هدف از منبع تغذیه شبکه، تبدیل نیرو است که به منبع تغذیه به صورت متناوب و سینوسی می‌رسد و آن را به برق موجود در خروجی به صورت ولتاژ مستقیم صاف و ثابت تبدیل می‌کند. این امر معمولاً در مراحل مختلفی حاصل می‌شود. منابع تغذیه یک عضو دائمی دستگاه‌های الکتریکی هستند که انواع متفاوتی دارند.
کاهش هزینه‌های یک پروژه با شناخت انواع منبع تغذیه و ویژگی‌های آن
می‌توان با شناخت انواع منبع تغذیه و ویژگی‌های هر یک و استفاده صحیح و به موقع از آن‌ها هزینه‌های یک پروژه را بسیار کاهش داد.در منابع تغذیه معمولی، شبکه 50 یا 60 هرتز مستقیماً به ورودی‌های ترانسفورماتور متصل می‌شود. در واقع این منبع دستگاهی است که توان الکتریکی را برای بار (مصرف‌کننده) تأمین می‌کند. به عبارت دقیق‌تر، وظیفه منبع تغذیه، دریافت انرژی الکتریکی از یک منبع انرژی (برقی، مکانیکی، شیمیایی، خورشیدی) و تبدیل آن به ولتاژ، جریان و فرکانس مناسب برای تغذیۀ بار است. یک منبع تغذیۀ تنظیم شده (Regulated)، می‌تواند ولتاژ یا جریان خروجی خود را تا حد معینی تقریباً ثابت نگه دارد.
منبع‌تغذیه ممکن است یک دستگاه مجزا یا بخشی از بار باشد.
ویژگی‌های اصلی این منابع عبارتند از:
- ولتاژ و جریانی که برای بار تأمین می‌کند.
- پایداری ولتاژ یا جریان خروجی در بارهای مختلف.
- مدتی که می‌تواند انرژی را بدون سوخت‌گیری یا شارژ تأمین کند (در منابع تغذیه که منابع انرژی قابل حمل دارند).
منبع تغذیه دستگاهی است که در حین انتقال برق، یک ولتاژ را به ولتاژ مناسب تر دیگر تبدیل می‌کند. منابع تغذیه از خروجی به ورودی طراحی می‌شوند. از آنجا که آن‌ها پس از مراحل تقویت طراحی شده اند، فکر کردن در مورد آن‌ها به عنوان یک منبع ثانویه و تبدیل کننده وسوسه انگیز است. در واقع، برخی از محصولات تجاری این نگرش را نشان می‌دهند. مهم ترین نکته این است که درک کنیم تقویت کننده فقط یک تعدیل کننده است و جریان انرژی را از منبع تغذیه به بار کنترل می‌کند.
اگر این منبع ضعیف باشد و انرژی کافی برای پاسخگویی به اوج تقاضای تقویت کننده را نداشته باشد، در این صورت زیبا ترین طراحی آمپلی فایر خراب خواهد بود. تقویت کننده‌های سوپاپ به منبع تغذیه DC High Tension (HT) و یک یا چند گرم کننده یا منابع Low Tension (LT) نیاز دارند که ممکن است AC یا DC باشد. غالباً ، منابع پیش تقویت کننده و تقویت کننده نیرو از همان منبع تغذیه حاصل می‌شوند که غالباً با آمپلی فایر یکپارچه است ، اما نیازی نیست که چنین باشد.
کاربرد منبع تغذیه
منبع تغذیه (Power Supply) دستگاهی است که وظیفه تامین انرژی الکتریکی را برای مصرف کننده‌ها برعهده دارد. منابع تغذیه این انرژی را از مولد های انرژی الکتریکی دریافت می کنند و وظیفه اصلی آن‌ها تبدیل جریان الکتریکی به ولتاژ، جریان و فرکانس مورد نیاز یک مصرف کننده الکتریکی است. به همین دلیل ممکن است گاهی اوقات منابع تغذیه را به عنوان مبدل انرژی الکتریکی هم بشناسند. انواع منبع تغذیه ممکن است گاهی به صورت یک دستگاه مستقل باشند و گاهی اوقات همراه با مصرف کننده در یک مدار قرار بگیرند.
از دیگر موارد مصرف منابع تغذیه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- محدود کردن جریان تنظیم شده توسط بار به سطوح ایمن
- قطع کردن جریان در زمان‌های رخ دادن یک خطای الکتریکی
- ایجاد شرایط مناسب برای جلوگیری از ورود نویز الکترونیکی یا نوسان دامنه ولتاژ بر روی ورودی به دست آمده از بار
- تصحیح ضریب توان
- ذخیره انرژی برای انتقال آن در زمان‌های قطع شدن مولد انرژی
- تمامی منابع تغذیه یک ورودی دارند که جریان الکتریکی را از مولد دریافت می‌کند و یک یا چندین خروجی دارند که به بار (مصرف کننده) جریان می‌دهد.
- انواع منابع تغذیه یکی از مهم ترین اجزای هر دستگاه الکتریکی هستند که کاربردهای گسترده ای دارند.
از جمله کاربردهای اصلی آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
کامپیوترها : منبع تغذیه کامپیوترهای مدرن، از نوع مد سوئیچ است که ولتاژ AC منبع اصلی را به رنج‌های متنوعی از ولتاژ DC تبدیل می‌کند.
وسایل برقی : بخش اصلی تمام وسایل برقی، منبع تغذیه است که ولتاژ موردنیاز وسیله را از طریق منبع اصلی تامین می‌کند.
جوشکاری : جوشکاری قوسی از انرژی برق برای ذوب فلز و اتصال آن استفاده می‌کند که توسط منبع تغذیه جوشکاری کار می‌کند که می‌تواند DC یا AC باشد. این منبع نیاز به جریان بالا در رنج 100 تا 350 آمپر دارد.
هواپیما : هر دو مدل سیستم هواپیمای تجاری و نظامی نیازمند منبع تغذیه DC به DC یا AC به DC دارند که به وسیله آن انرژی را به ولتاژهای قابل استفاده تبدیل کند. این منابع ممکن است فرکانسی تا 400 هرتز داشته باشند.
اتوماسیون : حمل و نقل، خطوط تولید، reader های بارکد، دوربین‌ها، موتورها، پمپ‌ها و … همگی نیازمند منبع تغذیه هستند
انواع منبع تغذیه
منبع تغذیه با توجه به کارایی و وظیفه ای که بر عهده دارد به انواع مختلفی تقسیم می‌شود. موارد زیر تنها بخشی از انواع منابع تغذیه می‌باشد.
منابع تغذیه خطی (Linear Power Supplies)
این نوع منبع تغذیه را به این دلیل که در آن سوییچینگ (قطع و وصل جریان) صورت نمی‌گیرد، خطی می‌گویند، اگر چه در ساختار آن از عناصر مداری غیر خطی مانند دیود نیز استفاده شده است. اساس عملکرد آن‌ها چنین است که پس از کاستن دامنه ولتاژ متناوب ورودی با یک ترانسفورمر کاهنده، آن را با پل دیودی یک سو می کنند (یک سو سازی تمام موج. یک سوسازی نیم موج به ندرت استفاده می‌شود) و پس از حذف ریپِل (Ripple) با یک فیلتر ساده خازنی، خروجی را به بار می‌دهند.
البته پیش از آن، معمولاً از تنظیم کننده‌های ولتاژ خطی (Linear Voltage Regulators) نیز برای تثبیت هر چه بهتر خروجی استفاده می‌شود. این نوع منابع تغذیه دارای محدودیت‌های ذاتی هستند که از آن‌ها نمی‌توان برای تأمین جریان‌های زیاد استفاده کرد. اما از آن‌ها همچنان در کاربردهای حساس به نویز استفاده می‌شود.
منابع تغذیه سوییچینگ (Switched-Mode Power Supplies)
منبع‌تغذیه کامپیوتر، یک نمونه از منابع تغذیه سوییچینگ است که برق متناوب (AC) را از منبع اصلی برق گرفته و به چندین ولتاژ مستقیم (DC) برای بخش‌های مختلف کامپیوتر تبدیل می‌کند. این ولتاژها عبارتند از ± 5 V , ± 12 V , 3.3 V {\displaystyle \pm 5V,\pm 12V,3.3V} {\displaystyle \pm 5V,\pm 12V,3.3V}.. منبع تغذیۀ لپ‌تاپ‌ها، معمولا ولتاژی از 12 تا 24 ولت مستقیم تولید می‌کنند.
منبع تغذیه جوشکاری
جوشکاری قوسِ الکتریکی (Arc Welding)، از پدیدۀ قوس الکتریکی، که گرمای فراوان تولید می‌کند، برای ذوب کردن الکترود جوشکاری و سطح فلز استفاده می‌کند. خروجی منبع تغذیه جوشکاری، می‌تواند AC یا DC باشد. جوشکاری قوسِ الکتریکی، به‌طور معمول به جریان حدود ۱۰۰ تا ۳۵۰ آمپر نیاز دارد. منبع تغذیه جوشکاری قدیمی، از یک ژنراتور که به یک موتور احتراق داخلی بنزینی یا گازوییلی وصل شده بود و یک ترانسفورماتور کاهنده تشکیل می‌شد.
بیشتر منابع تغذیه جوشکاری جدید به برق شهری وصل شده، دارای اینوِرتر (Inverter) بوده و از نیمه‌رساناهای قدرت (مانند IGBT) در مدار سوییچینگ خود استفاده می‌کنند، و دیگر نیازی به ژنراتور و ترانسفورماتور ندارند. برای همین اندازه و وزن آن‌ها کاهش یافته است.
