Power Supply là một bộ phận quan trọng trong các đồ dùng điện tử, đặc biệt là máy tính. Thiết bị này có chức năng cung cấp năng lượng cho các phụ tải điện. Vì vậy, để lựa chọn được một power supply chất lượng, doanh nghiệp cần phải nắm được các thông số kỹ thuật liên quan như cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm,... Bài viết sau đây của Schneider Electric sẽ giới thiệu cho quý doanh nghiệp những kiến thức cơ bản về power supply!
Power supply là gì? A-Z những điều cần lưu ý lựa chọn
Power supply là gì?
Power Supply với tên đầy đủ là Switching Mode Power Supply (SMPS) còn được gọi là bộ nguồn chuyển mạch, bộ nguồn đóng ngắt, hệ thống bộ chuyển đổi nguồn,.... Thiết bị này chuyển đổi từ điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp một chiều (DC) để cung cấp nguồn năng lượng điện cho bo mạch chủ, ổ cứng (thiết bị lưu trữ) và các thiết bị khác bên trong máy tính, điện thoại di động… Nhờ đó, máy tính, điện thoại có thể hoạt động bởi tất cả các thiết bị phần cứng được đáp ứng đủ năng lượng.
Cấu tạo
Một bộ Power Supply hoàn chỉnh sẽ được cấu tạo bởi nhiều bộ phận như:
- Bridge rectifier (Bộ chỉnh lưu cầu): Là bộ phận có chức năng chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) sang dòng điện một chiều (DC).
- Filter capacitor (Tụ lọc): Tụ lọc tác dụng làm mịn dòng điện một chiều bằng cách loại bỏ các gợn sóng không mong muốn.
- Start up resistors (Biến trở khởi động): Giúp làm giảm điện áp trong tụ điện khởi động.
- Chopper/Power FET (Transistor trường ứng FET): Đây là một loại linh kiện bán dẫn transistor nhờ khả năng sử dụng điện trường để kiểm soát ảnh hưởng đến độ dẫn của kênh dẫn và các vật chất bán dẫn khác.
- Pulse Width Modulation (Mạch điều chỉnh điện áp ra tải): Bộ phận này có chức năng điều khiển công suất cung cấp cho các thiết bị điện khác nhau.
- Current sense resistor (Biến trở dò dòng điện): Bộ phận này được dùng để đo dòng điện nhằm phát hiện chuyển đổi dòng điện áp đầu ra phù hợp. Các loại biến trở dò dòng điện thường có điện trở thấp để giảm tiêu thụ điện năng và nguy cơ đoản mạch.
- Switch mode power transformer (Biến áp SMP): Chuyển đổi nguồn điện chính AC sang DC.
- Optoisolator/optocoupler: Là thiết bị bán dẫn có chức năng truyền tín hiệu điện giữa hai mạch cách ly.
- Error Amplifier IC (Vi mạch khuếch đại lỗi TL431): Khuếch đại tín hiệu lỗi TL431, tạo biến áp cố định để khống chế điện áp trên cuộn thứ cấp.
- Secondary inductors (Cuộn thứ cấp): Được nối với tải điện tiêu thụ và là một trong những thành phần quan trọng của power supply.
- Secondary diodes (Điốt thứ cấp): Có chức năng chỉ cho phép dòng điện đi qua theo một chiều cố định.
- Secondary filter capacitors (Tụ lọc thứ cấp): Đóng vai trò tích trữ điện năng trên cuộn thứ cấp cho tải.
Nguyên lý hoạt động: Điều chỉnh giảm, tăng, kết hợp
Power supply hoạt động theo cơ chế sau: Điện áp xoay chiều được chuyển từ nguồn chính sẽ đưa thông tin vào bộ chỉnh lưu cầu. Từ đó, chúng tạo ra một hệ thống điện áp đầu ra kiểu một chiều và được lọc bằng 1 tụ điện lớn hơn với trị giá đến khoảng 450V. Tiếp theo, nguồn điện áp này được đi qua biến áp, vượt ngưỡng điện trở của biến áp rồi được hạ giá trị và tiếp tục được đưa vào nguồn pin VCC. Khi các bộ vi mạch PWM thu được điện áp, chúng sẽ tạo ra một tín hiệu giúp nhận biết. Ngoài ra, từ trường trên các cuộn dây sẽ thay đổi ở các cuộn dây thứ cấp.
Lưu ý rằng, trong một mạch điện áp đầu ra thì DC là B+. Sản lượng được sinh ra sẽ quay trở lại PWM. Khi B+ tăng hoặc giảm, chúng sẽ khiến mạch PWM hoạt động để điều chỉnh lại trị số.
Điều chỉnh giảm
Trong nguyên lý hoạt động của power supply, điều chỉnh giảm được thực hiện thông qua việc sử dụng các linh kiện điện tử như transistor, điốt, tụ điện và cuộn cảm. Khi một nguồn cấp điện đưa vào power supply, linh kiện điện tử sẽ xử lý tín hiệu điện và cung cấp điện áp tương ứng với yêu cầu của thiết bị sử dụng.
Trong một số loại power supply, điều chỉnh giảm được thực hiện thông qua việc tắt và mở các linh kiện điện tử như transistor hoặc mosfet, để điều chỉnh dòng điện đi qua mạch. Trong khi đó, trong các loại power supply khác, điều chỉnh giảm được thực hiện thông qua việc sử dụng các linh kiện điện tử để tạo ra tín hiệu điện áp và tín hiệu dòng điện tương ứng, để cung cấp cho thiết bị sử dụng.
Việc điều chỉnh giảm được thực hiện để đảm bảo rằng điện áp và dòng điện đưa vào thiết bị sử dụng là ổn định và an toàn, đồng thời giúp tăng tuổi thọ và độ ổn định của thiết bị khi sử dụng.
Điều chỉnh tăng
Điều chỉnh tăng trong nguyên lý hoạt động của power supply được thực hiện thông qua việc sử dụng bộ biến áp. Bộ biến áp sẽ giúp tăng điện áp đầu vào lên một mức độ nhất định, qua đó cung cấp đến thiết bị sử dụng một điện áp cao hơn so với nguồn cấp ban đầu.
Việc điều chỉnh tăng này thường được sử dụng trong các thiết bị yêu cầu điện áp cao hơn so với nguồn cấp ban đầu, chẳng hạn như trong các thiết bị điện tử công nghiệp hay trong các máy phát điện. Tuy nhiên, việc điều chỉnh tăng cũng đòi hỏi sự cân nhắc và tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn cho thiết bị sử dụng.
Điều chỉnh kết hợp
Việc kết hợp điều chỉnh tăng giảm trong nguyên lý hoạt động power supply được thực hiện để đảm bảo các giá trị điện áp và dòng điện đầu ra của nguồn cung cấp điện là ổn định và phù hợp với yêu cầu của thiết bị sử dụng. Việc kết hợp đồng thời cả hai phương pháp điều chỉnh này sẽ giúp đạt được mức độ ổn định cao nhất cho nguồn cung cấp điện. Tuy nhiên, việc tính toán và cân nhắc kỹ lưỡng vẫn là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và độ tin cậy cho thiết bị sử dụng.
Ưu và nhược điểm
Sau đây là một số ưu điểm và nhược điểm của Power Supply:
Ưu điểm:
- Hiệu quả cao: Mức tản nhiệt của Power Supply thấp, đem lại hiệu quả hoạt động tốt hơn. Bên cạnh đó, lệnh ON/OFF sẽ giúp dễ dàng chuyển sang dạng mạch.
- Thiết kế nhỏ gọn: Power supply được thiết kế khá nhỏ gọn, giúp tiết kiệm diện tích trong mạch điện.
- Công nghệ linh hoạt: Power supply được tích hợp khả năng chuyển đổi linh hoạt cho các thiết bị để có thể điều chỉnh mức tăng/giảm điện áp hoặc cả hai.
Nhược điểm:
- Tạo ra nhiều xung: Khi đóng hoặc ngắt bộ cấp nguồn sẽ tạo ra các xung có thể phá hủy hoặc gây trục trặc cho mạch điện.
- Tăng chi phí: Vì power supply được được thiết kế theo một kiểu duy nhất nên cần lắp thêm các tụ điện, bộ lọc,… bên ngoài để hỗ trợ hoạt động.
- Đòi hỏi chuyên môn cao: Để lắp đặt bộ cấp nguồn hoạt động tốt cần có kỹ thuật cao. Nếu không có thể gây hư hỏng, trục trặc máy móc hay thiết bị.
Ứng dụng trong công nghiệp và đời thường
Ứng dụng trong công nghiệp của power supply
Trong công nghiệp, power supply được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử như máy tính công nghiệp, thiết bị đo lường, thiết bị điều khiển tự động. Ngoài ra, bộ điều khiển SCR công nghiệp thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển công suất cao, như trong việc điều khiển động cơ, kiểm soát áp suất. Nguồn cung cấp điện chuyển đổi cũng là nguồn cấp điện phổ biến nhất trong các ứng dụng công nghiệp hiện nay, đặc biệt là trong các thiết bị y tế và thiết bị điện công nghiệp.
Ứng dụng trong đời thường của power supply
Trong đời thường, power supply được sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử như máy tính cá nhân, máy tính bảng, điện thoại thông minh, tivi, đèn LED, loa di động, camera an ninh và nhiều thiết bị gia dụng khác. Ngoài ra, các bộ sạc cũng là một dạng của nguồn cung cấp điện, được sử dụng rộng rãi để sạc pin cho các thiết bị di động, laptop và các thiết bị điện tử khác. Power supply cũng được sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị điện tử như đồng hồ, thiết bị đo lường và các thiết bị điện tử cá nhân khác.
Các tiêu chí cần lưu ý khi lựa chọn
Để lựa chọn được một Power Supply tốt, hoạt động hiệu quả thì dưới đây là một số tiêu chí doanh nghiệp cần quan tâm:
- Điện áp đầu ra ổn định, không sai lệch quá từ -5% đến +5% so với điện áp định danh khi thiết bị hoạt động với công suất thiết kế.
- Dải điện áp đầu vào rộng hoặc nằm trong khoảng từ 90 – 260Vac, tần số 50/60Hz và không xảy ra hiện tượng nhiễu xung.
- Công suất đầu vào hoặc đầu ra phải từ 81% trở lên, không gây ra các hiện tượng như từ trường, điện trường, nhiễu xung ra xung quanh.
- Quá trình hoạt động của thiết bị không sinh ra nhiệt độ cao, rung ít và tiếng ồn nhỏ.
- Mạch điện phải có dây nối, chân cắm đa dạng, dây phải được bọc cẩn thận và chống nhiễu tốt.
Là một trong những nhà sản xuất thiết bị, linh kiện và giải pháp điện hàng đầu thế giới, từ lâu Schneider Electric đã khẳng định được chất lượng và uy tín của mình. Các dòng sản phẩm power supply của chúng tôi luôn nhận được sự tin tưởng và đánh giá cao từ khách hàng. Cụ thể là các sản phẩm:
Phaseo ABL8
Dòng power supply Phaseo ABL8 là cung cấp nguồn điện một pha 230/400 V với điện áp đầu ra: 24V/12-480W, được bảo vệ đầu ra bằng cầu chì tích hợp cùng màn hình LED hiển thị điện áp sơ cấp và thứ cấp hoặc làm nguồn cấp cho mạng 3 pha 400 V với điện áp đầu ra: 24 V / 240-1440 W, sử dụng công suất định mức lên đến +55°C mà không bị giảm công suất và sử dụng màn hình LED hiển thị điện áp sơ cấp.
Phaseo AS-i ABL
Dòng power supply Phaseo AS-i ABL của Schneider Electric được dùng làm nguồn cấp cho dòng điện một pha 100-240 V, tương thích với giao diện AS và tiêu chuẩn 24 VDC/ 3 A. Sản phẩm có chứng nhận UL/CSA.
Power supply cho công nghiệp
Dòng sản phẩm Power supply cho công nghiệp của Schneider Electric cung cấp nguồn điện một pha và 3 pha 100 V đến 500 V với công suất 7 W đến 960 W.
Power supply cho thương mại
Sản phẩm cung cấp nguồn điện một pha 100 V đến 240 V - 60 W đến 240 W.
Bạn cần trợ giúp?
Chat
Bạn có câu hỏi hoặc cần trợ giúp? Chúng tôi sẵn sàng giúp đỡ bạn!