Kuinka lineaarinen ohjelmoitava virtalähde toimii? Mikä on suunnitteluperiaate?
Ohjelmoitavia virtalähteitä käytetään laajalti erilaisten elektroniikkatuotteiden testaamiseen ja mittaamiseen, ja ne ovat laajentumassa myös muille toimialoille. Ohjelmoitavaa virtalähdettä käytetään perinteisessä galvanointiteollisuudessa, mikä voi parantaa merkittävästi galvanointituotteiden laatua ja automatisointia. Vähennä kuluja. Lisäksi ohjelmoitavien virtalähteiden korkean hyötysuhteen ansiosta energiankulutusta voidaan vähentää huomattavasti monilla perinteisillä teollisuudenaloilla.
Seuraavaksi kuvataan, kuinka lineaarinen ohjelmoitava virtalähde toimii.
Teholähteen perussuunnittelumalli sisältää sarjaan kytketyt tasasuuntaajat ja kuormituslaitteet sekä ohjauskomponentit.
Yksinkertaistettu piirikaavio sarjatasasuuntaisesta virtalähteestä. Se koostuu esisäätimestä (katkaisijana) vaiheen säätöä varten ja muuttuvan impedanssin sarjaelementistä. Vaiheohjattu esisäädin minimoi tehohäviön ylläpitämällä vakaan alhaisen putoamisen sarjaelementtien välillä. Takaisinkytkentäohjauspiiri valvoo jatkuvasti teholähteen lähtöä ja säätää sarjaimpedanssia jatkuvan lähtöjännitteen vakauttamiseksi.
Teholähteen sarjamuuttuva vastuslaite koostuu itse asiassa yhdestä tai useammasta lineaarisessa tilassa toimivasta tehotransistorista, joten tämän tyyppistä tasasuuntaajaa käyttävää teholähdettä kutsutaan usein lineaariseksi teholähteeksi. Lineaarisilla virtalähteillä on monia etuja. Korkean vakauden ja alhaisen melutason ansiosta se on helpoin ja tehokkain tehoratkaisu T&K-penkillä.
Virtalähde on kahden alueen virtalähde, jolla voi olla korkeampi jännite, kun virta on pienempi, ja suurempi virta, kun jännite on pienempi. Perinteisellä yksialuevirtalähteellä lähtöteho on maksimissaan vain silloin, kun sekä jännite- että virtalähdöt ovat maksimissaan. Lineaarinen virtalähde, jossa on kaksi osaa, voi tarjota suurimman lähtötehon, kun kahdella osalla on suurin jännite ja virta. Käytettäessä kaksialuevirtalähdettä, päämuuntajan toisiokaapelin keskellä, lähellä liitinpistoketta, on hana. Esisäätimen edessä oleva kytkin voidaan vaihtaa suoraan näiden kahden lähdön välillä, ja takalähtö on jo määritetty. Korkea jännite, matalavirtatila tai matalavirta-korkeajännitetila. Tämä tekniikka on erittäin tehokas sarjalaitteiden virrankulutuksen vähentämisessä.
Lineaarisilla teholähteillä on erinomaiset lähde- ja kuormitusominaisuudet, ja ne voivat reagoida nopeasti verkon ja kuormituksen muutoksiin. Siksi linjan säätö, kuormituksen säätö ja siirtymän palautumisaika ovat parempia kuin useimmat kytkentävirtalähteet. Lineaarisilla virtalähteillä on monia muita etuja, kuten: erittäin alhainen aaltoilu ja melu, sietokyky ympäristön lämpötilan vaihteluille ja korkea luotettavuus.
Ohjelmoitavassa lineaarisessa teholähteessä digitaalinen ohjauspiiri ohjaa DAC:n lähdön ohjaustasoa ohjatakseen suoraan virtalähteen ohjelmoitua jännitearvoa. Virtalähteen lähtö lähettää samanaikaisesti jännitteen ohjauspiiriin osoittaen, että sillä on haluttu lähtöjännite. Kun ohjauspiiri on vastaanottanut jännitetiedot lähtöliittimestä, se lähettää tiedot näytölle. Samalla tavalla ohjauspiiri ilmoittaa myös muille laitteille virtalähteen tulo- ja lähtötilasta PC-liitännän, kuten GPIB, RS-232, USB tai LAN kautta. Nämä PC-liitännät on maadoitettu suoraan ja ohjauspiirin ja virtalähteen välillä käytetään optoeristystä.
Lineaariset tasavirtalähteet ovat erittäin monimutkaisia suunnitella ja toimivat erittäin hyvin. Suurin ongelma on kuitenkin suhteellisen alhainen tehokkuus. Täydellä teholla hyötysuhde ei yleensä saavuta 60 prosenttia. Jos lähtöjännite säädetään pienemmäksi, hyötysuhde heikkenee entisestään. Tehon kasvaessa myös tilavuus ja paino kasvavat suhteessa. Siksi hakkuriteholähteitä käytetään useammin korkean suorituskyvyn teholähteissä.
