نقش منبع تغذیه در راه اندازی آمپلی فایر و راهنمای انتخاب منبع تغذیه مناسب (آداپتور و باتری)

علم الکترونیک وابسته به ولتاژ و جریان الکتریکی است. توسط جریان الکتریسیته که در مدارها جاری می‌شود. انرژی حاصل شده به نوع دیگری تبدیل شده و از طریق این تبدیل، کارایی خاصی صورت می‌گیرد. در این پست راجع به منبع تغذیه برای آمپلی فایرها مطالبی را ارایه می‌دهیم. منبع تغذیه به معنی پایگاهی مستقل برای تبدیل برق شهری و یا برق خودرو به میزانی مشخص و تثبیت شده برای استفاده در آمپلی فایر است. اکثر دستگاه‌های الکترونیکی به ولتاژی خاص و یا محدوده‌ای از ولتاژ برای کارایی نیاز دارند. آمپلی فایرها علاوه بر اینکه در بازه‌ای مشخص به ولتاژ نیاز دارند، به جریان مشخصی هم نیاز دارند. چرا که به صورت دائمی و دائمی در حال تبدیل سیگنال‌های ورودی و تقویت آنها در خروجی است. هدف ما در این پست افزایش آگاهی کاربران فارسی زبان است. تا در خریدهای مختلف بتوانند بهترین گزینه را دریافت کنند.

شناخت منبع تغذیه

منبع تغذیه، قطعه‌ای الکترونیکی است که وظیفه تبدیل ولتاژ و جریان ورودی به ولتاژ و جریان مورد نیاز مدارهای الکترونیکی را بر عهده دارد. منبع تغذیه در همه بردهای الکترونیکی موجود است و از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در بردهای الکترونیکی، منبع تغذیه معمولاً در قسمت اولیه برد قرار می‌گیرد. منبع‌های تغذیه معمولاً از چند بخش اصلی تشکیل شده است، این موارد به شرح زیر است.

• مبدل ولتاژ: این بخش ولتاژ ورودی را به ولتاژ مورد نیاز مدارهای الکترونیکی تبدیل می‌کند.
• فیلتر ولتاژ: این بخش نویز و ریپل‌های موجود در ولتاژ خروجی را کاهش می‌دهد.
• رگولاتور ولتاژ: این بخش ولتاژ خروجی را در یک مقدار ثابت نگه می‌دارد.

لازم به ذکر است که انواع مختلفی از منابع تغذیه وجود دارد. معمولا به دو دسته تغذیه خطی و تغذیه سوئیچینگ تقسیم بندی می‌شوند.

1- منبع تغذیه خطی: این منبع تغذیه از یک ترانزیستور خطی برای تبدیل ولتاژ ورودی به ولتاژ خروجی استفاده می‌کند.

2- منبع تغذیه سوئیچینگ: این منبع تغذیه از یک ترانزیستور سوئیچینگ برای تبدیل ولتاژ ورودی به ولتاژ خروجی استفاده می‌کند.

منبع تغذیه خطی معمولاً راندمان کمتری نسبت به منبع تغذیه سوئیچینگ دارد، اما نویز کمتری تولید می‌کند. منبع تغذیه سوئیچینگ معمولاً راندمان بالاتری نسبت به منبع تغذیه خطی دارد، اما نویز بیشتری تولید می‌کند. البته دقت کنید که این موارد به صورت تئوریک هستند و در عمل چنین موردی ممکن است مشهود نباشد. عملکرد منبع تغذیه در بردهای الکترونیکی دارای 5 بخش مختلف است. منبع تغذیه معمولاً به شکل زیر عمل می‌کند.

• ولتاژ ورودی: این ولتاژ از برق شهر یا باتری تأمین می‌شود.
• مبدل ولتاژ: این بخش ولتاژ ورودی را به ولتاژ مورد نیاز مدارهای الکترونیکی تبدیل می‌کند.
• فیلتر ولتاژ: این بخش نویز و ریپل‌های موجود در ولتاژ خروجی را کاهش می‌دهد.
• رگولاتور ولتاژ: این بخش ولتاژ خروجی را در یک مقدار ثابت نگه می‌دارد.
• ولتاژ خروجی: این ولتاژ برای تغذیه مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود.

در بردهای الکترونیکی مختلف، منبع تغذیه ممکن است به شکل‌های مختلفی طراحی شود. به عنوان مثال، در بردهای الکترونیکی کوچک، ممکن است منبع تغذیه به صورت یک مدار مجتمع (IC) طراحی شود. در بردهای الکترونیکی بزرگ، ممکن است منبع تغذیه از چندین قطعه الکترونیکی مختلف تشکیل شود. 

نکته‌هایی برای انتخاب منبع تغذیه

منبع تغذیه یکی از مهم‌ترین قطعات در هر برد الکترونیکی است. منبع تغذیه وظیفه تأمین ولتاژ و جریان مورد نیاز مدارهای الکترونیکی را بر عهده دارد. بنابراین، انتخاب و طراحی منبع تغذیه مناسب برای هر برد الکترونیکی بسیار مهم است. در ادامه چند نکته برای انتخاب منبع تغذیه مناسب برای بردهای الکترونیکی را بررسی می‌کنیم.

• ولتاژ ورودی: ولتاژ ورودی منبع تغذیه باید با ولتاژ ورودی مدارهای الکترونیکی سازگار باشد.
• ولتاژ خروجی: ولتاژ خروجی منبع تغذیه باید با ولتاژ مورد نیاز مدارهای الکترونیکی سازگار باشد.
• جریان خروجی: جریان خروجی منبع تغذیه باید با جریان مورد نیاز مدارهای الکترونیکی سازگار باشد.
• راندمان: راندمان منبع تغذیه باید بالا باشد تا از اتلاف انرژی جلوگیری شود.
• نویز: نویز منبع تغذیه باید کم باشد تا بر عملکرد مدارهای الکترونیکی تأثیر نگذارد.

با رعایت این نکات می‌توان منبع تغذیه مناسبی برای بردهای الکترونیکی انتخاب کرد. بنابراین منبع تغذیه، قطعه‌ای الکترونیکی است که وظیفه تبدیل ولتاژ و جریان ورودی به ولتاژ و جریان مورد نیاز مدارهای الکترونیکی را بر عهده دارد. منبع تغذیه می‌تواند دارای خروجی DC یا AC باشد.

تفاوت خروجی DC و AC در منبع تغذیه

تفاوت اصلی بین خروجی DC و AC، جهت جریان در مدار است. خروجی DC، ولتاژ خروجی مستقیم (DC) است. ولتاژ DC به صورت خط مستقیم است. خروجی DC معمولاً برای تغذیه مدارهای الکترونیکی مانند مدارهای منطقی، مدارهای آنالوگ و مدارهای قدرت استفاده می‌شود. خروجی AC، ولتاژ خروجی متناوب (AC) است. ولتاژ AC به صورت موج سینوسی یا موج مربعی است. خروجی AC معمولاً برای تغذیه دستگاه‌های الکتریکی مانند موتورها، لامپ‌ها و وسایل خانگی استفاده می‌شود.در خروجی DC، جریان همیشه در یک جهت جریان می‌یابد. در خروجی AC، جریان در دو جهت جریان می‌یابد. تفاوت‌های دیگر بین خروجی DC و AC عبارتند از:

فرکانس: فرکانس ولتاژ AC معمولاً 50 یا 60 هرتز است. فرکانس ولتاژ DC صفر است.

نویز: ولتاژ AC معمولاً نویز بیشتری نسبت به ولتاژ DC تولید می‌کند.

هزینه: منابع تغذیه DC معمولاً گران‌تر از منابع تغذیه AC هستند.

برای انتخاب خروجی مناسب برای یک مدار الکترونیکی، باید به عوامل مختلفی توجه کرد.

• نوع مدار الکترونیکی: نوع مدار الکترونیکی تعیین می‌کند که منبع تغذیه باید دارای خروجی DC یا AC باشد.
• نیازهای مدار الکترونیکی: نیازهای مدار الکترونیکی مانند ولتاژ و جریان مورد نیاز باید در نظر گرفته شود.
• هزینه: هزینه منبع تغذیه نیز باید در نظر گرفته شود.

کاربردهای خروجی DC و AC در منبع تغذیه

همانطور که توضیح دادیم، منابع تغذیه با دو خروجی Ac و Dc در دسترس هستند. که هرکدام مصرفی منحصر به فرد دارند. در ادامه کاربری‌های منبع تغذیه با خروجی DC و منبع تغذیه با خروجی AC را بررسی می‌کنیم.

کاربرد منبع تغذیه با خروجی DC

تغذیه مدارهای منطقی مانند میکروکنترلرها و ریزپردازنده‌ها

تغذیه مدارهای آنالوگ مانند تقویت‌کننده‌ها و سنسورها

تغذیه مدارهای قدرت مانند موتورهای الکتریکی

کاربرد منبع تغذیه با خروجی AC

تغذیه موتورهای الکتریکی

تغذیه لامپ‌های الکتریکی

تغذیه وسایل خانگی مانند تلویزیون، یخچال و ماشین لباسشویی

نقش تغذیه مناسب در راه اندازی برد آمپلی فایر

منبع تغذیه مناسب نقش مهمی در راه اندازی برد آمپلی فایر دارد. تغذیه مناسب باید دارای ولتاژ و جریان خروجی کافی برای تامین نیازهای برد آمپلی فایر باشد. همچنین، تغذیه مناسب باید نویز کمی تولید کند تا بر کیفیت صدا تأثیر نگذارد. ولتاژ و جریان خروجی دو عامل اصلی برای انتخاب هستند.

ولتاژ خروجی منبع تغذیه باید با ولتاژ مورد نیاز برد آمپلی فایر سازگار باشد. اگر ولتاژ خروجی منبع تغذیه کمتر از ولتاژ مورد نیاز برد آمپلی فایر باشد، برد آمپلی فایر به درستی کار نخواهد کرد. اگر ولتاژ خروجی منبع تغذیه بیشتر از ولتاژ مورد نیاز برد آمپلی فایر باشد، ممکن است برد آمپلی فایر آسیب ببیند. جریان خروجی منبع تغذیه باید با جریان مورد نیاز برد آمپلی فایر سازگار باشد. اگر جریان خروجی منبع تغذیه کمتر از جریان مورد نیاز برد آمپلی فایر باشد، برد آمپلی فایر به درستی کار نخواهد کرد. اگر جریان خروجی منبع تغذیه بیشتر از جریان مورد نیاز برد آمپلی فایر باشد، ممکن است برد آمپلی فایر آسیب ببیند.

نویز در منبع تغذیه هم یکی از عوامل پر اهمیت است. نویز منبع تغذیه می‌تواند بر کیفیت صدا تأثیر بگذارد. نویز منبع تغذیه می‌تواند باعث ایجاد صدای خش خش یا زنگ در صدای خروجی برد آمپلی فایر شود. این موردی است که اکثر افراد به هنگام راه اندازی آمپلی فایر با آن روبرو می‌شوند. بنابراین منبع تغذیه با کیفیت و عدم استفاده از منبع تغذیه ارزان قیمت اهمیت زیادی دارد. 

مشکلات احتمالی ناشی از استفاده از تغذیه نامناسب شامل چند مورد کلی است. از جمله برد آمپلی فایر به درستی کار نخواهد کرد. امکان آسیب دیدن برد آمپلی فایر وجود خواهد داشت. ایجاد صدای خش خش یا زنگ در صدای خروجی برد آمپلی فایر را شامل می‌شود. به طور کل تغذیه مناسب نقش مهمی در راه اندازی برد آمپلی فایر دارد. انتخاب منبع تغذیه مناسب با توجه به ولتاژ، جریان و نویز خروجی منبع تغذیه، می‌تواند به عملکرد صحیح برد آمپلی فایر و جلوگیری از آسیب به آن کمک کند.

محاسبه توان مصرفی آمپلی فایر

توان مصرفی آمپلی فایر، مقدار انرژی الکتریکی است که آمپلی فایر برای عملکرد خود مصرف می‌کند. توان مصرفی آمپلی فایر با واحد وات (W) اندازه‌گیری می‌شود. توان مصرفی آمپلی فایر با استفاده از معادله «توان مصرفی = ولتاژ * جریان» محاسبه می‌شود. در این معادله: توان مصرفی با واحد وات (W) نشان داده می‌شود. ولتاژ با واحد ولت (V) نشان داده می‌شود. جریان با واحد آمپر (A) نشان داده می‌شود. به مثال زیر دقت کنید.

فرض کنید آمپلی فایر دارای ولتاژ 12 ولت و جریان 5 آمپر است. توان مصرفی این آمپلی فایر به این صورت محاسبه می‌شود. توان مصرفی = 12 ولت * 5 آمپر که این میزان 60 وات خواهد بود. 

عوامل موثر در توان مصرفی آمپلی فایر

برای انتخاب منبع تغذیه صحیح و درست برای آمپلی فایر بایستی توان آنرا به درست محاسبه کنید. طبق توضیحاتی که پیشتر ارایه شد میتوانید توان آمپلی فایر را بررسی کنید. اما دقت داشته باشید که توان مصرفی آمپلی فایر تحت تأثیر عوامل دیگری هم قرار دارد. این عوامل شامل سه مورد زیر هستند. 

• قدرت خروجی آمپلی فایر: هرچه قدرت خروجی آمپلی فایر بیشتر باشد، توان مصرفی آن نیز بیشتر خواهد بود.
• امپدانس بار: هرچه امپدانس بار کمتر باشد، توان مصرفی آمپلی فایر نیز بیشتر خواهد بود.
• ضریب توان آمپلی فایر: ضریب توان آمپلی فایر نشان‌دهنده میزان کارایی آن است. هرچه ضریب توان آمپلی فایر بیشتر باشد، توان مصرفی آن نیز کمتر خواهد بود.

توان مصرفی آمپلی فایر باید با توان خروجی منبع تغذیه سازگار باشد. اگر توان مصرفی آمپلی فایر بیشتر از توان خروجی منبع تغذیه باشد، ممکن است منبع تغذیه آسیب ببیند. علاوه برآن آمپلی فایر نمی‌تواند به درستی عمل تقویت صوت را انجام دهد و در خروجی صدای مطلوبی را نمیتوانید دریافت کنید. توان مصرفی آمپلی فایر می‌تواند بر میزان گرمای تولید شده توسط آمپلی فایر تأثیر بگذارد. آمپلی فایرهای با توان مصرفی زیاد، گرمای بیشتری تولید می‌کنند.

توان مصرفی آمپلی فایر، مقدار انرژی الکتریکی است که آمپلی فایر برای عملکرد خود مصرف می‌کند. توان مصرفی آمپلی فایر با واحد وات (W) اندازه‌گیری می‌شود. توان مصرفی آمپلی فایر تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند قدرت خروجی آمپلی فایر، امپدانس بار و ضریب توان آمپلی فایر قرار می‌گیرد.

راندمان منبع تغذیه

راندمان منبع تغذیه، نشان‌دهنده میزان کارایی آن است. هرچه راندمان منبع تغذیه بیشتر باشد، انرژی بیشتری به بار منتقل می‌شود و انرژی کمتری به صورت گرما تلف می‌شود. راندمان منبع تغذیه، نسبت توان خروجی منبع تغذیه به توان ورودی آن است. راندمان منبع تغذیه با درصد بیان می‌شود. برای محاسبه راندمان منبع تغذیه طبق فرمول راندمان = توان خروجی / توان ورودی اقدام می‌کنیم. پارامترهای مورد بررسی در این معادله شامل سه مورد است. راندمان با واحد درصد (%) نشان داده می‌شود. توان خروجی با واحد وات (W) نشان داده می‌شود. توان ورودی با واحد وات (W) نشان داده می‌شود. برای درک بهتر به مثال زیر توجه کنید.

فرض کنید منبع تغذیه دارای توان خروجی 60 وات و توان ورودی 100 وات است. راندمان این منبع تغذیه به صورت راندمان = 60 وات / 100 وات حساب می‌شود. بنابراین در این حالت راندمان = 60% است. عوامل موثر در راندمان منبع تغذیه شامل موارد زیر است. 

• نوع منبع تغذیه: منابع تغذیه سوئیچینگ معمولاً راندمان بالاتری نسبت به منابع تغذیه خطی دارند.
• طراحی منبع تغذیه: طراحی منبع تغذیه می‌تواند تأثیر زیادی بر راندمان آن داشته باشد.
• کیفیت قطعات منبع تغذیه: استفاده از قطعات با کیفیت بالا می‌تواند راندمان منبع تغذیه را افزایش دهد.

بنابراین راندمان منبع تغذیه، نسبت توان خروجی منبع تغذیه به توان ورودی آن است. راندمان منبع تغذیه با درصد بیان می‌شود. راندمان منبع تغذیه تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند نوع منبع تغذیه، طراحی منبع تغذیه و کیفیت قطعات منبع تغذیه قرار می‌گیرد.

منبع تغذیه باتری شارژی و مفهوم تقسیم ولتاژی

راه اندازی آمپلی فایر به کمک منبع تغذیه باتری شارژی شرایط متفاوتی را خواهد داشت. این مدل منبع تغذیه، از یک باتری شارژی برای تأمین ولتاژ و جریان مورد نیاز مدارهای الکترونیکی استفاده می‌کند. باتری‌های شارژی معمولاً از نیکل کادمیوم (NiCd)، نیکل هیدرید فلزی (NiMH) یا لیتیوم یون (Li-ion) ساخته می‌شوند. باتری‌های شارژی دارای مشخصات مختلفی هستند که باید هنگام انتخاب منبع تغذیه باتری شارژی در نظر گرفته شوند. برخی از این مشخصات شامل ولتاژ نامی، ظرفیت و شاخص تخلیه عمیق و تعداد سیکل شارژ هستند. 

• ولتاژ نامی باتری: ولتاژ نامی باتری، ولتاژی است که باتری در هنگام شارژ کامل تولید می‌کند. 
• ظرفیت باتری: ظرفیت باتری، مقدار انرژی الکتریکی است که باتری می‌تواند ذخیره کند.
• شاخص تخلیه عمیق (DOD): شاخص تخلیه عمیق، نسبت ظرفیتی است که باتری قبل از اینکه نیاز به شارژ مجدد داشته باشد، می‌تواند تخلیه کند.
• تعداد چرخه‌های شارژ-تخلیه: تعداد چرخه‌های شارژ-تخلیه، تعداد دفعاتی است که باتری می‌تواند قبل از اینکه ظرفیت آن کاهش یابد، شارژ و تخلیه شود.

انتخاب منبع تغذیه باتری شارژی برای آمپلی فایر

برای انتخاب منبع تغذیه باتری شارژی برای آمپلی فایر، باید به عوامل مختلفی توجه کرد. از جمله توان خروجی، ظرفیت باتری، سیکل شارژ باتری و میزان جریان قابل ارایه در خروجی را بایستی ملاک قرار داد. از آنجایی که باتری لیتیومی از چندین سلول مختلف تشکیل شده است، بایستی براساس نیازمندی آمپلی فایر مربوطه این باتری نهایی را بسازید. به نکته‌های زیر به عنوان منبع تغذیه اصلی باتری شارژی دقت کنید.

• ولتاژ مورد نیاز آمپلی فایر: ولتاژ مورد نیاز آمپلی فایر باید با ولتاژ نامی باتری سازگار باشد.
• جریان مورد نیاز آمپلی فایر: جریان مورد نیاز آمپلی فایر باید با ظرفیت باتری سازگار باشد.
• شاخص تخلیه عمیق باتری: شاخص تخلیه عمیق باتری باید با نیازهای آمپلی فایر سازگار باشد.
• تعداد چرخه‌های شارژ-تخلیه باتری: تعداد چرخه‌های شارژ-تخلیه باتری باید با نیازهای آمپلی فایر سازگار باشد.

مفهوم تقسیم ولتاژی

مفهوم تقسیم ولتاژی، روشی برای کاهش ولتاژ یک منبع تغذیه است. این روش با استفاده از ماژول‌های تغذیه سوئیچینگ کاهنده انجام می‌شود. برای راه اندازی آمپلی فایر باتری، باید ولتاژ باتری را به ولتاژ مورد نیاز آمپلی فایر کاهش دهیم. این کار با استفاده از تقسیم ولتاژی انجام می‌شود. به طور کلی منبع تغذیه باتری شارژی، منبع تغذیه‌ای است که از یک باتری شارژی برای تأمین ولتاژ و جریان مورد نیاز مدارهای الکترونیکی استفاده می‌کند. تقسیم ولتاژی، روشی برای کاهش ولتاژ یک منبع تغذیه است که با استفاده از مقاومت‌های متوالی انجام می‌شود. برای راه اندازی آمپلی فایر باتری، باید ولتاژ باتری را به ولتاژ مورد نیاز آمپل