Hva er en strømforsyning?
En strømforsyning lager en spenning som utstyret kan bruke. I elektroniske kretser betyr det ofte å gjøre 230 V AC om til lavere og mer stabil DC, for eksempel 12 V DC til en styrekrets, sensor eller elektronikkmodul.
Elektroniske kretser og nettverk · Kapittel 1
Strømforsyning
I dette kapittelet lærer du hvordan en enkel strømforsyning gjør om vekselspenning til en mer stabil likespenning.
Læringsmål
Dette skal du kunne
- forklare hva en strømforsyning gjør
- forklare forskjellen på AC og DC
- forklare funksjonen til transformator, likeretter, glattekondensator og spenningsregulator
- beskrive hvordan spenningen endrer seg gjennom en strømforsyning
- forklare hva rippel er
- kjenne igjen hoveddelene i en enkel strømforsyning
Fagstoff
Dette må du forstå
AC inn og DC ut
AC er vekselspenning som skifter polaritet. DC er likespenning med fast polaritet. Mange elektroniske komponenter trenger DC fordi de må ha pluss og minus riktig vei for å fungere trygt.
Transformator
Transformatoren endrer spenningsnivået. I en enkel labforsyning kan den senke 230 V AC til en lavere AC-spenning. En klassisk transformatorforsyning kan også gi galvanisk skille, men dette må vurderes ut fra faktisk type strømforsyning.
Likeretter
Likeretteren bruker dioder som leder strøm hovedsakelig én vei. En brokobling kan gjøre begge halvperiodene positive, slik at resultatet blir pulserende likespenning.
Glattekondensator
Kondensatoren lades opp når spenningen er høy og leverer energi mellom toppene. Det reduserer rippel og gjør spenningen jevnere. Større kondensator kan gi mindre rippel, men må ha riktig spenningsrating og polaritet.
Spenningsregulator
Regulatoren stabiliserer utgangen slik at DC-spenningen blir mer konstant. Mange regulatorer trenger litt høyere inngangsspenning enn utgangsspenningen for å regulere riktig.
Typiske målepunkter
Mål gjerne lav AC etter transformator, pulserende DC etter likeretter, glattet DC over kondensator og regulert DC på utgangen. Da ser du hvor i kjeden en feil kan ligge.
Rippel
Rippel er små variasjoner som ligger igjen på likespenningen etter likeretter og glatting. Rippel påvirkes av last, kondensatorstørrelse og frekvens.
Eksempel på signalgang
En typisk enkel strømforsyning kan beskrives slik: 230 V AC inn, transformator til lav AC, likeretter til pulserende DC, glattekondensator til jevnere DC og regulator til regulert DC ut.
Blokkdiagram
Fra AC inn til DC ut
Blokkdiagrammet viser hoveddelene i en enkel strømforsyning.
Trinn 1
AC inn
Trinn 2
Transformator
Trinn 3
Likeretter
Trinn 4
Glatting
Trinn 5
Regulator
Trinn 6
DC ut
Signalgang
Fra innsignal til virkning
AC inn
Strømforsyningen får vekselspenning inn, ofte fra nettet eller fra en transformator.
Transformator
Spenningen endres til et nivå som passer resten av kretsen.
Likeretter
Dioder gjør begge halvperioder om til pulserende likespenning.
Glatting
Kondensatoren reduserer variasjonene mellom spenningstoppene.
Regulator
Regulatoren holder DC-utgangen mest mulig stabil.
Før og etter likeretter
Før og etter glatting
Praktisk bruk
Hvor møter du dette?
- Lavspenningsforsyninger til styrekretser, sensorer og små elektroniske moduler.
- 230 V AC inn til en lavspenningsforsyning som gir 12 V DC ut.
- Feilsøking der ustabil DC-spenning kan gi flimring, reset eller feil signal.
- Valg av strømforsyning med riktig spenning, strømkapasitet, polaritet og reserve.
Vanlige feil
- blander AC og DC
- tror likeretter alene gir helt jevn DC
- glemmer polaritet på elektrolyttkondensator
- bruker for lav spenningsrating på kondensator
- kobler regulatorbein feil
- glemmer felles referanse eller jord i målinger
- belaster strømforsyningen for hardt
Kort oppsummert
- Transformatoren endrer spenningsnivået.
- Likeretteren gjør AC om til pulserende DC.
- Kondensatoren glatter ut spenningen.
- Regulatoren stabiliserer utgangen.
- Rippel er små variasjoner som kan ligge igjen på DC-spenningen.
Oppgaver og refleksjonsspørsmål
- Forklar signalgangen fra AC inn til DC ut med egne ord.
- Hvorfor trenger mange elektroniske kretser DC og ikke direkte 230 V AC?
- Hva gjør transformatoren i en enkel strømforsyning?
- Hvorfor blir spenningen pulserende etter en likeretter?
- Hva gjør glattekondensatoren mellom spenningstoppene?
- Hvorfor kan en regulator trenge høyere inngangsspenning enn utgangsspenning?
- Hva kan skje hvis en strømforsyning belastes mer enn den tåler?
- Hvorfor må polariteten kontrolleres på elektrolyttkondensatorer?
- Hva er rippel, og hvorfor kan for mye rippel være et problem?
- Lag et enkelt blokkdiagram for en 12 V DC-forsyning.