電源の種類
電気工学において、電源とは、電気エネルギーを、接続された電気機器に必要な出力電圧、電流、および周波数に変換するデバイスです。交流を直流に変換し、さまざまな電子機器（コンピューター、テレビ、プリンター、ルーターなど）に電力を供給します。電源には、電圧源 (定電圧を供給) と電流源 (定電流を供給) の 2 種類があります。
電子機器の電源は主にリニア電源とパルス電源に分類できます。
- 対応する要素が変圧器であるリニア電源（変圧器を持たないリニア電源もあります）。
- 各種電子システム（電圧変換器）を使用したスイッチング電源。
リニア型は比較的単純な設計ですが、供給する必要がある電流が増加するにつれて複雑になる可能性がありますが、電圧調整はそれほど効率的ではありません。
電力は多くのデバイスにとって不可欠な部分です。主なタイプには次のようなものがあります。
- インパルス電源ユニットです。 現在、ほとんどの電源はスイッチング電源の形式で製造されています。それらの利点は主に軽量であることです。ソリッドステート制御および電源がまだ利用できなかったときは、低コストのスイッチング電源設計を可能にするために、より重くて耐久性の高いトランス電源が使用されていました。
- コンピューターの電源。 コンピュータには、配電網からの低 AC 電圧 (230 V、50 Hz) をコンピュータの電気回路で使用される低電圧 (DC 3.3 V、5 V、および 12 V) に変換するスイッチング電源が内蔵されています。
- ネットワークアダプター。 これは、特定の電気または電子機器に必要な低電圧を提供する、230 ボルトの主電源で使用される標準の電気プラグ (携帯電話の充電器など) と同じような形状とサイズの小型スイッチング電源です。 AC アダプタは通常、独自の内部電源を持たないデバイスや電化製品で使用されます。
- 溶接電源。 溶接電源は高電流 (通常は数百アンペア) を供給し、金属を局所的に溶かして接合させます。以前は、いわゆる溶接変圧器（高溶接電流用に設計された特殊な電磁変圧器を使用）が使用されていましたが、より現代的なものは、 電子制御付き溶接インバータ.
電源の内部抵抗
電圧源としての理想的な電源は、接続された負荷に関係なく、常に同じ電圧を供給します（つまり、異なる電流引き込みでも供給電圧は一定です）。
ただし、完璧なソースはありませんので、 内部抵抗 真のソースは、回路を流れる最大電流を制限します。
この電源は、電圧レギュレータを使用して、電圧降下（レギュレータの入力電圧と出力電圧の差）によって安定した出力電圧を提供できます。例 - スイッチング電圧レギュレータ
したがって、出力電圧の品質に応じて、電源は次のように区別されます。
- 電流の変動に関係なく、電圧が一定レベルに維持される安定化電源、
- 出力電圧が電流の変動によって変化する可能性がある非安定化電源。
トランスリニア電源
古典的なリニア ソースは、変圧器、整流器、フィルタ、電圧レギュレータの要素で構成されます。
リニア電源の概略図
まず、変圧器は主電源電圧を降圧電圧に変換し、 ガルバニック絶縁… 交流をパルス状の直流に変換する回路をいいます。 整流器 （整流にはダイオードブリッジ回路が使用されます）その後、コンデンサとインダクタを備えたフィルタがリップルを低減します。フィルターの詳細 — パワーフィルター.
電圧を所定の値に調整または安定化するには、いわゆる電圧調整器の構造 トランジスタ.
回路内のトランジスタは調整可能な抵抗として機能します。この段の出力には、波形の安定性を高めるために、第 2 のフィルタリング段があり (必須ではありませんが、すべて設計要件によって異なります)、従来のコンデンサを使用できます。
電源の中には、負荷に供給する電力を供給する電源があります。 サイリスタによって制御される必要な電圧と電力を負荷に供給します。
ドイツの実験室用電源
最新のリニア電源
基本的なタイプの線形電源の電圧の安定化は、適切な抵抗を介して、高電圧の無調整電源から給電される回路と並列に特別な素子を接続することによって実現されます。その電流電圧特性は、必要な電流の急激な増加を示します。電圧。そういう要素です ツェナーダイオード、広い範囲のしきい値電圧で動作します。
ツェナー ダイオード電源の欠点は、出力電圧の安定性が比較的低いこと、電流範囲が比較的小さいこと、そして電気エネルギーが直列抵抗とツェナー ダイオード自体で熱に変換されるため、特に効率が低いことです。
最新のリニア ソース (通常は集積回路の形式) は、出力電圧と内部基準電圧 (ダイオードに基づく) からの DC 電圧との差に基づくフィードバックによって制御される可変インピーダンス要素 (リニア モード トランジスタ) を使用します。回路、ただし小さな直流電流）。
典型的なリニア ソースは、78xx IC (たとえば、7805 は 5V 電圧源) とその派生品です。
このようなリニア電源の欠点は、特に入力電圧と出力電圧の差が大きく、電流が大きい場合に、効率が低いことです (また、集積回路の消費電力は熱や冷却の必要性によって変化するため)。また、出力電圧が常に入力電圧よりも低いという欠点もある。
利点は、低コスト、小型、使いやすさ、外部および電気回路からの干渉がないことです。
電気工学実験室の内蔵電源
スイッチング電源
パルス電源では電界効果トランジスタが使用され、比較的高い周波数（数十kHz以上）で周期的に閉じ、コイル、コンデンサ、ダイオードの組み合わせで構成される回路の入力電圧を高めます。これらの要素を適切に組み合わせることで、電圧の降下と昇圧を実現できます。
別のタイプのパルス電源は、変圧器とそれに続くダイオード整流器を備えた電源で、高周波における最新の磁性材料 (フェライト) の有利な特性 (高電流時の変圧器の小型化、磁気損失の低減) を利用します。 。周波数を変更すると、出力電圧を変更できます。
したがって、このような電源には、出力電圧からのフィードバックに基づいて周波数を変化させ、負荷が変動しても安定した出力電圧を提供する回路（通常は集積回路の形態）が含まれる。
スイッチング電源の詳細: スイッチング電源の一般原理、メリット、デメリット
スイッチング電源は方形波の電圧と電流で動作するため、通常、広い周波数範囲にわたって電磁波を放射します。したがって、それらを作成および使用する場合は、電磁両立性 (EMC) の原則を遵守する必要があります。
研究所の備品
ワークショップや研究室では、高精度電源が測定、テスト、トラブルシューティングに使用されます。これらのラボ用電源は、電圧と出力電流を変換、整流、調整するため、テスト対象のデバイスに損傷を与えることなく測定を行うことができます。
以下も参照してください。産業用オートメーション機器用電源