Energiforsyningsmodul

(Omdirigert frå Straumforsyning)

Ein energiforsyningsmodul, eller ei energiforsyning, er ein komponent som forsyner elektronikk med energi. Ei energiforyning kan halda spenninga over utgangsterminalane konstant, eller straumen ut frå/inn i utgangsterminalane konstant. Ei energiforsyning som held spenninga over utgangsterminalane konstant er ein konstantspenningsgeneratorar, medan ei forsyning som held straumen ut frå/inn i terminalane konstant er ein konstantstraumgenerator.

Fig. 1 Svitsjmode energiforsyning til ei datamaskin.

BatteriforsyningEndra

 
Fig. 2 Ulike batteritypar.

Ei batteriforsyning forsyner elektroniske krinsar med energi lagra i eit batteri, som kan vera oppladbart. Mange slike forsyningar har ikkje spenningsregulering, så spenninga over utgangsterminalane vil søkka når batteriet vert utlada. Når det vert nytta oppladbare batteri må desse ladast med ein innbyd eller ekstern batteriladar.

Batteriforsyningar vert nytta i berbart utstyr som til dømes høyreapparat, mobiltelefonar, fjernkontrollar, berbare radioar og musikkavspelarar. Batteriforsyningar har etter lite Elektrisk støystøy vert av og til nytta i forsterkarar som arbeider med låge spenningar og for følsame måleinstrument. Batteri vert òg nytta når det er viktig at energiforsyninga ikkje fell bort ved utfall av elnettet, som til dømes medisinsk elektronikk på sjukehus, oppstartkode i datamaskinar osb.

RåforsyningarEndra

 
Fig. 3 Enkel råforsyning.

Råforyning er eit omgrep som vert nytta om dek delen av ein enegiforsyningsmodul som transformerer ned spenninga frå Elnettsettspenninga på 230 V til ei lågare (eller meir sjeldan ei høgare) spenning som høver til elektronikken som skal forsynast med energi. Råforsyninga inneheld som oftast ei sikring, eit overspenningsvern, eit nettfilter, ein transformator, ei likerettarbru og ein eller fleire kondensatorar. Saman med utgngsimpedansen frå likerettarbrua utgjer kondensatorane eit lågpassfilter som fjernar høgfrekvens støy frå spenninga på utgangsterminalane.

Linære forsyningarEndra

Hovudartikkel: Linear spenningsregulator
 
Fig. 4 Enkel seriespenningsregulator.

Lineære regulatorar er bygde med analog elektronikk og nyttar tilbakekopling. I ein lineær spenningsregulator vert utgangsspenninga samanlikna med ei referansespenning[1][2]. Differansen mellom desse (ei feilspenning) vert så nytta til å korrigera basestraumen til ein serie- eller shunttransistor, slik at kollektorstraumen vert endra. I ein lineær straumregulator er det utgangsstraumen som vert målt og nytta for å genererera eit feilsignal. Lineære regulatorar er døme på tidskontinuerlege reguleringssystem.

Lineære regulatorar kan byggast ved hjelp av diskrete komponentar, men det vanlege er å nytta integrerte krinsar, som finst i mange utførelsar. Desse har som oftast stort SNR, god CMRR, innebygd kontslutnings- og temperatursikringar, tek lite plass og er enkle å bruka. Dei vert nytta i samband med følsam elektronikk, slik som AD/DA-omformarar, analog signalhandsaming og så bortetter.

SvitsjmoderegulatorarEndra

 
Fig. 5 Prinsippskisse for ei svitsjmode energiforsyning..
Hovudartikkel Svitsjmoderegulator

Ei ulempe med lineære reguleringar er at transformatoren har både stor masse og store dimensjonar. Grunnen til dette er at det vert nytta ein låg frekvens (50 Hz), så for at kjernen i transformatoren ikkje skal gå i metting lyt tverrsnittet vera stort. Svitjmoderegulatorar arbeider med mykje høgare frekvensar (nokre 100 kHz), så transformatorkjernane kan ha små tverrsnitt.

Det finst mange forskjellige svitsjmodeforsyningar[3]. Arbeidsprinsippet er i grove trekk at ein transistor vert svitsja av/på med høg frekvens, slik at straumen gjennom transistoren vert avbroten. I den enkle regulatoren i fig. 5 vert brytaren (ein transistor i praksis) opna og stengd fleire hundre tusen gongar per sekund. Når brytaren er stengd flyt det ein straum gjennom spolen og den stengde brytaren. Etter som ein spole lagrar energi i eit magnetfelt kan ikkje straumen gjennom han avbrytast plutseleg. Når brytaren vert opna forsett difor straum å flyta gjennom spolen og staden for å flyta gjennom brytaren vil han flyta gjennom dioden og lasta på utgangen. I ein praktisk regulator vil det vera plassert ein kondensator over utgangsterminalane, som lagrar den tilførte energien i eit elektrisk felt. Medan brytaren er stengd vil lasta verta forsynt med energi frå denne kondensatoren. På grunn av at kondensatoren vert opplada fleire hundre tusen gongar per sekund treng han ikkje ha så stor kapasitans.

BrenslecellerEndra

Hovudartikkel Brenslecelle

KjelderEndra

  1. Horowitz, P. og Hill, W., The art of electronics, Cambridge Univ. Press, 2. ed., 1989.
  2. Jung, W., IC op-amp cookbook, Howard W. Sams & Co., 1974.
  3. Billings, K., Switchmode power supply handbook, 2. utg., McGrawHill, 1989.