安定化電源とは、通常、電子回路のベンチテストに役立つさまざまな出力電圧を供給できる電源を指します。出力電圧を連続的に変化させるか、一部のプリセット電圧を使用することもできます。電子回路で使用されるほとんどすべての電子機器は、動作するためにDC電源を必要とします。安定化電源は、基本的に通常の電源と電圧調整装置で構成されています。通常の電源からの出力は、最終出力を提供する電圧調整装置に供給されます。出力電圧は、AC入力電圧の変動や出力（または負荷）電流の変動に関係なく一定のままですが、その振幅は負荷要件に応じて変化します。

これらのタイプの電源のいくつかを以下で説明します。

SMPS

より小型で、より軽量で、より生産性の高い電子システムへの業界の動きは、スイッチモード電源に他ならないSMPSの進歩を促しました。 SMPSを実現するために通常使用されるトポロジがいくつかあります。スイッチモード電源は、電力を効率的に変換するためのスイッチングレギュレータを組み込んだ電子電源です。この場合、高いスイッチング周波数を採用することにより、SMPSの電源トランスおよび関連するフィルタリングコンポーネントのサイズは、リニアと比較して劇的に縮小されます。 DC-DCコンバーターおよびDC-ACコンバーターはSMPSのカテゴリーに属します。

リニアレギュレータ回路では、安定化されていないDC入力電源からの過剰な電圧が直列要素で降下するため、この電圧降下に比例して電力損失が発生しますが、スイッチモード回路では、スイッチデューティを変調することで電圧の非安定化部分が除去されます。比。最新のスイッチ（MOSFETなど）のスイッチング損失は、線形要素の損失と比較してはるかに少なくなっています。

電子DC負荷の大部分は、標準の電源から供給されます。残念ながら、標準の電源電圧は、マイクロプロセッサ、モーター、LED、またはその他の負荷に必要なレベルと一致しない場合があります。特に、電源電圧がバッテリ電源やその他のDCおよびAC電源のように調整されていない場合はそうです。

SMPSブロック図：

スイッチドモード-電源-ブロック-図

“リレーが回路でどのように機能するか ”

スイッチモード電源（SMPS）の背後にある主な考え方は、DC-DCコンバータの概念的な説明の概念から簡単に理解できます。システム入力がACの場合、最初の段階はDCに変換することです。これは修正と呼ばれます。 DC入力を備えたSMPSは、整流ステージを必要としません。多くの新しいSMPSは、特別な力率補正（PFC）回路を使用します。 AC入力の正弦波を追跡することにより、入力電流を作ることができます。また、整流された信号は入力リザーバコンデンサによってフィルタリングされ、安定化されていないDC入力電源が生成されます。調整されていないDC電源は高周波スイッチに供給されます。より高い周波数の場合、より高いレベルの静電容量とインダクタンスを備えたコンポーネントが必要です。このMOSFETでは、同期整流器として使用できます。これらのMOSFETは、導電段の電圧降下がさらに低くなります。高いスイッチング周波数は、電源トランスの一次側の入力電圧を切り替えます。駆動パルスは通常、固定周波数と可変デューティサイクルです。二次トランスの出力は整流され、フィルタリングされます。その後、電源の出力に送られます。安定したDC電源を提供するための出力の調整は、制御ブロックまたはフィードバックブロックによって実行されます。

ほとんどのSMPS。システムは固定周波数のパルス幅変調に基づいて動作し、電源スイッチへのドライブのオン時間の持続時間はサイクルごとに変化します。スイッチに与えられるパルス幅信号は、出力電圧の出力に反比例します。発振器は、閉ループレギュレータからの電圧フィードバックによって制御されます。これは通常、小さなパルストランスまたはオプトアイソレータを使用することで実現されるため、コンポーネント数が増えます。 SMPSでは、出力電流は、入力電力信号、使用されるストレージ要素と回路トポロジ、およびスイッチング要素を駆動するために使用されるパターンに依存します。 LCフィルタを使用することにより、出力波形がフィルタリングされます。

SMPSの利点：

スイッチングトランジスタがほとんど電力を消費しないため、効率が向上します
高効率による低発熱
サイズが小さい
軽量化
電源メインへの高調波フィードバックの低減

SMPSのアプリケーション：

パソコン
工作機械産業
セキュリティシステム

SMPSに加えて、安定化電源とバックアップを目的とした別の回路について以下で説明します。

リニア電源

バックアップ付きの作業台電源

ワークベンチ電源は、テストまたはトラブルシューティングの目的で使用されるさまざまな安定化DC電圧を提供できるDC電源ユニットです。バッテリーバックアップ付きの安定化電源の簡単な回路が設計されており、作業台の電源として使用できます。テスト中またはトラブルシューティング中にプロトタイプに電力を供給するために、12ボルト、9ボルト、および5ボルトの安定化DCを提供します。また、電源障害が発生した場合に作業を続行するためのバッテリーバックアップも備えています。バッテリーの状態を確認するために、バッテリー低下の表示も提供されます。

それは3つの主要なセクションで構成されています：

変圧器、ダイオード、コンデンサの組み合わせを使用して、AC信号を安定化DC信号に変換する整流器とフィルタユニット。

代替として使用されるバッテリー。主電源の間に再充電でき、主電源がない場合の電源として使用できます。

バッテリーの充電と放電を示すバッテリー充電インジケーター。

14-0-14、500 mAトランス、整流ダイオードD1、D2、および平滑コンデンサC1が形成されます電源部。主電源が利用可能になると、D3は順方向にバイアスをかけ、IC1に14ボルトを超えるDCを供給します。これにより、出力からタップできる安定化された12ボルトが供給されます。同時に、IC2は安定化された9ボルトを、IC3は安定化された5ボルトを出力から供給します。

12ボルト7.5Ahの充電式バッテリーがバックアップとして使用されます。主電源が利用できる場合、D3とR1を介して充電します。 R1は充電用の電流を制限します。過充電を防ぐため、電源を長時間切り替えてバッテリーを使用していない場合は、トリクル充電モードが安全です。充電電流は約100〜150mAになります。主電源に障害が発生すると、D3の逆バイアスとD4の順バイアスが発生し、バッテリーが負荷を引き受けます。 UPSバッテリーは理想的な選択です。

“製品の標準形 ”

Workbench-power-supply-with-backup

ツェナーダイオードZDとPNPトランジスタT1は、バッテリ低下インジケータを形成します。この種の配置は、バッテリー低下状態を示すためにインバーターで使用されます。バッテリ電圧が11ボルトを超えると、ツェナーが導通してT1のベースをハイに保ち、オフのままにします。バッテリ電圧が11ボルトを下回ると、ツェナーがオフになり、T1が順方向にバイアスされます。（ツェナーダイオードは、通過する電圧が1ボルトを超えるか、定格電圧よりも高い場合にのみ導通します。したがって、ここでは、10ボルトのツェナーは電圧が11ボルトを超える場合にのみ導通します。）次に、LEDが点灯してバッテリー充電の必要性を示します。 VR1はツェナーの正しいオフポイントを調整します。バッテリーを完全に充電し、その端子電圧を測定します。12ボルトを超える場合は、プリセットVR1のワイパーを中央の位置に調整し、LEDがオフになるまで少し回します。プリセットを極端に回さないでください。バッテリーには常に12ボルトを超える十分な電圧が含まれている必要があり（完全に充電されたバッテリーは約13.8ボルトを示します）、IC1のみが十分な入力電圧を取得します。

セルフスイッチング電源の無料回路図

この回路図では、安定化電源回路が与えられている場合、固定電圧レギュレータU1-LM7805は変数を与えるだけでなく、自動スイッチオフ特徴。これは、レギュレータICの共通端子とグランドの間に接続されたポテンショメータによって実現されます。ポテンショメータRV1の抵抗の回路内値が100オーム増加するごとに、出力電圧は1ボルトずつ増加します。したがって、出力は3.7Vから8.7Vまで変化します（ダイオードD7とD8間の1.3ボルトの降下を考慮に入れて）。

出力端子間に負荷が接続されていない場合、電源は自動的にオフになります。これは、トランジスタQ1とQ2、ダイオードD7とD8、およびコンデンサC2の助けを借りて実現されます。負荷が出力に接続されている場合、ダイオードD7とD8の両端の電位降下（約1.3V）は、トランジスタQ2とQ1が導通するのに十分です。その結果、リレーは通電され、負荷が接続されている限りその状態のままになります。同時に、コンデンサC2はトランジスタQ2を介して約7〜8ボルトの電位に充電されます。しかし、負荷（ここではS2と直列のランプ）が切断されると、トランジスタQ2が遮断されます。ただし、コンデンサC2はまだ充電されており、トランジスタQ1のベースから放電を開始します。しばらくすると（基本的にC2の値によって決定されます）、リレーRL1がオフになり、トランスTR1の1次側への主入力がオフになります。再び電源を入れるには、スイッチS1プッシュボタンを一瞬押してください。電源のスイッチオフの遅延は、コンデンサの値によって直接変化します。

二次電圧が12V〜0V、250mAの変圧器が使用されましたが、それでもユーザーの要件に応じて変更できます（最大30V、定格電流1アンペア）。 300mAを超える電流を引き出すには、レギュレータICにマイカ絶縁体の上に小さなヒートシンクを取り付ける必要があります。変圧器の2次電圧が12ボルト（RMS）を超えて増加した場合、ポテンショメータRV1の寸法を変更する必要があります。また、リレー電圧定格は事前に決定する必要があります。

LM338を使用した可変電源

電子機器に電力を供給するために、DC電源が必要になることがよくあります。安定化電源を必要とするものもありますが、出力電圧を変更する必要がある多くのアプリケーションがあります。可変電源は、必要に応じて出力電圧を調整できる電源です。可変電源は、DCモーターに可変電圧を印加したり、高電圧DC-DCコンバーターに可変電圧を印加してゲインを調整したりするなど、多くのアプリケーションで使用できます。電子プロジェクトのテスト。

可変電源の主成分は、可変抵抗器などの任意の手段を使用して出力を調整できるレギュレータです。 LM317のようなレギュレータICは、1.25〜30Vの調整可能な電圧を提供します。別の方法は、LM33ICを使用することです。

ここでは、高電流電圧レギュレータであるLM33を使用した単純な可変電源回路を使用します。

LM 338は、5アンペアを超える電流を負荷に供給することができる高電流電圧レギュレータです。レギュレータからの出力電圧は1.2ボルトから30ボルトまで調整できます。出力電圧を設定するために必要な外部抵抗は2つだけです。 LM 338は、3端子パッケージで提供されるLM138ファミリに属しています。調整可能な電源、定電流レギュレータ、バッテリー充電器などのアプリケーションで使用できます。トラブルシューティングやサービス中に高電力アンプ回路をテストするには、大電流可変電源が不可欠です。これにより、電源を高い過渡負荷で使用でき、全負荷状態で起動速度が向上します。調整ピンが誤って外されても、過負荷保護は機能し続けます。

LM-338-ピン

回路の説明

基本回路は次の部分で構成されています。

230VのAC電圧の低下を引き起こすための降圧変圧器。
AC信号を整流するための整流器モジュール。
DC信号をフィルターで除去し、ACリップルを除去するための平滑電解コンデンサ。
LM338
可変抵抗器

回路の働き

LM338正電圧レギュレータを使用した可変電源を以下に示します。電力は、0〜30ボルトの5アンペアの降圧変圧器から供給されます。 10アンペアの整流器モジュールは、平滑コンデンサC1によってリップルのない低電圧ACをDCに整流します。コンデンサC2およびC3は、過渡応答を改善します。出力電圧は、Pot VR1を介して1.2ボルトから28ボルトの希望の電圧に調整できます。D1はC4から保護し、D2はスイッチをオフにするとC3から保護します。レギュレータにはヒートシンクが必要です。

Vout = 1.2V（1+ VR1 / R1）+ IAdjVR1。