แหล่งจ่ายไฟที่ควบคุมได้: วงจรและประเภท
อะไรคือแหล่งจ่ายไฟที่ควบคุม?
แหล่งจ่ายไฟที่ควบคุม (regulated power supply) แปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (Alternating Current) เป็นกระแสไฟฟ้าตรง (Direct Current) ที่คงที่ แหล่งจ่ายไฟที่ควบคุมใช้เพื่อให้แน่ใจว่าเอาต์พุตยังคงอยู่ในระดับที่คงที่แม้ว่าอินพุตจะเปลี่ยนแปลง
แหล่งจ่ายไฟ DC ที่ควบคุมยังเรียกว่าแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น มันเป็นวงจรฝังและประกอบด้วยบล็อกต่างๆ
แหล่งจ่ายไฟที่ควบคุมจะรับอินพุต AC และให้อาต์พุต DC ที่คงที่ ภาพด้านล่างแสดงแผนผังบล็อกของแหล่งจ่ายไฟ DC ที่ควบคุมแบบทั่วไป
ส่วนประกอบหลักของแหล่งจ่ายไฟ DC ที่ควบคุมมีดังนี้:
หม้อแปลงลดแรงดัน
วงจรปรับขั้ว
ตัวกรอง DC
วงจรควบคุม
(โปรดทราบว่า คำถามทางวิศวกรรมไฟฟ้า MCQ มีคำถามเกี่ยวกับหัวข้อนี้)
การทำงานของแหล่งจ่ายไฟที่ควบคุม
หม้อแปลงลดแรงดัน
หม้อแปลงลดแรงดัน (step down transformer) จะลดแรงดันจากสายไฟ AC ลงมาเป็นแรงดันที่ต้องการ ความสัดส่วนของจำนวนรอบของหม้อแปลงถูกปรับให้ได้ค่าแรงดันที่ต้องการ ผลลัพธ์ของหม้อแปลงถูกนำไปเป็นอินพุตของวงจรปรับขั้ว
การปรับขั้ว
วงจรปรับขั้วเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบด้วยไดโอด (diodes) ที่ทำกระบวนการปรับขั้ว การปรับขั้วคือกระบวนการแปลงแรงดันหรือกระแสสลับเป็นกระแสตรง (DC) ที่มีทิศทางเดียว อินพุตของวงจรปรับขั้วคือ AC ในขณะที่เอาต์พุตคือกระแสตรงที่มีการกระพริบ
แม้ว่าวงจรปรับขั้วครึ่งวงจร (half wave rectifier) สามารถใช้งานได้ แต่การสูญเสียพลังงานของมันมากกว่าวงจรปรับขั้วเต็มวงจร (full wave rectifier) ดังนั้นวงจรปรับขั้วเต็มวงจรหรือวงจรปรับขั้วสะพาน (bridge rectifier) จึงถูกใช้ในการปรับขั้วทั้งสองครึ่งวงจรของการจ่ายไฟ AC (การปรับขั้วเต็มวงจร) ภาพด้านล่างแสดงวงจรปรับขั้วเต็มวงจรสะพาน
วงจรปรับขั้วสะพานประกอบด้วยไดโอด p-n ชนิด (p-n junction diodes) สี่ตัวที่เชื่อมต่อในรูปแบบที่แสดงไว้ด้านบน ในครึ่งวงจรที่เป็นบวกของแหล่งจ่ายไฟ แรงดันที่เกิดขึ้นที่ขั้วรองของหม้อแปลงไฟฟ้าคือ VMN ซึ่งเป็นบวก ดังนั้นจุด E จะเป็นบวกเมื่อเทียบกับ F ดังนั้นไดโอด D3 และ D2 จะถูกป้อนข้อมูลในทิศทางตรงข้ามและไดโอด D1 และ D4 จะถูกป้อนข้อมูลในทิศทางเดียวกัน ไดโอด D3 และ D2 จะทำงานเหมือนสวิตช์เปิด (โดยที่มีแรงดันตกบางส่วน) และไดโอด D1 และ D4 จะทำงานเหมือนสวิตช์ปิดและจะเริ่มนำกระแส ดังนั้นคลื่นที่ถูกปรับขั้วจะปรากฏที่เอาต์พุตของวงจรปรับขั้วตามที่แสดงในภาพแรก เมื่อแรงดันที่เกิดขึ้นที่ขั้วรองคือ VMN เป็นลบ D3 และ D2 จะถูกป้อนข้อมูลในทิศทางเดียวกันในขณะที่อีกสองตัวจะถูกป้อนข้อมูลในทิศทางตรงข้ามและแรงดันบวกจะปรากฏที่อินพุตของตัวกรอง
การกรองกระแสตรง
แรงดันที่ผ่านการปรับขั้วจากวงจรปรับขั้วเป็นแรงดันกระแสตรงที่มีการกระพริบที่มีความรุนแรงสูง แต่นี่ไม่ใช่สิ่งที่เราต้องการ เราต้องการคลื่นกระแสตรงที่ไม่มีการกระพริบ ดังนั้นตัวกรองจึงถูกใช้ ตัวกรองประเภทต่างๆ ถูกใช้ เช่น ตัวกรองคอนเดนเซอร์ (capacitor) ตัวกรอง LC ตัวกรอง Choke input ตัวกรอง π type ภาพด้านล่างแสดงตัวกรองคอนเดนเซอร์ที่เชื่อมต่อที่เอาต์พุตของวงจรปรับขั้วและคลื่นเอาต์พุตที่ได้
เมื่อแรงดันทันทีเริ่มเพิ่มขึ้น คอนเดนเซอร์ (capacitor charges) จะเริ่มชาร์จ จนกระทั่งคลื่นถึงค่าสูงสุด เมื่อแรงดันทันทีเริ่มลดลง คอนเดนเซอร์ (
