כיצד פועל ספק כוח הניתן לתכנות ליניארי? מהו עקרון העיצוב?
ספקי כוח ניתנים לתכנות נמצאים בשימוש נרחב בבדיקות ובמדידה של מגוון מוצרים אלקטרוניים ומתרחבים גם לתעשיות אחרות. אספקת חשמל ניתנת לתכנות משמשת בתעשיית הציפוי המסורתית, מה שיכול לשפר מאוד את האיכות והאוטומציה של מוצרי ציפוי. צמצם הוצאות. בנוסף, בשל היעילות הגבוהה של ספקי כוח ניתנים לתכנות, ניתן להפחית במידה ניכרת את צריכת האנרגיה בתעשיות מסורתיות רבות.
לאחר מכן, נתאר כיצד פועל ספק כוח הניתן לתכנות ליניארי.
מודל התכנון הבסיסי של ספק כוח כולל התקני מיישר וטעינה ורכיבי בקרה המחוברים בסדרה.
דיאגרמת מעגלים פשוטה של ספק כוח מתוקן סדרה. הוא מורכב מווסת מראש (כמפסק) לבקרת פאזה ואלמנט מסדרת עכבה משתנה. וסת קדם מבוקר פאזה ממזער את פיזור הספק על ידי שמירה על נשירה נמוכה יציבה על פני רכיבי סדרה. מעגל בקרת משוב עוקב באופן רציף אחר הפלט של ספק הכוח ומתאים את עכבת הסדרה כדי לייצב את מתח המוצא הרציף.
התקן ההתנגדות המשתנה בסדרה בספק כוח מורכב למעשה מטרנזיסטורי כוח אחד או יותר הפועלים במצב ליניארי, ולכן ספק כוח המשתמש בסוג זה של מיישר נקרא לרוב ספק כוח ליניארי. לספקי כוח ליניאריים יש יתרונות רבים. עם היציבות הגבוהה והרעש הנמוך, זהו פתרון הכוח הקל והיעיל ביותר על ספסל המו"פ.
ספק הכוח הוא ספק כוח דו-טווח שיכול להיות בעל מתח גבוה יותר כאשר הזרם נמוך יותר וזרם גבוה יותר כאשר המתח נמוך יותר. עם ספק כוח קונבנציונלי בטווח יחיד, הספק המוצא נמצא במקסימום רק כאשר גם יציאות המתח והזרם נמצאים במקסימום. ספק כוח ליניארי עם שני חלקים יכול לספק הספק מוצא מקסימלי כאשר לשני החלקים יש מתח ותפוקת זרם מקסימלית. בעת שימוש בספק כוח כפול, יש ברז באמצע הכבל המשני מהשנאי הראשי, ליד תקע המסוף. ניתן להחליף מתג מול הרגולטור המקדים ישירות בין שתי היציאות הללו, והפלט האחורי כבר נקבע. מצב מתח גבוה, מצב זרם נמוך או מצב זרם נמוך-מתח גבוה. טכניקה זו יעילה מאוד בהפחתת צריכת החשמל של מכשירים טוריים.
מבחינת ביצועים, לספקי כוח ליניאריים יש מאפייני מקור ועומס מצוינים והם יכולים להגיב במהירות לשינויים ברשת ובעומס. לכן, ויסות קו, ויסות עומס וזמן התאוששות מעבר טובים יותר מרוב ספקי הכוח המתחלפים. לספקי כוח ליניאריים יש יתרונות רבים נוספים כגון: אדוות ורעש נמוכים במיוחד, סובלנות לשינויי טמפרטורת הסביבה ואמינות גבוהה.
בספק כוח ליניארי הניתן לתכנות, מעגל בקרה דיגיטלי שולט ברמת בקרת הפלט של ה-DAC כדי לשלוט ישירות על ערך המתח המתוכנת של ספק הכוח. הפלט של ספק הכוח ישלח בו זמנית מתח למעגל הבקרה כדי לציין שיש לו את מתח המוצא הרצוי. לאחר שמעגל הבקרה מקבל את מידע המתח ממסוף הפלט, הוא שולח את המידע לתצוגה. באופן דומה, מעגל הבקרה גם מודיע להתקנים אחרים על מצב הקלט והפלט של יחידת אספקת הכוח באמצעות ממשק PC כגון GPIB, RS-232, USB או LAN. ממשקי מחשב אלה מקורקעים ישירות ומשמשים בבידוד אופטי בין מעגלי הבקרה לאספקת החשמל.
ספקי כוח DC ליניאריים מורכבים מאוד לתכנון וביצועים טובים מאוד. עם זאת, הבעיה העיקרית היא היעילות הנמוכה יחסית. בהספק פלט מלא, היעילות בדרך כלל אינה מגיעה ל-60 אחוזים. אם מתח המוצא מוגדר נמוך יותר, היעילות תופחת עוד יותר. ככל שהכוח עולה, הנפח והמשקל גם גדלים באופן פרופורציונלי. לכן, ספקי כוח במצב מתג משמשים לעתים קרובות יותר בספקי כוח בעלי ביצועים גבוהים.
