Tài liệu NGUỒN NUÔI doc

NGUỒN NUÔI Nguồn nuôi là một thiết bị cung cấp năng lượng điện. Một thiết bị hoặc hệ thống mà dòng điện hoặc dạng khác của năng lượng để đưa ra tải hoặc một hệ thống tải được gọi là bộ nguồn hoặc Bộ Nguồn Nuôi. Thuật ngữ này được dung phổ biến nhất cho năng lượng điện thường là cho dân kĩ thuật và ít khi cho những nghành khác. Nguồn nuôi có thể bao gồm một bộ nguồn phân phối tốt như tầng thứ nhất hoặc tầng thứ hai của năng lượng như là : C.M.S  Chuyển một dạng của năng lượng điện sang dạng lệnh khác và điện áp, bao gồm việc chuyển điện áp AC để điều chỉnh thành điện áp DC thấp hơn cho thiết bị điện tử. Điện áp thấp, bộ nguồn DC năng lượng thấp được kết nối chung với những thiết bị mà chúng cung cấp, ví dụ như máy vi tính và đồ điện trong nhà v.v…  Pin ắc quy.  Pin hóa học và dạng khác của hệ thống lưu trữ năng lượng  Năng lượng mặt trời.  Máy phát điện hoặc máy phát xoay chiều. Khó khăn mà thường ảnh hưởng đến nguồn cung cấp điện là lượng điện năng chúng có thể cung cấp, bao lâu chúng cung cấp cho máy phát mà không cần tiếp nhiên liệu hoặc nạp điện,làm thế nào để ổn định điện áp đầu ra hoặc dòng điện của chúng. Một nguồn điều hòa hoặc nguồn ổn định là một nguồn mà bao gồm mạch điện để hạn chế điện áp hoặc dòng điện đầu ra một giá trị cụ thể. Giá trị cụ thể là một giá trị được duy trì chặt chẽ so với sự biến thiên trên tải được đưa tới đầu ra của nguồn điện, hay bất kì sự thay đổi điện áp vào đầu vào của nguồn điện. CÁC LOẠI NGUỒN NUÔI Nguồn nuôi cho thiết bị điện tử có thể được chia phổ biến thành nguồn tuyến tính và nguồn chuyển đổi. Nguồn tuyến tính là một thiết kếa tương đối đơn giản mà ngày càng trở nên cồng kềnh và nặng nề cho những thiết bị có dòng điện lớn, điều chỉnh điện áp trong một nguồn tuyến tính co thể dẫn đến hiệu quả thấp. Một nguồn ở chế độ chuyển mạch của cùng một loại như là một nguồn tuyến tính sẽ nhỏ hơn, thường hiệu quả hơn, nhưng sẽ phức tạp hơn. NGUỒN NUÔI PIN,ẮC QUY Một cái pin là một dạng của nguồn tuyến tính mà lợi ích là đưa đến cho những nguồn hoạt động truyền thống còn thiếu như :di động, tính cơ động và độ tin cậy. Một bộ pin bao gồm nhiều pin điện hóa được kết nối với nhau để cung cấp điện áp mong muốn. Các pin ắc quy khô được sử dụng phổ biến nhất là pin khô carbon – kẽm. Pin ắc quy khô được làm bằng cách xếp một tấm carbon, một lớp dán điện giải, và một tấm kẽm luân phiên cho đến khi tổng số điện áp mong muốn đạt được. Pin ắc quy khô phổ biến nhất có một trong các điện áp sau :1.5; 3; 6; 9; 22.5; và 90. Trong quá trình xả pin carbon – kẽm, kẽm kim loại được chuyển đến muối kẽm trong chất điện phân, và diode magiê được làm giảm điện cực carbon. Những việc làm này nhằm đặt vào một điện áp khoảng 1.5 V. Các pin chì – acid có thể được sử dụng. Pin này có thể nạp; nó bao gồm chì và chì/ điện cực diode chúng được ngâm trong acid sulfuric. Khi xạc đầy, đây là một loại pin có điện thế là 2.06 – 2.14 V. Khi ngừng nạp, chì bị biến đổi thành chì sunfua và acid sunfuaric được chuyển thành nước. Khi pin đang nạp, chì được biến đổi trở lại thành chì và diode chì. Pin niken – camit đã trở thành phổ biến hơn trong những năm gần đây. Pin ắc quy này là kín hoàn toàn và có thể nạp lại. Chất điện phân không tham gia vào phản ứng điện phân, làm cho điện áp không đổi suốt thời gian hoạt động của pin. Trong quá trình sạc, oxit niken bị oxi hóa thành trạng thái oxi hóa cao hơn và làm giảm oxit camit. Các loai Pin niken – camit có nhiều lợi ích. Chúng có thể được tích trữ cả nạp và không nạp. Chúng có tuổi thọ cao, chịu được dòng điện cao, điện áp ổn định, và có khả năng được sạc điện lại. NGUỒN TUYẾN TÍNH Một nguồn tuyến tính có AC thường dùng một máy biến thế để chuyển đổi điện áp lối ra (dây dẫn) đến một nơi khác, thường là có điện áp thấp hơn. Nếu nó được dùng để cung cấp cho DC, thì một mạch chỉnh lưu được sử dụng. Một tụ được sử dụng để lọc dòng dao động từ mach chỉnh lưu. Một số chu kì sai lệch nhỏ từdòng một chiều phẳng sẽ vẫn còn, nó như là sóng. Dao động xảy ra tại tần số có cùng với tần số điện xoay chiều (ví dụ, một bội số của 50 hoặc 60 Hz) Điện áp được tạo ra bởi nguồn không ổn định sẽ thay đổi tùy thuộc biến thế trong cung cấp điện áp AC. Đối với thiết bị điện tử quan trọng ứng dụng một bộ điều chỉnh tuyến tính sẽ được sử dụng để ổn định và điều chỉnh điện áp. Điều này cũng sẽ làm giảm độ gợn sóng và tiếng ồn tại ngõ ra dòng một chiều. Điều chỉnh tuyến tính thường cung cấp dòng điện định mức, bảo vệ nguồn và mạch do quá tải. Nguồn điều khiển tuyến tính là phổ biến trong phòng thí nghiệm và cửa hàng kiểm tra thiết bị, cho phép điện áp đầu ra phù hợp với nhiều thiết bị. Các mạch nguồn DC đơn giản bao gồm một diode đơn và điện trở trong chuỗi voi nguồn AC. Mạch này phổ biến trong các đèn pin có thể sạc lại. CẤP NGUỒN KIỂU CHUYỂN MẠCH Một cấp nguồn kiểu chuyển mạch (SMPS) hoạt động trên một nguyên tắc khác nhau. Đầu vào AC được chỉnh lưu mà không có việc sử dụng máy biến áp, dể có được điện áp DC. Điện áp này sau đó được chia ra thành các phần nhỏ nhờ bộ chuyển mạch tốc độ cao. Kích thước của từng phần này phát triển lớn hơn công suất ra tăng. Công suât vào diễn ra ở một tốc độ rât cao (thường là 10kHz – 1MHz). Tần số cao và điện áp cao trong giai đoạn đầu cho phép nhỏ hơn sụt áp của máy biến áp và tụ phẳng hơn trong bộ nguồn tuyến tính. Sau khi qua máy biến thế lần hai, dòng AC được chỉnh lưu một lần nửa thành dòng DC. Để giữ cho điện áp đầu ra ổn định, nguồn nuôi cần một bộ điều chỉnh phản hồi tinh vi để đưa dòng mọt chiều ra tải. Cấp nguồn kiểu chuyển mạch hiện đại thường bao gồm các tính năng an toàn như mạch crowbar để giúp bảo vệ các thiết bi và người sử dụng khỏi nguy hại. Trong trường hợp dòng vào lớn được phát hiện, cấp nguồn kiểu chuyển mạch này có thể giả định đây là một trường hợp ngắn mạch và sẽ ngắt điện trước khi có hư hỏng. Trong nhiều thập kỉ, nguồn PC cũng đã cung cấp một tín hiệu năng lượng tốt để các bo mạch chủ, chúng giúp ngăn ngừa hoạt động khi điện áp nguồn bất thường như hiện nay. Cấp nguồn kiểu chuyển mạch có một giới hạn tuyệt đối về dòng ra tối thiểu. Chúng chỉ có thể cho ở đầu ra một mức năng lượng xác định và không thể hoạt động dưới mức này. Trong trường hợp không tải, tần số của dòng thành phần tăng lên với tốc độ lớn, làm cho các biến áp bị cô lập để hoạt động như môt cuộn dây, gây nhiều thiệt hại làm cho điện áp đỉnh rất cao. Cấp nguồn kiểu chuyenr mạch cung cấp và bảo vệ mạch có thể bật nhưng sau đó lại tắt khi không phát hiện ra tải. một ít năng lượng của tải như một điện trở gốm hoặc bong đèn 10W có thể được găn để cung cấp cho phép nó chạy ở chế độ không tải. Hệ số công suất đã trở thành vấn đề mới đây của các nhà sản xuất máy tính. Cấp nguồn kiểu chuyển mạch có truyền thống là một tầng của dòng điện sóng hài và có hệ số công suất rất bé. Nhiều nguồn máy tính được xây dựng trong vài năm qua bao gồm chỉnh hệ số công suât thành bộ cấp nguồn kiểu chuyển mạch, và có thể thấy chúng cung cấp 1.0 hệ số công suât. Do song sin AC thành phần vào rât nhỏ, một phần của dòng xoay chiều được ngăn lại trong dòng tuyến tính như dòng điện đỉnh rất nhỏ mà không được sử dụng bởi các động cơ AC và làm tỏa nhiệt ở máy biến thế. Hàng trăm cấp nguồn kiểu chuyển mạch đang xây dựng co thể làm cho chất lượng công suất bé cho các khách hàng xung quanh đang xây dựng, và hóa đơn điện cao cho các công ty nếu họ lập hóa đơn theo hệ số công suất của họ so với việc sử dụng thực tế. NGUỒN NUÔI TÍN HIỆU Nguồn nuôi tín hiệu là những mạch mà điện áp ở đầu ra thay đổi không đáng kể.Một lựa chọn có thể là kĩ thuật số điều khiển dao diện máy tính.Biến đổi thuộc tính bao gồm điện áp,dòng điện và tần số.Đây là loại hình nguồn nuôi bao gồm một bộ xử lí,mạch Nguồn nuôi tín hiệu có thể cung cấp dòng DC,AC hoặc dòng AC có chứa DC.Dòng tín hiệu AC ở đầu ra có thể 1 pha hoặc 3 pha.Tín hiệu 1 pha được sử dụng chung cho điện áp thấp.Trong khi đó tín hiệu 3 pha được sử dụng phổ biến cho nguồn cung cấp điện cao áp. Khi lựa chọn nguồn nuôi tín hiệu,một số chi tiết kĩ thuật cần phải được xem xét.Đối với nguồn nuôi AC,điện áp đầu ra,điện áp hiệu dụng,tần số đầu ra và dòng điện lấy ra là những thuộc tính rất quan trọng.Đối với nguồi nuôi DC,điện áp đầu ra,điện áp hiệu dụng,dòng điện và công suất là những đặc điểm rất quan trọng.Nhiều tính năng đặc trưng được sử dụng,bao gồm giao diện máy tính,bảo vệ quá dòng,bảo vệ quá áp,bảo vệ ngắn mạch và nhiệt độ bù.Nguồn nuôi tín hiệu cũng được sử dụng dưới nhìu hình thức.Một số trong những mô-đun,bảng gắn trên,trên tường,sàn nhà hoặc đầu băng ghế. Nguồn nuôi tín hiệu được sửu dụng trong nhìu ứng dụng.Một số ví dụ bao gồm các thiết bị kiểm tra tự động,theo dõi sự tăng trưởng tinh thể và phân tích nhiệt vi sai. HỆ THỐNG NGUỒN CUNG CẤP LIÊN TỤC Một hệ thống nguồn cung cấp liên tục (UPS) lấy năng lượng từ hai hay nhìu nguồn cùng một lúc.Nó thường được hỗ trợ trực tiếp từ nguồn điện AC trong khi đồng thời xạc pin lưu trữ.Nếu như có sự sụt áp hoặc mất điện của nguồn thì pin ngay lập tức được chuyển qua nên tải không bao giờ bị gián đoạn.Chẳng hạn như một hệ thống cũng có thể cung cấp năng lượng miễn là xạc pin đầy đủ , ví dụ như , trong việc cài đặt một máy tính , tạo cho các nhà điều hành một khoảng thời gian đủ để thực hiện lệnh shutdown hệ thống có trật tự mà không làm mất dữ liệu.Các hệ thống UPS có thể sử dụng cho động cơ đốt trong hoặc động cơ tuốc bin liên tục cấp điện cho một hệ thống song song với năng lượng lấy từ nguồn DC.Các máy phát điện đều điều khiển động cơ bình thường được để máy chạy,nhưng có thể đến đủ công suất trong một vài giây để giữ thiết bị quan trọng chạy không gián đoạn.Một hệ thống như vậy có thể được tìm thấy ở bệnh việc hoặc văn phòng điện thoại trung ương. NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN THẾ CAO ÁP Điện áp cao đề cập tới những điện áp tại đầu ra là hằng trăm hoặc hàng ngàn vôn.Nguồn cung cấp điện cao áp sử dụng một thiết lập tuyến tính để tạo ra một điện áp ở đầu ra. Các tính năng khác của nguồn cung cấp điện thế cao áp bao gồm khả năng đảo ngược chiều phân cực đầu ra cùng với việc sử dụng các bộ ngắt mạch và kết nối đặc biệt nhằm giảm thiểu tiếp xúc hồ quang và tình cờ với hai bàn tay con người .Một số nguồn cung cấp tín hiệu điện tương tự (tức là 0 tới 10 v) có thể được sử dụng để điều khiển điện áp đầu ra,hiệu quả chuyển chúng thành các bộ khuyech đại cao áp mặc dù băng thong rất hạn chế. MẠCH NHÂN ĐIỆN ÁP Mạch nhân điện áp,đúng như tên gọi của nó,là mạch được thiết kế để nhân rộng điên thế đầu vào.Điện thế đầu vào có thể được tăng đôi (điện áp nhân đôi),tăng gấp 3 (điện áp nhân 3),tăng gấp 4 lần (điện áp nhân 4).Mạch nhân điện áp cũng biến đổi năng lượng.Nguồn AC đầu vào được chuyển đổi thành nguồn DC ở đầu ra cao hơn.Những mạch điện áp cao cho phép được lấy bằng cách sử dụng một nguồn điện áp AC thấp hơn nhìu. Thông thường mạch nhân điện áp được cấu tạo từ chỉnh lưu nửa chu kỳ sóng,tụ điện và điot.Ví dụ như một mạch điện áp nhân 3 bao gồm 3 chỉnh lưu nửa chu kỳ,3 tụ điện,3 điot.Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ được sử dụng trong một cấu hình khác để đạt được điện áp cao hơn .Ngoài ra cả 2 cấu hình song song và nối tiếp đều sử dụng được.Đối với mạch nhân song song ,điện áp cao hơn được yêu câu ở tưng giai đoạn nhân liên tiếp,nhưng ít tụ là cần thiết.Điện áp tụ điện giới hạn điện áp đầu ra tối đa. Mạch nhân điện áp có nhìu ứng dụng.Ví dụ mạch nhận điện áp có thể được tìm thấy trong các thiết bị hằng ngày như tivi,máy photocopy.Ngay cả các ứng dụng khác có thể tìm thấy trong phòng thí nghiệm,chẳng hạn như ống tia âm cực,máy hiện sóng và ống nhân quang. ỨNG DỤNG CỦA MẠCH NGUỒN NUÔI NGUỒN NUÔI MÁY TÍNH Một nguồn nuôi máy tính hiện đại là một mạch chuyển đổi mở và tắt nguồn cung cấp được thiết kế để chuyển đổi dòng AC 110-240 V từ nguồn cung cấp chính,đê đầu ra ở cực dương (cực âm) có điện áp trong khoảng +12V,-12V.+5V,-5V và +3,3V.Các nguồn nuôi thế hệ máy tính đầu tiên là các thiết bị tuyến tính ,nhưng như chi phí đã trở thành yếu tố dẫn đầu và trọng lượng trở nên quan trọng,chuyển sang chế độ cung cấp gần như phổ quát. Sự đa dạng của điện áp đầu ra cũng có nhìu thay đổi yêu cầu dòng ,đó là khó khăn cho tất cả mà được cung cấp từ nguồn chuyển sang chế độ tương tự.Do đó nguồn nuôi máy tính hiện đại nhất thực sự bao gồm nguồn cung cấp chuyển sang chế độ khác nhau.Mỗi giá trị ra chỉ là một trong những thành phần điện áp và có thể thay đổi tùy theo đầu ra của nó dựa trên yêu cầu năng lượng thành phần và tất cả được liên kết với nhau để cùng tắt như là một nhóm trong trường hợp có một tình trạng lỗi . NGUỒN NUÔI MỎ HÀN ĐIỆN Hồ quang mỏ hàn dung điện để làm tan chảy các bề mặt của kim loại để kết hợp chúng với nhau thong qua sự hợp nhất.Điện được cung cấp bởi 1 nguồn nuôi mỏ điện hàn và có thể là nguồn AC hoặc DC.Hồ quang mỏ hàn thường đòi hỏi dòng điện cao thong thường giữa 110 và 350A.Một số loại mỏ hàn có thể sử dụng ít là 10A,trong khi một số ứng dụng của hàn điểm sử dụng các dòng cao như 60000A trong một thời gian ngắn.Nguồn mỏ hàn điện trước đây gồm mấy biến áp hoặc động cơ xe máy gắn máy phát điện.Những nguồn mỏ hàn điện gần đây sử dụng chất bán dẫn và vi xử lý làm giảm được kích thước và trọng lượng của chúng. THIẾT BỊ NẮN ĐIỆN AC Sạc điện thoại di động. Một nguồn nuôi tuyến tính hoặc ngắt chuyển (hoặc trong một số trường hợp chỉ là một biên áp ) được thiết kế đỉnh phích cắm được biết đến như “ plus pack”,”phích cắm vào thiết bị nắn điện”,”nắn điện chặn”,”ống dẫn nội bộ chính thiết bị nắn điện”, hay chỉ là “nắn công suất”.Thuật ngữ long bao gồm “wall wart” và “năng lượng brick”.Chúng thậm chí còn đa dạng hơn tên của chúng.,thường với các loại cùng 1 điện áp DC cung cấp có điện áp hoặc phân cực khác nhau hoặc cắm khác nhau cùng một điện áp.Thiết bị nắn điện phổ thong nỗ lực để thay thế những cái bị mất hoặc bị hư hỏng,sử dụng nhiều phích cắm và bộ lọc cho điện áp khác nhau và phân cực.Nguồn điện thay thế phải phù hợp với điện áp và cung cấp ít nhất như dòng điện của nguồn cung cấp điện ban đầu. Các đơn vị AC ít tốn kém bao gồm chỉ một biến áp nhỏ,trong khi thiết bị nắn điện DC bao gồm thêm 1 vài điot.Có hay không tải được kết nối với bộ chuyển đổi điện,máy biến áp có một từ trường hiện tại và thường liên tục không thể tắt hoàn toàn,trừ khi ngắt phích cắm. Bởi vì chúng tiêu thụ điện năng chế độ chờ,đôi khi chúng được gọi là “ma cà rồng điện” và có thể được cắm vào một dải năng lượng để cho phép tắt.Chuyển sang chế đọ nguồn nuôi có thể cắt giảm rò rỉ điện,tụ,sử dụng năng lượng MOSFETs và giảm tần số làm việc của chúng để có được 1 năng lượng một lần trong một công suất,ví dụ 1 chiếc đồng hồ,nếu không sẽ cần pin. BẢO VỆ QUÁ TẢI Nguồn nuôi sẽ cần có 1 số loại bảo vệ quá tải.Bảo vệ quá tải rất quan trọng để bạo vệ các thiết bị điện tử nối với nguồn điện và cũng tránh nóng quá mà có khả năng dẫn tới một đám cháy điện.Cầu chì và bộ ngắt mạch là 2 trong số các cơ chế thường xuyên được sử dụng để bảo vệ quá tải. CẦU CHÌ Một mảnh của dây được kết nối giữa 2 bản kim loại.2 bản kim loại của cầu chì được kết nối bởi 1 trong 2 ống thủy tinh hoặc nhựa bao quanh dây.Nếu dòng điện quá lớn,dây nóng quá và chảy ra.Điều này làm gián đoạn việc cung cấp điện và các thiết bị ngừng hoạt động cho đến khi các vấn đề gây ra quá tải được xác định và cầu chì được thay thế. Có 2 loại cầu chì,chậm nổ và nhanh nổ.Trong cầu chì nhanh nổ,dây điện bên trong cầu chì sẽ nóng chảy nếu dòng điện tăng hơn so với quy định,ngay cả khi nó chỏ là 1 phần nhỏ của giây.Quá trình này chính xác là rất quan trọng trong các thiết bị điện tử,nói thâm chí 1 dòng nhỏ cũng có thể làm hư thiết bị.Cầu chì chậm nổ được thiết kế để chỉ nóng chảy khi có 1 quá tải liên tục.Cầu chì chậm nổ là lý tưởng cho các hệ thống động cơ. MẠCH NGẮT Một lợi ích của việc sử dụng một mạch ngắt trái ngược với cầu chì là nó chỉ đơn giản có thể được thiết lập lại thay vì phải liên tục thay thế cầu chì bị cháy.Một máy ngắt công trình từng là nguyện nhân gây quá tải hiện nay và một số yếu tố nhiệt và kích hoạt động cơ mà đóng mạch xuống.Một khi nguyên nhân này giảm đi và vấn đề là xác định các công tắc có thể được thiết lập lại và công suất phục hồi. CHUYỂN ĐỔI CÔNG SUẤT Thuật ngữ “nguồn nuôi” đôi khi bị hạn chế đối với những thiết bị chuyển đổi hình thức khác của năng lượng thành điện năng (chẳng hạn như năng lượng mặt trời và các tế bào nhiên liệu và máy phát điện).Một thuật ngữ chính xác hơn cho các thiết bị chuyển đổi 1 hình thúc của năng lượng điện thành 1 dạng khác (như máy biến áp và điều chỉnh tuyến tính) là chuyển đổi năng lương.Việc chuyển đổi phổ biến nhất là từ AC thành DC. . nhân quang. ỨNG DỤNG CỦA MẠCH NGUỒN NUÔI NGUỒN NUÔI MÁY TÍNH Một nguồn nuôi máy tính hiện đại là một mạch chuyển đổi mở và tắt nguồn cung cấp được thiết. tải được đưa tới đầu ra của nguồn điện, hay bất kì sự thay đổi điện áp vào đầu vào của nguồn điện. CÁC LOẠI NGUỒN NUÔI Nguồn nuôi cho thiết bị điện tử