Jenis catu daya

Dalam teknik kelistrikan, catu daya adalah perangkat yang mengubah energi listrik menjadi tegangan, arus, dan frekuensi listrik keluaran yang diperlukan oleh alat listrik yang terhubung. Ini mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah dan memberi daya pada berbagai perangkat elektronik (komputer, TV, printer, router, dll.). Ada dua jenis catu daya: sumber tegangan (menyediakan tegangan konstan) dan sumber arus (menyediakan arus konstan).

Catu daya untuk perangkat elektronik terutama dapat dibagi menjadi linier dan berdenyut:

• catu daya linier di mana elemen yang sesuai adalah transformator (ada juga catu daya linier tanpa transformator);
• mengganti catu daya menggunakan berbagai jenis sistem elektronik (konverter tegangan);

Yang linier memiliki desain yang relatif sederhana yang bisa menjadi lebih rumit karena arus yang mereka butuhkan untuk memasok meningkat, tetapi pengaturan tegangannya tidak terlalu efisien untuk mereka.

Daya merupakan bagian integral dari banyak perangkat. Beberapa jenis utamanya adalah:

• Unit catu daya impuls. Saat ini, sebagian besar catu daya diproduksi dalam bentuk catu daya switching. Keuntungan mereka terutama adalah bobot yang lebih rendah. Ketika kontrol solid-state dan catu daya belum tersedia, catu daya transformator yang lebih berat dan lebih tahan lama digunakan untuk memungkinkan desain catu daya switching berbiaya rendah.
• Catu daya komputer. Komputer memiliki catu daya switching yang mengubah tegangan AC rendah dari jaringan distribusi (230 V, 50 Hz) menjadi tegangan rendah yang digunakan di sirkuit listrik komputer (DC 3,3 V, 5 V, dan 12 V).
• Penyesuai jaringan. Ini adalah sumber daya switching kecil yang berbentuk dan berukuran seperti colokan listrik standar (seperti pengisi daya ponsel) yang digunakan pada catu daya 230 volt yang menyediakan tegangan rendah yang diperlukan untuk perangkat listrik atau elektronik tertentu. Adaptor AC biasanya digunakan dengan perangkat dan peralatan yang tidak memiliki catu daya internal sendiri.
• Sumber tenaga las. Sumber pengelasan memberikan arus tinggi (biasanya ratusan ampere) yang memungkinkan logam meleleh secara lokal dan bergabung. Sebelumnya, yang disebut trafo las digunakan (dengan trafo elektromagnetik khusus yang dirancang untuk arus pengelasan tinggi), yang lebih modern inverter las dengan kontrol elektronik.

Resistansi internal catu daya

Catu daya yang ideal, sebagai sumber tegangan, selalu memberikan tegangan yang sama terlepas dari beban yang terhubung (yaitu tegangan suplai konstan pada penarikan arus yang berbeda).

Namun, tidak ada sumber yang sempurna karena resistensi internal sumber sejati membatasi arus maksimum yang dapat mengalir melalui rangkaian.

Catu daya ini dapat menggunakan pengatur tegangan untuk memberikan tegangan keluaran yang stabil, yang disediakan oleh penurunan tegangan (perbedaan antara tegangan input dan output regulator). Contoh - Beralih regulator tegangan

Jadi menurut kualitas tegangan keluaran, catu daya dibedakan:

• sumber stabil, tegangan yang dipertahankan pada tingkat konstan, terlepas dari fluktuasi arus,
• sumber yang tidak diatur di mana tegangan output dapat bervariasi dengan fluktuasi arus.

Catu daya linier transformator

Sumber linier klasik terdiri dari elemen-elemen berikut: transformator, penyearah, filter, dan pengatur tegangan.

Diagram skema catu daya linier

Pertama, trafo mengubah tegangan listrik menjadi tegangan yang dikurangi dan menyediakan isolasi galvanik… Sirkuit yang mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah berdenyut disebut penyearah (sirkuit jembatan dioda digunakan untuk perbaikan), kemudian filter dengan kapasitor dan induktor mengurangi riak. Lebih lanjut tentang filter — Filter daya.

Regulasi atau stabilisasi tegangan ke nilai tertentu dicapai dengan menggunakan apa yang disebut Regulator tegangan dalam konstruksi yang transistor.

Transistor di sirkuit bertindak sebagai resistansi yang dapat disesuaikan.Pada output tahap ini, untuk mencapai stabilitas gelombang yang lebih besar, ada tahap penyaringan kedua (walaupun tidak harus, semuanya tergantung pada persyaratan desain), dapat berupa kapasitor konvensional.

Di antara catu daya ada catu daya yang disuplai ke beban diatur oleh thyristoruntuk memasok tegangan dan daya yang dibutuhkan ke beban.

Catu daya laboratorium Jerman

Catu daya linier modern

Stabilisasi tegangan pada tipe dasar sumber linier dicapai dengan menghubungkan elemen khusus secara paralel dengan sirkuit yang diumpankan oleh sumber tegangan tinggi yang tidak diatur melalui resistor yang sesuai, yang karakteristik arus-tegangan menunjukkan peningkatan tajam pada arus pada kebutuhan. tegangan. Ini adalah elemen seperti itu Dioda zener, yang beroperasi pada berbagai tegangan ambang batas.

Kerugian dari catu daya dioda zener adalah stabilitas tegangan keluaran yang relatif rendah, rentang arus yang relatif kecil, dan efisiensi yang sangat rendah, karena energi listrik diubah menjadi panas dalam resistor seri dan di dioda zener itu sendiri.

Sumber linier modern (biasanya dalam bentuk sirkuit terintegrasi) menggunakan elemen impedansi variabel (transistor mode linier) yang dikendalikan oleh umpan balik berdasarkan perbedaan antara tegangan output dan tegangan DC dari tegangan referensi internal (berdasarkan dioda). sirkuit, tetapi dengan arus searah kecil).

Sumber linier tipikal adalah IC 78xx (misalnya 7805 adalah sumber tegangan 5V) dan turunannya.

Kerugian dari catu daya linier semacam itu adalah efisiensinya yang rendah (dan karena disipasi daya dalam sirkuit terintegrasi bervariasi dengan panas dan kebutuhan pendinginan), terutama bila ada perbedaan besar antara tegangan input dan output serta arus tinggi. juga terkadang merugikan bahwa tegangan output selalu lebih rendah dari tegangan input.

Keuntungannya terletak pada biayanya yang murah, ukurannya yang kecil, kemudahan penggunaan dan kurangnya gangguan dari luar dan dalam rangkaian listrik.

Catu daya bawaan di laboratorium teknik kelistrikan

Mengalihkan catu daya

Dalam catu daya berdenyut, transistor efek medan digunakan, yang menutup secara berkala pada frekuensi yang relatif tinggi (puluhan kHz atau lebih) dan meningkatkan tegangan input rangkaian yang terdiri dari kombinasi koil, kapasitor, dan dioda. Dengan kombinasi yang sesuai dari elemen-elemen ini, dimungkinkan untuk mencapai penurunan dan peningkatan tegangan.

Jenis lain dari catu daya pulsa adalah catu daya dengan trafo dan penyearah dioda berikutnya, yang memanfaatkan sifat menguntungkan (ukuran trafo yang lebih kecil pada arus tinggi, kerugian magnetik yang lebih rendah) dari bahan magnetik modern (ferit) pada frekuensi tinggi. . Dengan mengubah frekuensi, Anda dapat mencapai perubahan tegangan keluaran.

Dengan demikian, catu daya semacam itu mencakup rangkaian (biasanya dalam bentuk rangkaian terpadu) yang memberikan variasi frekuensi berdasarkan umpan balik dari tegangan keluaran untuk memberikan tegangan keluaran yang stabil di bawah beban yang bervariasi.

Lebih lanjut tentang mengganti catu daya: Prinsip umum, keuntungan dan kerugian dari switching catu daya

Karena catu daya switching beroperasi dengan tegangan dan arus gelombang persegi, mereka biasanya memancarkan gelombang elektromagnetik pada rentang frekuensi yang luas. Oleh karena itu, saat membuat dan menggunakannya, prinsip kompatibilitas elektromagnetik (EMC) harus diperhatikan.

Peralatan laboratorium

Di bengkel atau laboratorium, catu daya presisi digunakan untuk pengukuran, pengujian, dan pemecahan masalah. Catu daya lab ini mengubah, memperbaiki, dan mengatur voltase serta arus keluaran sehingga pengukuran dapat dilakukan tanpa merusak perangkat yang diuji.

Lihat juga:Catu daya untuk perangkat otomasi industri