Sirkuit Catu Daya

Ada tiga jenis catu daya utama:tidak diatur (juga disebut kekuatan kasar ), teratur linier , dan beralih . Jenis keempat dari rangkaian catu daya yang disebut teratur riak , adalah gabungan antara desain "brute force" dan "switching", dan memiliki subbagian tersendiri.

Tidak diatur

Catu daya yang tidak diatur adalah jenis yang paling sederhana, terdiri dari transformator , penyearah , dan filter lolos rendah . Catu daya ini biasanya menunjukkan banyak tegangan riak (yaitu ketidakstabilan yang bervariasi dengan cepat) dan "gangguan" AC lainnya yang ditumpangkan pada daya DC. Jika tegangan input bervariasi, tegangan output akan bervariasi dengan jumlah yang proporsional. Keuntungan dari pasokan yang tidak diatur adalah murah, sederhana, dan efisien.

Teregulasi linier

Catu daya yang diatur linier hanyalah catu daya "brute force" (tidak diatur) yang diikuti oleh rangkaian transistor yang beroperasi dalam mode "aktif", atau "linier", oleh karena itu dinamakan linier pengatur. (Jelas dalam retrospeksi, bukan?) Regulator linier tipikal dirancang untuk menghasilkan tegangan tetap untuk berbagai tegangan input, dan itu hanya menjatuhkan tegangan input berlebih untuk memungkinkan tegangan output maksimum ke beban. Penurunan tegangan berlebih ini menghasilkan disipasi daya yang signifikan dalam bentuk panas. Jika tegangan input terlalu rendah, rangkaian transistor akan kehilangan regulasi, yang berarti akan gagal menjaga tegangan tetap stabil. Itu hanya bisa menjatuhkan tegangan berlebih, tidak menebus kekurangan tegangan dari bagian brute force dari rangkaian. Oleh karena itu, Anda harus menjaga tegangan input minimal 1 hingga 3 volt lebih tinggi dari output yang diinginkan, tergantung pada jenis regulator. Ini berarti kekuatan yang setara dengan paling tidak 1 sampai 3 volt dikalikan dengan arus beban penuh akan dihamburkan oleh rangkaian regulator, menghasilkan banyak panas. Hal ini membuat catu daya yang diatur linier agak tidak efisien. Selain itu, untuk menghilangkan semua panas itu, mereka harus menggunakan unit pendingin besar yang membuatnya besar, berat, dan mahal.

Beralih

catu daya yang diatur oleh switching (“switcher”) adalah upaya untuk mewujudkan keuntungan dari kedua brute force dan desain yang diatur linier (kecil, efisien, dan murah, tetapi juga “bersih,” tegangan output yang stabil). Switching power supply bekerja berdasarkan prinsip meluruskan tegangan saluran listrik AC yang masuk ke DC, mengubahnya kembali menjadi gelombang AC frekuensi tinggi melalui transistor yang dioperasikan sebagai sakelar on/off, menaikkan atau menurunkan tegangan AC tersebut dengan menggunakan saklar ringan. transformator, kemudian memperbaiki keluaran AC transformator menjadi DC dan menyaring untuk keluaran akhir. Pengaturan tegangan dicapai dengan mengubah "siklus kerja" dari inversi DC-ke-AC pada sisi primer transformator. Selain bobot yang lebih ringan karena inti transformator yang lebih kecil, pengalih memiliki keunggulan luar biasa lainnya dibandingkan dua desain sebelumnya:jenis catu daya ini dapat dibuat sangat independen dari tegangan input sehingga dapat bekerja pada sistem tenaga listrik mana pun di dunia; ini disebut catu daya "universal". Kelemahan dari pengalih adalah bahwa mereka lebih kompleks, dan karena operasinya, mereka cenderung menghasilkan banyak "suara" AC frekuensi tinggi pada saluran listrik. Kebanyakan switcher juga memiliki tegangan riak yang signifikan pada outputnya. Dengan tipe yang lebih murah, kebisingan dan riak ini bisa sama buruknya dengan catu daya yang tidak diatur; pengalih low-end seperti itu tidak berharga, karena mereka masih memberikan tegangan output rata-rata yang stabil, dan ada kemampuan input "universal". Switcher mahal bebas riak dan memiliki noise hampir serendah untuk beberapa tipe linier; pengalih ini cenderung semahal persediaan linier. Alasan untuk menggunakan pengalih yang mahal daripada linier yang baik adalah jika Anda memerlukan kompatibilitas sistem daya universal atau efisiensi tinggi. Efisiensi tinggi, ringan, dan ukuran kecil adalah alasan switching power supply hampir secara universal digunakan untuk menyalakan sirkuit komputer digital.

Riak diatur

Catu daya yang diatur riak adalah alternatif untuk skema desain yang diatur linier:catu daya "brute force" (transformator, penyearah, filter) merupakan "ujung depan" dari rangkaian, tetapi transistor dioperasikan secara ketat di dalamnya hidup/mati (saturasi/cutoff) mode mentransfer daya DC ke kapasitor . yang besar sesuai kebutuhan untuk menjaga tegangan output antara setpoint tinggi dan rendah. Seperti pada pengalih, transistor dalam pengatur riak tidak pernah melewatkan arus saat dalam mode "aktif," atau "linier," untuk waktu yang cukup lama, yang berarti bahwa sangat sedikit energi yang akan terbuang dalam bentuk panas. Namun, kelemahan terbesar skema pengaturan ini adalah adanya beberapa tegangan riak yang diperlukan pada output, karena tegangan DC bervariasi antara dua setpoint kontrol tegangan. Juga, tegangan riak ini bervariasi dalam frekuensi tergantung pada arus beban, yang membuat penyaringan akhir daya DC lebih sulit. Sirkuit regulator riak cenderung sedikit lebih sederhana daripada sirkuit switcher, dan sirkuit tersebut tidak perlu menangani tegangan saluran listrik tinggi yang harus ditangani oleh transistor switcher, membuatnya lebih aman untuk digunakan.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Sumber Daya yang Diatur