Fontes de alimentação de bancadas: linear vs comutação? [fechadas]


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Estou pensando em obter uma fonte de alimentação de bancada decente (US $ 150-300) para testes e design eletrônico no nível do hobby. Não quero modificar ou usar um suprimento ATX de computador porque quero:

  • Tensão ajustável
  • Corrente ajustável
  • Baixo nível de ruído / ondulação
  • Precisão
  • 1 ou 2 saídas de tensão
  • 0-30VDC (AC não é necessário)
  • 3-5A

Quando olho para os suprimentos de vários fabricantes, encontro algumas que parecem boas escolhas, mas encontrei um aspecto em que me perco: Linear ou comutação?

Estou planejando principalmente pequenos projetos de microcontroladores, mas também gostaria de fazer alguns projetos de áudio e RF. Estou preocupado que uma fonte de comutação possa ter excesso de ruído. Essa é uma preocupação válida ou os comutadores de qualidade são mais do que adequados para uma energia limpa, semelhante a uma bateria?

Além disso, devo assumir que um suprimento que não especifica linear / chaveamento em sua folha de dados é do tipo chaveador?


A partir disso, passei a perguntar sobre algumas fontes de alimentação específicas em outra pergunta .
JYelton

Respostas:


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Obtenha o que atenda às suas necessidades de tensão, corrente, leituras, tamanho, preço, etc. Não se preocupe se é um comutador ou linear.

Em geral, as lineares são menos eficientes. No entanto, isso pouco importa para um suprimento de bancada. Os poucos watts ou mesmo 10s de watts que ocasionalmente podem consumir mais do que o comutador equivalente são irrelevantes. Ficará mais quente, mas provavelmente já que você está comprando uma caixa inteira para a qual foi projetada. A menos que você tenha em mente um local físico muito específico para essa caixa e haja pouco espaço para ventilação, o calor extra de um ganho linear ' não importa.

Os comutadores terão algum ruído de comutação na saída. Novamente, isso não deveria importar. Verifique a especificação de ondulação, mas a ondulação de qualquer suprimento de laboratório comercial de caixa acabada realmente não deve ser tão alta, alguns 10s de mV no máximo.

Qual é exatamente o problema com o ripple? Não há muito em um cenário de banco. Coisas como relés, motores, LEDs e até mesmo a ocasional LEB (lâmpada emissora de luz) não vão se importar. Mas o ponto mais importante é que um circuito bem projetado deve ser bastante imune à ondulação da fonte de alimentação. Se o seu circuito não aguenta alguns 10s de mV de ondulação de suprimento, o que ele fará quando sair do banco? Nos poucos casos em que a ondulação da oferta possa importar, você deve adquirir o hábito de adicionar os filtros apropriados de qualquer maneira. Por exemplo, para alimentar o opamp para o circuito de entrada sensível de um pré-amplificador de microfone, coloque um indutor de chip de ferrite em série seguido por talvez uma tampa de 10 µF para alimentar o pino de alimentação do opamp em terra. Outros lugares também podem precisar de um pouco de filtragem, mas é algo que você deve fazer de qualquer maneira. Usando o amplificador de microfone como exemplo novamente, o estágio final pode consumir energia suficiente para causar uma "ondulação" na fonte local, independentemente de a fonte de alimentação original estar perfeitamente limpa ou não. Esta é apenas uma prática normal de design.

Então, tudo isso é um longo caminho a dizer, não se preocupe. Existem até tipos híbridos nos quais um comutador faz a maior parte do trabalho com um pós-regulador linear que cai apenas meia voltagem para limpar o ruído ou permite reduzir muito bem as correntes e tensões baixas (que alguns comutadores têm tempo com). Mais uma vez, porém, você está comprando a caixa geral. Veja o que ele faz como uma caixa preta e não se preocupe em como exatamente todas as especificações foram realizadas.


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As fontes de alimentação lineares são menos eficientes e gastam mais energia como calor do que as fontes de alimentação comutadas. Isso também faz com que as fontes de comutação sejam capazes de fornecer uma corrente mais alta para um determinado arranjo de resfriamento do projeto da fonte de alimentação, seja passivo, resfriado por ventilador ou algo mais exótico.

Uma fonte de alimentação de bancada de modo comutador bem projetada não deve ter ondulação ou ruído maior que uma fonte linear. Quando operada dentro das especificações de carga da fonte de alimentação da bancada, a qualidade da tensão de saída não deve ser uma preocupação.

Dado que uma fonte de alimentação linear usa princípios de design eletrônico mais simples do que as fontes de comutação, mas, por outro lado, tem necessidades mais pesadas de resfriamento, supondo que uma fonte de alimentação de bancada não especificada seja de um tipo ou que o outro não seja justificado, entrar em contato com o fabricante seria o melhor opção.


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Discordo da sua afirmação "Uma fonte de alimentação de bancada de modo comutador bem projetada não deve ter ondulação ou ruído maior do que uma fonte linear". Nenhuma fonte de comutação será tão suave ou silenciosa quanto uma linear, pelo simples motivo de que a saída do trem de força de um comutador nunca é contínua - você sempre depende de capacitores de saída que mantêm a saída alta durante o período em que a energia não é sendo transferido para a carga. Acrescente a isso todo o ruído CM gerado pela própria comutação e você terá algo bastante barulhento.
11158 Adam

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É por isso que muitas fontes de alimentação comutadas para aplicações médicas ou outras de baixo ruído costumam usar um estágio pós-regulador linear com perdas após o comutador - para se livrar da ondulação da HF.
11158 Adam

@Madmanguruman eu estava apenas escrevendo exatamente o que você escreveu em seu segundo comentário: A colocado no modo de alimentação banco geralmente têm um regulador linear no estágio de saída, para o endereço de comutação ruído.
Anindo Ghosh

A maioria das fontes de alimentação comutadas comerciais não possui o pós-regulador linear. Eles não são boas escolhas para o trabalho de laboratório.
12132 Adam Lawrence

@ Madmanguruman Abri dois suprimentos, ambos comutados, ambos com estágios de saída linear. YMMV.
Anindo Ghosh

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Os suprimentos de laboratório que atendem às suas especificações são muito usados ​​na indústria e devem ser fáceis de encontrar. HP / Agilent, BK Precision, GW Instek e muitos outros são bons suprimentos de bancada.

Um suprimento puramente linear será grande, mas será a solução mais silenciosa. Um comutador com boa pós-regulação linear (o estágio linear suavizará o ruído de comutação e cuidará da regulação de volts e amperes) será quase tão bom e certamente adequado para a grande maioria dos trabalhos de bancada.

A maioria dos suprimentos de bancada com os quais joguei são desses dois tipos e, na prática, ambos produzem DC mais limpo do que o fornecimento doméstico típico de conversor flyback usado em muitos projetos de fontes de alimentação. Você deveria ficar bem.

Um switcher puro, mesmo com saída ajustável, não é a melhor escolha para esse tipo de trabalho. Você não obterá uma saída muito limpa se tentar ajustar a tensão muito baixa (você pode até entrar no modo de ignorar o ciclo com uma ondulação de saída maior que o esperado).


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Estou preocupado que uma fonte de comutação possa ter excesso de ruído. Essa é uma preocupação válida ou os comutadores de qualidade são mais do que adequados para uma energia limpa, semelhante a uma bateria?

Você está correto, as fontes de alimentação lineares devem ter menos ondulação e ruído em comparação com uma fonte de comutação. Além disso, a troca de suprimentos geralmente é mais lenta em responder a mudanças rápidas na carga. A troca de suprimentos, no entanto, é mais eficiente, pesa muito menos e produz menos calor; todos esses benefícios com os quais você provavelmente não se importa.

Então, quando se trata disso, pelo preço que você mencionou, não acho que você possa encontrar uma boa fonte de comutação (posso estar enganado), mas você pode obter uma linear bastante descendente. Eu pensaria que uma fonte de comutação nessa faixa de preço seria de baixa qualidade.

Estou planejando principalmente pequenos projetos de microcontroladores, mas também gostaria de fazer alguns projetos de áudio e RF.

Se possível, fique longe de fontes de alimentação de alta amperagem (5 am ou mais), você provavelmente não precisará de nada próximo a tanta amperagem, e elas geralmente são unidades mais baratas voltadas mais para o comprador desinformado. Outra coisa que eu recomendo, já que você pode estar trabalhando em projetos que requerem várias voltagens, é obter uma fonte de alimentação de dupla voltagem. Eu tenho vários, e eles realmente são úteis. Acabei de comprar este outro dia, e parece bom.

devo assumir que um suprimento que não especifica linear / chaveamento em sua folha de dados é do tipo chaveador?

Eu assumiria linear.

Aqui está uma análise em vídeo de uma fonte de alimentação barata, e há muitas outras boas críticas no seu canal.

Além disso, um suprimento linear provavelmente será mais confiável e, se quebrar, é mais provável que você conserte isso sozinho.


É o Dave! (Saw essa revisão.) :)
JYelton

@JYelton, quando chegar a apenas algumas unidades, crie um novo post e pergunte qual seria o mais adequado para você.
Garrett Fogerlie

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Pensei em fazer isso, mas não tinha certeza se as perguntas sobre comparação / compra de produtos seriam aceitáveis ​​aqui.
perfil completo de JYelton

@JYelton analisa essa meta.electronics.stackexchange.com/a/2507/9730 , contanto que você pergunte algo sobre o efeito de "Qual dessas fontes de alimentação seria mais adequada para fazer bla", você deve estar bem. Uma vez que a questão não está localizada e deve ajudar outras pessoas no futuro. Você pode até mesmo ligar de volta para a sua pergunta aqui para mostrar o esforço que você colocar.
Garrett Fogerlie

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O maior problema que encontrei com comutadores de suprimentos ou reguladores de corrente contínua que usam um design de comutação, como os Boost Converters, é a queda de tensão sob carga pesada. Meu suprimento de bancada linear de 3 Amp pode fornecer 2,5 A em uma carga resistiva a 24V e cai apenas 0,2 V. Minha fonte de comutação cai 2 V sob a mesma carga e um amplificador de comutação 12V-24V cai 4,8V no mesmo teste. Concedido, o booster é um produto chinês barato, mas linear parece manter sua tensão melhor.


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A boa solução são os híbridos: Uma fonte de alimentação CA-CC comutada, seguida de um regulador linear para oferecer as vantagens dos dois mundos. (É claro que a seção linear diminui a eficiência e aumenta um pouco os custos). Eles são aparentemente (muito estranhos na minha opinião) bastante difíceis de encontrar a preços decentes hoje ... Hameg e TTi têm modelos caros usando o conceito. Não encontrei um projeto finalizado para o 0 ~ 60V> 3A programável de que preciso. Mas este 0-24V 0-3A híbrido parece um bom ponto de partida DIY ...

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