved 2008-05-08.
{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archival service (link) - ↑"A novel digital magnet power supply approach"(PDF). CERN Indico. Retrieved 23 September 2025.
- ↑"Bipolar Power Supplies Run The Voltage Gamut". Electronic Design. 2012-10-19. Retrieved 2018-07-26.
- ↑Malmstadt, Enke and Crouch, Electronics and Instrumentation for Scientists, The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc., 1981, ISBN 0-8053-6917-1, Chapter 3.
External links
- Power supplies