As fontes de energia são encontradas em computadores, câmeras IP, sistemas de controle de acesso, pagers IP e interfones. É uma das partes mais subestimadas de um sistema de computador. Uma fonte de alimentação é um equipamento usado para converter a energia de uma tomada elétrica em energia que pode ser usada em várias partes de um dispositivo elétrico.
Cada fonte de alimentação deve suportar a carga conectada a ela. Dependendo do projeto, uma fonte de alimentação pode extrair energia de muitas fontes diferentes, incluindo sistemas de transmissão de energia, sistemas eletromecânicos, como geradores e inversores, inversores solares, dispositivos de armazenamento de energia, como baterias e células de combustível, ou outras fontes de energia.
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O que é uma fonte de alimentação?
Uma fonte de alimentação (PSU) é um dispositivo que converte a energia da rede elétrica em energia que pode ser usada por um dispositivo como um computador. Uma fonte de energia converte corrente alternada (AC) em corrente contínua (DC), fornece um nível constante de tensão de saída e regula ou mantém a tensão de saída sob várias condições de carga.
Na verdade, não “alimenta” a energia, mas sim converte ou modifica para uso em um dispositivo eletrônico. Por exemplo, uma fonte de alimentação de computador converte 120 VCA em uma baixa tensão de 5 VCC ou 12 VCC.
A fonte de alimentação (PSU) também deve regular a tensão de saída para que ela não flutue mais do que alguns por cento. Também geralmente contém um interruptor de limite de corrente que dispara (como um fusível) quando for detectada corrente de carga excessiva. Isso ajuda a proteger o carregador contra danos.
Partes de uma fonte de alimentação
A fonte de alimentação consiste em quatro partes principais.
- Transformador: Ajuste a tensão CA para um valor adequado para a fonte de alimentação.
- Retificador: Converte o sinal AC para ser sempre positivo (DC).
- Filtro: Suprime irregularidades de sinal.
- Regulador: Ajusta a tensão de saída DC para manter o nível desejado (12VDC). Mantém a tensão constante, apesar das mudanças na carga.
Classificação das fontes de alimentação e seus diferentes tipos
Aqui iremos discutir os diferentes tipos de fontes de alimentação que existem no mercado mundial.
1. Fonte de alimentação CA variável
Usando um transformador permite gerar várias tensões alternadas. Um transformador pode ter vários enrolamentos ou derivações. Nesse caso, o dispositivo usa interruptores para selecionar diferentes níveis de tensão.
Um transformador de potência ajustável (autotransformador ajustável) também pode ser usado para variar a tensão suavemente. Algumas fontes de alimentação variável AC incluem medidores para controlar a tensão, corrente e / ou potência.
2. Fonte de alimentação linear não regulamentada
As fontes de alimentação não regulamentadas contêm um transformador abaixador, retificador, capacitor de filtro e resistência do ar. Devido à sua simplicidade, este tipo de fonte comida é a mais barata e confiável para pequenas necessidades de energia.
A principal desvantagem é que a tensão de saída não é constante; varia com a tensão de entrada e a corrente de carga, e a ondulação não é adequada para aplicações eletrônicas. Ondulação pode ser reduzida substituindo o capacitor do filtro por um filtro LC (capacitor indutivo), mas o custo aumenta.
Transformador de entrada
O transformador de entrada usado para converter a tensão de linha de entrada no nível de potência necessário. Também isola o circuito de saída da rede elétrica. Aqui, um transformador abaixador é usado.
Retificador
Um retificador é usado para converter o sinal de entrada de CA para CC. Existem diferentes tipos de retificadores, retificador de meia onda e retificador de onda completa.
Capacitor de filtro
A corrente contínua pulsada do retificador é introduzido em um condensador supressão de interferências. Elimine pulsações indesejadas de corrente contínua pulsada.
Resistência de drenagem
Resistência ao sangramento também é chamado de resistência à perda de energia. Conecta-se a capacitores de filtro para dissipar a carga acumulada e não perturbar a energia.
3. Fontes de alimentação programáveis
Este tipo de fonte de alimentação permite o controle remoto através de uma entrada analógica ou interfaces digitais como GPIB ou RS232. As características controladas desta fonte de alimentação são corrente, voltagem e frequência.
Este tipo de fontes de alimentação são usados em várias aplicaçõescomo fabricação de semicondutores, geradores de raios-X, monitoramento de crescimento de cristal e teste automatizado de dispositivos.
Normalmente, esses tipos de fontes de alimentação usar um grande microcomputador para regular e controlar o funcionamento da fonte de alimentação. Uma fonte de alimentação de interface de computador usa protocolos de comunicação padrão (ou proprietários) e linguagens de controle de instrumento, como SCPI (Comandos padrão para instrumentos programáveis).
4. Fonte de alimentação do computador
A fonte de alimentação de um computador é a parte de um dispositivo que converte energia elétrica de uma tomada elétrica em energia útil para várias partes do computador. Converte corrente alternada em corrente contínua.
Também controla o superaquecimento Ajustando a tensão, que pode ser comutada manualmente ou automaticamente dependendo da fonte de alimentação. Uma fonte de alimentação ou conversor de energia também são chamados de conversores ou fontes de alimentação.
Em um computador, os componentes internos, como gabinete, placas-mãe e fontes de alimentação, vêm em diferentes configurações e tamanhos, chamados de fator de forma. Esses três componentes devem ser dimensionados adequadamente para funcionarem bem juntos.
5. Fontes de alimentação lineares ajustáveis
Fontes de alimentação lineares ajustáveis são iguais às fontes de alimentação linear não reguladoexceto que um regulador de 3 pinos é usado em vez de um resistor de ar. O objetivo principal desta fonte de alimentação é fornecer o nível de tensão contínua exigido pela carga.
A fonte de alimentação DC usa a fonte de alimentação AC como entrada. Os diferentes aplicativos requerem diferentes níveis de tensão atribuição, mas as fontes de alimentação DC fornecem tensão de saída precisa.
Essa tensão é controlada por circuitos eletrônicos para fornecer uma tensão de saída constante em uma ampla gama de cargas de saída.
Caracteristicas
As principais características desta fonte alimentação são as seguintes.
- A eficiência desta fonte de alimentação está entre 20 e 25%.
- Os materiais magnéticos usados nesta fonte de alimentação são CRGO ou núcleo Stalloy.
- É mais confiável, menos complicado e volumoso.
- Oferece um tempo de resposta mais rápido.
As principais vantagens das fontes de alimentação lineares são confiabilidade, simplicidade, baixo custo e baixo ruído. No entanto, além dessas vantagens, também existem algumas desvantagens.
Eles são mais adequados para várias aplicações com baixo consumo de energia, mas quando alta potência é necessária, as desvantagens tornam-se mais significativas.
As desvantagens dessas fontes de alimentação são de alta perda de calor, tamanho e baixa eficiência. Ao usar fontes de alimentação lineares em aplicações de alta potência, grandes componentes são necessários para acioná-las.
Filtro
Depois de retificar um sinal AC, é necessário suavizar a corrente continue para eliminar flutuações de tensão. Capacitores grandes são freqüentemente usados para isso.
Regulador de voltagem
Um regulador linear consiste em um dispositivo ativo (BJT ou MOSFET) com uma largura de banda (serial ou shunt) controlada por um amplificador diferencial de alto ganho.
Compare a tensão de saída com uma tensão de referência precisa e ajusta o dispositivo passa-banda para produzir uma tensão de saída constante. Existem dois tipos básicos de fontes de alimentação lineares.
Regulador série
Este é o regulador mais comum usado em fontes de alimentação lineares. Como o nome sugere, o circuito inclui um componente conectado serial e sua resistência é variada pela eletrônica do regulador para fornecer a tensão de saída correta para a corrente que está sendo consumida.
Regulador shunt
O regulador shunt é menos usado como o elemento principal em um regulador de tensão. Nele, um elemento variável é colocado na carga. Há um resistor de fonte colocado em série com a entrada e o regulador shunt é variado para garantir que a tensão ao longo da carga permanece constante.
6. Fonte de alimentação comutada (SMPS)
O SMPS tem um retificador, um capacitor de filtro, um transistor em série, um regulador e um transformador, mas é mais complexo do que as outras fontes de alimentação que comentamos.
O diagrama acima é um diagrama de blocos simples. A tensão alternada é retificada para uma tensão contínua não regulada por meio de um transistor de reatância e um regulador. Esta tensão contínua é dividido em uma tensão direta de alta frequência, permitindo que um transformador e uma fonte de alimentação muito menores sejam usados.
A desvantagem desse tipo de fonte de alimentação é que todos os transformadores devem ser personalizados e a complexidade da fonte de alimentação não é adequado para aplicações de baixa potência ou baixa corrente.
7. Fonte de alimentação ininterrupta (UPS)
Um inversor é uma fonte de energia em espera que fornece tempo suficiente para um sistema desligar normalmente ou para um gerador em espera funcionar no caso de queda de energia ou sobrecarga.
Um UPS geralmente é composto por uma bateria e circuitos detecção e condicionamento de energia.
8. Fonte de alimentação DC
Uma fonte de alimentação DC é uma fonte de alimentação que fornece uma tensão DC constante para sua carga. Dependendo do tempo, uma fonte de alimentação DC pode ser fornecido de uma rede DC ou de uma rede CA, como uma fonte de alimentação de rede.
Falamos sobre diferentes tipos de fontes de alimentação, como fontes de alimentação lineares, comutação de fontes de alimentação e fontes de alimentação ininterrupta.
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