مستقیم و متناوب: منابع تغذیه بر حسب برقی که ارائه می دهند، به دو دسته مستقیم و متناوب تقسیم می شوند. برق مسقیم DC آن است که منفی و مثبت آن تفکیک شده است، مثل برق باطری. برق متناوب AC برقی است که دو سر آن از جهت مثبت و منفی دائماً در حال تغییر هستند، به علاوه برق AC دائماً در حال نوسان است و کم و زیاد شدن است. برق شهر متناوب است، ترانسها با برق متناوب کار می کنند و به همین خاطر برقی هم که از ترانس خارج می شود متناوب است. برای استفاده های الکترونیکی باید برق را مستقیم کرد. مستقیم کردن برق با پل دیود صورت می پذیرد که با توجّه به جهت حرکت الکترونها هدایت آنها را به عهده می گیرد. پس از تبدیل برق متناوب به مستقیم، با یک خازن برق حاصله را تصفیه می کنند و از کم و زیاد شدن دائمی آن می کاهند.
نکته بسیار مهم در اینجاست که: برق متناوب وقتی مستقیم می شود، ولتاژ آن 40 درصد افزایش می یابد. مثلاً ترانس 12 ولت وقتی مستقیم می شود به 17.5 ولت تبدیل می شود. می توانید این را با اهم متر تست کنید.
برخی گمان می کنند که این ولتاژ اضافه کاذب است و نباید به آن توجّه کرد، غافل از این که در ترانسهای با آمپراژ بالا، این ولتاژ در حین کار هم باقی می ماند و افت نمی کند. حتماً با اهم متر امتحان کنید.
بنا بر این از این پس وقتی در مقالات می نویسیم که فلان پاور نیاز به برق 42 ولت دارد، مراد ترانس 30 ولت است، و وقتی می نویسیم طرحی نیاز به برق 50 ولت مستقیم دارد، یعنی باید از ترانس 38 ولت استفاده نمود.
موازی و متقارن: ترانسها یا در ثانویه خود دو سر دارند که به آن موازی می گویند و یا سه سر دارند که به آن متقارن می گویند. ترانسهای سه سر در آمپلی فایر ها خیلی پر کاربرد هستند، در این منابع تغذیه سیم وسط، سیم صفر است که به بدنه دستگاه و ارت زمین وصل می شود، و دو سر دیگر با پل دیود به مثبت ولت و منفی ولت تفکیک می شوند. در ترانس 30 ولت سه سر، مثبت ولت به خط صفر، 30 ولت برق می دهد، منفی ولت به خط صفر، 30- ولت برق می دهد، و مثبت ولت به منفی ولت، 60 ولت برق می دهد. برای تصفیه این ترانس هم، از مثبت ولت به صفر ولت و از صفر ولت به منفی ولت دو عدد خازن تصفیه وصل می شود.
شما می توانید با ترانس دو سر، برق سه سر را به صورت نیم موج شبیه سازی کنید: یکی از دو سر را به عنوان صفر ولت تلقی کنید و به سر دیگر دو عدد دیود وصل کنید، به نحوی که یکی از این دو دیود به خط صفر شما برق مثبت بدهد و دیود دیگر به خط صفر برق منفی بدهد.
اما دقّت کنید که برق نیم موج با افت ولتاژ بیشتری مواجه است و باید از خازنهای بزرگتری برای آن استفاده نمود.
اگر ترانس شما ۱۲ ولت دو سر باشد (مثلاً) با این روش ۱۲ ولت سر به شما تحویل می دهد.
راه دیگری هست که می توانید با آن از ۱۲ ولت ۲ سر ۶ ولت سه سر تهیه کنید! برای این منظور ۴ عدد دیود را به همان نحوی که برای تغذیه دو سر استفاده می کنید وصل کنید، اما به جای یک خازن برای تصفیه از دو خازنی که به هم سری شده اند استفاده کنید. سیم وسط دو خازن خط صفر شما خواهد شد که به هر یک از دو سر دیگرِ خازنها نصف ولتاژ را ارائه خواهد داد.
از این روش در پاور کامپیوتر استفاده شده است، چون نیاز به ۱۱۰ ولت سه سر داشته اند. در اکو همراهها هم برای تغذیه ی آی سی های پری از این روش افتاده شده است، زیرا از طرفی برق باطری دو سر است و آی سی های پری با سه سر کار می کنند!
اما دقت کنید که این کار تنها هنگامی مناسب است که در استفاده از آن تقارن مصرف به طور کامل رعایت شود. زیرا اگر یک طرف مصرف بیشتری داشته باشد خازن طرف دیگر ولتاژ بیشتری به خود جذب می کند و مدار از تقارن خارج می شود. برای بهبود تقارن می توان از دو مقاومت (متناسب با مصرف) که به دو خازن موازی می شوند استفاده کرد.
خطی و سوئیچینگ: به طور خلاصه منابع تغذیه به دو نوع کلی: خطی و سوئیچینگ تقسیم می شوند. ترانسها به عنوان یک منبع تغذیه خطی شناخته شده اند که تشکیل یافته از سیم پیچ اوّلیه و ثانویه و مقداری آهن به شکل E می باشند. کار این منابع تغذیه با ولتاژ متناوب 60 هرتز است و با برق مستقیم اصلاً کار نمی کنند.
مجموع سیم پیچهای اوّلیه و ثانویه از جهت وزن تقریباً با هم مساوی هستند (البته به شرط اینکه فاصله آنها از هسته مساوی باشد)، با این توضیح که هرچه ولتاژ ثانویه کمتر از ولتاژ اوّلیه باشد، سیم پیچ ثانویه تعداد دورهایش کمتر می شود و کلفتی آن بیشر می شود تا آمپرش بیشتر شود.
به عنوان مثلاً برای یک ترانس 100 وات شما نیاز به حدوداً 3 کیلو آهن، و 740 دور سیم نیم میلیمتر برای اوّلیه دارید. اگر بخواهید مثلاً ثانویه شما 30 ولت باشد، باید صد دور سیم یک و 35 صدم میلیمتر بپیچید، و اگر می خواهید 30 ولت سر سر باشد باید تعداد دور سیمها را دو برابر کنید و حجم آن را نصف کنید (یعنی سیم نه دهم! محاسبه مساحت دایره که یادتان هست؟!)
بهترین ترانس ترانسی است که سیم های آن منظم و فشرده پیچیده شود و آهن های آن از جنس آهن خشک (پودر آهن) فشرده باشد. بعد از سیم پیچی، ترانس را در لاک فرو می برند. برای اینکه یک ترانس ارتعاشات اضافی نداشته باشد، ظرافتهای زیادی باید مراعات کرد!
و اما منابع تغذیه سوئیچینگ، این منابع تشکیل یافته از یک مستقیم کننده برق شهر، یک نوسان ساز فرکانس بالا، یک چوک کوچک، و خورده مدارات تصفیه و تنظیم برق می باشد. در اطراف شما انواع مختلف منبع تغذیه مشاهده می شود: شارژر موبایل، شارژر کامپیوتر، پاور کامپیوتر و تغذیه دستگاه دی وی دی، همه از نوع سوئیچینگ هستند.
به سازندگان عزیز پیشنهاد می کنیم که به سمت مدارات سوئیچینگ روی بیاورند و مدارات ترانسی و خطی را رها کنند.
چرا؟
زیرا:
1. مدارات سوئیچینگ، بسیار سبُک و کم حجم هستند.
2. مدارات سوئیچینگ، در صورت تولید دستی بسیار ارزان هستند.
3. مدارات سوئیچینگ، قابلیّت کنترل برق را دارند و مثلاً در صورت اتّصال می توانند به صورت اتوماتیک برق را قطع کنند، با طراحی می توان قابلیت کم و زیاد کردن جریان آنها را طرح ریزی کرد.
4. مدارات سوئیچینگ بسیار آسان تعمیر می شوند، کافی است قطعات آنها را در دسترس داشته باشید.
5. بازدهی بالا و هدر رفت کمتر انرژی، حسن این مدارات است. در جاهایی که محدودیت انرژی دارید و مثلاً با باطری کار می کنید حتماً از سوئیچینگ استفاده کنید.
یک تولید گر اگر خلاقیت داشته باشد به راحتی می تواند طرح منبع تغذیه مورد نیاز خود را پیدا کند و از آن تکثیر کند.
من برای کارهای خودم مدتهاست که از ترانس استفاده نمی کنم. بلکه پاورهای کامپیوتر را باز می کنم و به راحتی از آنها برق 50 ولت دریافت می کنم (با اینکه این پاورها حدّ اکثر برقی که به کامپیوتر ارائه می دهند، 12 ولت است).
سیم قهوه ای(یا سبز؟) پاور کامپیوتر را به سیم سیاه (خط منفی) وصل کنید تا پاور به کار بیفتد. آنگاه از سرهای ثانویهی چوک، برق بگیرید و ببینید کدام دو سر هست که به هم ولتاژ بیشتری می دهند. دقّت دارید که برای چنین طرحهایی نمی توان از دیودهای عادی استفاده کرد! بلکه برای تصفیه باید از دیود فرکانسی استفاده کنید.
کمی همّت به خرج بدهید تا بر خورده مشکلات پیروز شوید. کمی خلاقیت به خرج دهید و طرح منبع تغذیه وسایل مختلف را امتحان کنید تا به یک طرح مناسب دست پیدا کنید. (من نمونه مدار 12 ولت به 50 ولت آن را دارم و طرح آن را برای شما خواهم گذاشت).
مدارات سوئیچینگ یک اشکال عمده دارند که در کار آمپلی فایرها خیلی خودنمایی می کند و آن اینکه به جهت فرکانس کاری بالا، تشعشعات فرکانسی آنها بالاست، پس لازم است دستگاه شما از جهت نویز ایزوله شده باشد، به علاوه شما برای تصفیه باید از دیود فرکانسی استفاده کنید و گرنه ....