Wie funktioniert ein linear programmierbares Netzteil? Was ist das Designprinzip?
Programmierbare Netzteile werden häufig zum Testen und Messen verschiedener elektronischer Produkte eingesetzt und breiten sich auch in anderen Branchen aus. In der traditionellen Galvanikindustrie wird eine programmierbare Stromversorgung verwendet, die die Qualität und Automatisierung von Galvanikprodukten erheblich verbessern kann. Kosten reduzieren. Darüber hinaus kann aufgrund der hohen Effizienz programmierbarer Netzteile der Energieverbrauch in vielen traditionellen Industrien erheblich gesenkt werden.
Als nächstes beschreiben wir, wie ein linear programmierbares Netzteil funktioniert.
Das grundlegende Designmodell einer Stromversorgung umfasst in Reihe geschaltete Gleichrichter- und Lastgeräte sowie Steuerkomponenten.
Vereinfachtes Schaltbild einer Reihengleichrichter-Stromversorgung. Es besteht aus einem Vorregler (als Leistungsschalter) zur Phasensteuerung und einem Reihenelement mit variabler Impedanz. Ein phasengesteuerter Vorregler minimiert die Verlustleistung, indem er einen stabilen niedrigen Dropout über alle Serienelemente hinweg aufrechterhält. Eine Rückkopplungssteuerschaltung überwacht kontinuierlich den Ausgang des Netzteils und passt die Serienimpedanz an, um die kontinuierliche Ausgangsspannung zu stabilisieren.
Das in Reihe geschaltete Gerät mit variablem Widerstand in einem Netzteil besteht eigentlich aus einem oder mehreren Leistungstransistoren, die im linearen Modus arbeiten. Daher wird ein Netzteil, das diesen Gleichrichtertyp verwendet, oft als lineares Netzteil bezeichnet. Lineare Netzteile haben viele Vorteile. Aufgrund seiner hohen Stabilität und seines geringen Geräuschpegels ist es die einfachste und effektivste Stromversorgungslösung auf dem Forschungs- und Entwicklungstisch.
Bei dem Netzteil handelt es sich um ein Zweibereichsnetzteil, das bei niedrigerem Strom eine höhere Spannung und bei niedrigerer Spannung einen höheren Strom haben kann. Bei einem herkömmlichen Einbereichsnetzteil ist die Ausgangsleistung nur dann maximal, wenn sowohl die Spannungs- als auch die Stromausgänge ihr Maximum erreichen. Ein lineares Netzteil mit zwei Abschnitten kann maximale Ausgangsleistung liefern, wenn die beiden Abschnitte die maximale Spannungs- und Stromausgabe haben. Bei Verwendung eines Dual-Range-Netzteils befindet sich in der Mitte des Sekundärkabels vom Haupttransformator in der Nähe des Anschlusssteckers eine Abzweigung. Mit einem Schalter vor dem Vorregler kann direkt zwischen diesen beiden Ausgängen umgeschaltet werden, der hintere Ausgang ist bereits festgelegt. Hochspannungs-, Niederstrommodus oder Niederstrom-Hochspannungsmodus. Diese Technik ist sehr effektiv bei der Reduzierung des Stromverbrauchs serieller Geräte.
Hinsichtlich der Leistung verfügen lineare Netzteile über hervorragende Quellen- und Lasteigenschaften und können schnell auf Netz- und Laständerungen reagieren. Daher sind Netzregulierung, Lastregulierung und Übergangserholungszeit besser als bei den meisten Schaltnetzteilen. Lineare Netzteile bieten viele weitere Vorteile, wie z. B. extrem geringe Welligkeit und Rauschen, Toleranz gegenüber Umgebungstemperaturschwankungen und hohe Zuverlässigkeit.
In einem programmierbaren linearen Netzteil steuert eine digitale Steuerschaltung den Ausgangssteuerpegel des DAC, um den programmierten Spannungswert des Netzteils direkt zu steuern. Der Ausgang des Netzteils sendet gleichzeitig eine Spannung an den Steuerkreis, um anzuzeigen, dass er die gewünschte Ausgangsspannung hat. Nachdem die Steuerschaltung die Spannungsinformationen vom Ausgangsanschluss empfangen hat, sendet sie die Informationen an die Anzeige. In ähnlicher Weise benachrichtigt die Steuerschaltung auch andere Geräte über den Ein- und Ausgangsstatus des Netzteils über eine PC-Schnittstelle wie GPIB, RS-232, USB oder LAN. Diese PC-Schnittstellen sind direkt geerdet und zwischen der Steuerschaltung und der Stromversorgung wird eine Opto-Isolation verwendet.
Lineare Gleichstromnetzteile sind sehr komplex im Design und leistungsstark. Das Hauptproblem ist jedoch der relativ geringe Wirkungsgrad. Bei voller Ausgangsleistung erreicht der Wirkungsgrad typischerweise nicht 60 Prozent. Wird die Ausgangsspannung niedriger eingestellt, verringert sich der Wirkungsgrad weiter. Mit zunehmender Leistung nehmen auch Volumen und Gewicht proportional zu. Deshalb werden bei Hochleistungsnetzteilen häufiger Schaltnetzteile eingesetzt.
