電源の分類とそのさまざまなタイプ

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電源ユニットは、コンセントから供給される電力を電気機器内の多くの部品に使用可能な電力に変換するために使用されるハードウェアの一部です。すべてのエネルギー供給は、それに接続されている負荷を駆動する必要があります。その設計に応じて、電源ユニットは、次のようなさまざまなタイプのエネルギー源からエネルギーを取得する場合があります。 電気エネルギー伝送システム 、発電機やオルタネーターなどの電気機械システム、太陽光発電コンバーター、バッテリーや燃料電池などのエネルギー貯蔵装置、またはその他の電源。電源には、AC電源とDC電源の2種類があります。電気機器の電気仕様に基づいて、AC電源またはDC電源を使用する場合があります。

電源とは何ですか?

電源は、電気負荷に電力を供給するために使用される電気装置であると定義できます。このデバイスの主な機能は、電流をソースから正確な電圧、周波数、および電流に変更して負荷に供給することです。時々、 これらの電源 電力変換器と名付けることができます。一部の種類の消耗品は個別の負荷ですが、その他の種類の消耗品は、それらが制御するアプライアンスに組み込まれています。




電源ブロック図

電源回路は、さまざまな電気・電子機器に使用されています。電源回路は、回路またはデバイスを提供するために使用する電力に基づいて、さまざまなタイプに分類されます。たとえば、マイクロコントローラベースの回路は一般に5V DC安定化電源(RPS)回路であり、230VACから5VDCに電力を変更するためのさまざまな方法を使用して設計できます。

電源のブロック図、および230VACから12VDCへの段階的な変換について以下で説明します。



  • 降圧トランスは230VACを12Vに変換します。
  • ブリッジ整流器は、ACをDCに変更するために使用されます
  • コンデンサはACリップルをフィルタリングするために使用され、電圧レギュレータに与えます。
  • 最後に、電圧レギュレータが電圧を5Vに調整し、最後にブロッキングダイオードを使用して脈動波形を取得します。
電源ブロック図

電源ブロック図

電源の分類とそのさまざまなタイプ

ここでは、市場の世界に存在するさまざまなタイプの電源について説明します。以下の表は、以下の条件での電源の基本的なタイプを示しています。

出力= DC

出力= AC

入力= AC

  • ウォールウォート
  • ベンチ電源
  • 充電器
  • 絶縁トランス
  • 可変AC電源
  • 周波数変換器

入力= DC

  • DC-DCコンバーター
  • インバーター
  • 発生器
  • UPS

可変AC電源

変圧器を使用して、さまざまなAC電圧が生成されます。 トランスフォーマー 複数の巻線またはタップがある場合があります。その場合、機器はスイッチを使用してさまざまな電圧レベルを選択します。あるいは、可変変圧器(調整可能な単巻変圧器)を使用して、電圧を連続的に変化させることができます。一部の可変AC電源には、電圧、電流、および/または電力を監視するためのメーターが含まれています。


可変AC電源

可変AC電源

調整されていない線形電源

安定化されていない電源には、降圧トランス、整流器、フィルタコンデンサ、およびブリーダ抵抗が含まれています。このタイプの電源装置は、単純であるため、低電力要件に対して最も安価で信頼性があります。主な欠点は、出力電圧が一定ではないことです。入力電圧や負荷電流によって変化するため、電子機器には適していません。フィルタコンデンサをLC(インダクタ-コンデンサ)フィルタに変更することでリップルを低減できますが、コストが高くなります。

調整されていない線形電源

調整されていない線形電源

入力トランス

入力トランスは、入力ライン電圧を電源の必要なレベルに変換するために使用されます。また、出力回路を電源から分離します。ここでは、 降圧トランス

整流器

着信信号をACフォーマットから生のDCに変換するために使用される整流器。これらのリンクを参照してください。利用可能なさまざまなタイプの整流器があります。 半波整流器 そして 全波整流器

フィルターコンデンサ

整流器からの脈動DCは平滑コンデンサに供給されます。脈動するDCの不要な波紋を取り除きます。

ブリーダー抵抗器

ブリーダー抵抗器は、電源ドレイン抵抗器とも呼ばれます。電力システムの供給が危険にならないように、蓄積された電荷を排出するためにフィルタコンデンサの両端に接続されています。

プログラム可能な電源

このタイプの電源は、アナログ入力を介した操作のリモート制御を可能にします。それ以外の場合は、GPIBやRS232などのデジタルインターフェースを使用します。この電源の制御された特性には、電流、電圧、周波数が含まれます。これらのタイプの電源は、半導体の製造、X線発生器、結晶成長の監視、自動化された装置のテストなど、幅広いアプリケーションで使用されます。

一般に、これらのタイプの電源装置は、電源装置の動作を制御および監視するために不可欠なマイクロコンピューターを使用します。コンピューターのインターフェースを備えた電源装置は、標準(または)独自の通信プロトコル、およびSCPI(programmable-instrumentsの標準コマンド)のようなデバイス制御言語を使用します。

コンピュータの電源

コンピュータの電源ユニットは、コンセントから供給される電力をコンピュータのいくつかの部分で使用可能な電力に変更するために使用されるハードウェアの一部です。交流を直流に変換します

また、電源に基づいて手動または自動で変更される可能性のある電圧を制御することにより、過熱を制御します。 PSUまたは電源ユニットは、電力変換器またはパワーパックとも呼ばれます。

コンピューターでは、ケース、マザーボード、電源などの内部コンポーネントはすべて、フォームファクターと呼ばれるさまざまな構成、サイズで利用できます。これら3つのコンポーネントはすべて、適切に連携するために十分に一致している必要があります。

調整された線形電源

調整された線形電源は、調整されていない線形電源と同じですが、 3端子レギュレーター ブリーダ抵抗の代わりに使用されます。この電源の主な目的は、負荷に必要なレベルのDC電力を供給することです。 DC電源はAC電源を入力として使用します。アプリケーションが異なれば、必要な属性電圧のレベルも異なりますが、現在、DC電源は正確な出力電圧を提供します。また、この電圧は電子回路によって調整されるため、広範囲の出力負荷にわたって一定の出力電圧を提供します。

安定化電源のブロック図

安定化電源のブロック図

以下に示す安定化線形電源の基本回路図を示します。

調整された線形電源

調整された線形電源

この電源の主な特徴は次のとおりです。

  • この電源の効率は20〜25%の範囲です
  • この電源に使用されている磁性材料は、CRGOコアまたはスタロイです。
  • それはより信頼性が高く、複雑でかさばりません。
  • それはより速い応答を与えます。

リニア電源の主な利点には、信頼性、シンプルさ、低コスト、ノイズレベルの低さが含まれます。これらの利点に加えて、次のようないくつかの欠点があります

これらは、高電力が必要な場合の結果として、いくつかの低電力アプリケーションに最適であり、欠点がより明確になります。この電源の欠点には、熱の損失が大きく、サイズが大きく、効率レベルが低いことが含まれます。リニア電源を高電力アプリケーションで使用する場合は常に、電力を管理するために大きなコンポーネントが必要になります。

スムージング

AC信号から整流されたら、変動する電圧レベルを除去するためにDCを平滑化する必要があります。この目的のために、一般的に大きな値のコンデンサが使用されます。

電圧レギュレーター

リニアレギュレータには、高ゲイン差動アンプによって制御されるアクティブ(BJTまたはMOSFET)パスデバイス(直列またはシャント)があります。出力電圧を正確な基準電圧と比較し、パスデバイスを調整して一定レベルの出力電圧を維持します。リニア電源には主に2つのタイプがあります。についてもっと読む 動作原理を備えたさまざまなタイプの電圧レギュレータ

シリーズレギュレータ

これは、リニア電源に最も広く使用されているレギュレータです。名前が示すように、下の図に示すように直列要素が回路に配置され、その抵抗は制御電子機器を介して変化し、取られた電流に対して正しい出力電圧が生成されるようにします。

直列電圧レギュレータまたは直列パスレギュレータの概念

直列電圧レギュレータまたは直列パスレギュレータの概念

シャントレギュレーター

シャントレギュレータは、電圧レギュレータ内の主要な要素としてあまり広く使用されていません。この場合、以下に示すように、可変要素が荷重全体に配置されます。入力と直列にソース抵抗が配置されており、負荷の両端の電圧が一定に保たれるようにシャントレギュレータが変更されています。

フィードバック付きシャント電圧レギュレータ

フィードバック付きシャント電圧レギュレータ

スイッチモード電源(SMPS)

SMPSには、整流器、フィルターコンデンサ、直列トランジスタ、レギュレータ、トランスがありますが、これまでに説明した他の電源よりも複雑です。

スイッチングモード電源

スイッチングモード電源

上に示した回路図は単純なブロック図です。 AC電圧は、直列トランジスタとレギュレータを使用して、安定化されていないDC電圧に整流されます。このDCは一定の高周波電圧にチョップされ、トランスのサイズを大幅に縮小し、はるかに小さな電源を可能にします。このタイプの電源の欠点は、すべての変圧器をカスタムメイドにする必要があり、電源の複雑さが低生産または経済的な低電力アプリケーションに適していないことです。このリンクを参照してください SMPSについてすべて知っている

スイッチモード電源(SMPS)

スイッチモード電源(SMPS)

無停電電源装置(UPS)

UPSはバックアップ電源であり、停電や変動が発生した場合に、システムを正常にシャットダウンしたり、スタンバイ発電機を起動したりするのに十分な時間を確保します。 UPSは通常、充電式バッテリーのバンクと、電力検出および調整回路で構成されています。さらに、UPSの回路図とさまざまなタイプについてお読みください。詳細については、このリンクを参照してください。 UPSの回路図と動作

無停電電源装置(UPS)

無停電電源装置(UPS)

直流電力送信機

DC電源は、負荷に一定のDC電圧を供給するものです。その計画に基づいて、DC電源はDC電源または電源のようなAC電源から制御される可能性があります。

直流電力送信機

直流電力送信機

これはすべて、リニア電源、スイッチングモード電源、無停電電源など、さまざまなタイプの電源に関するものです。さらに、電子機器を実装し、 電気プロジェクト または、電源の種類に関する情報は、以下のコメントセクションで提案やコメントを提供するために自由にフィードバックを提供することができました。