Дроссель в блоке питания для чего: Для чего нужен дроссель в блоке питания?

Содержание

Принцип работы дросселя

Катушка индуктивности, дроссель - принцип работы

Катушка индуктивности – устройство, основным компонентом которого является проводник скрученный в кольца или обвивающий сердечник.

При прохождении тока, вокруг скрученного проводника (катушки), образуется магнитное поле (она может концентрировать переменное магнитное поле), что и используется в радио- и электротехнике.

К точной и компьютерной технике технике больше близок дроссель (Drossel, регулятор, ограничитель), так как он чаще всего применяется в цепях питания процессоров, видеокарт, материнских плат, блоков питания.

В последнее время применяются индукторы закрытые в корпуса из металлического сплава для уменьшения наводок, излучения, шумов и высокочастотного свиста при работе катушки.

Дроссель служит для уменьшения пульсаций напряжения, сглаживания или фильтрации частотной составляющей тока и устранения переменной составляющей тока. Сопротивление дросселя увеличивается с увеличением частоты, а для постоянного тока сопротивление очень мало. Характеристики дросселя получаются от толщины проводника, количества витков, сопротивления проводника, наличия или отсутствия сердечника и материала, из которого сердечник сделан. Особенно эффективными считаются дроссели с ферритовыми сердечниками (а также из альсифера, карбонильного железа, магнетита) с большой магнитной проницаемостью.

Используется в выпрямителях, сетевых фильтрах, радиотехнике, питающих фазах высокоточной аппаратуры и другой технике требующей стабильного и «правильного» питания. Многослойная катушка может выступать и в качестве простейшего конденсатора, так как имеет собственную ёмкость. Правда, от данного эффекта пытаются больше избавиться, чем его усиливать и он считается паразитным.

Как работает дроссель

В цепях переменного тока, для ограничения тока нагрузки, очень часто применяют дроссели - индуктивные сопротивления. Перед обычными резисторами здесь у дросселей имеется серьезные преимущества - значительная экономия электроэнергии и отсутствие сильного нагрева.

Устройство дросселя

Устроен дроссель очень просто - это катушка из электрического провода, намотанная на сердечнике из ферромагнитного материала. Приставка ферро, говорит о присутствии железа в его составе (феррум - латинское название железа), в том или ином количестве.

Принцип работы дросселя основан на свойстве, присущем не только катушкам но и вообще, любым проводникам - индуктивности.

Это явление легче всего понять, поставив несложный опыт.

Для этого требуется собрать простейшую электрическую цепь, состоящую из низковольтного источника постоянного тока (батарейки), маленькой лампочки накаливания, на соответствующее напряжение и достаточно мощного дросселя (можно взять дроссель от лампы ДРЛ-400 ватт).

Без дросселя схема будет работать как обычно - цепь замыкается, лампа загорается. Но если добавить дроссель, подключив его последовательно нагрузке(лампочке), картина несколько изменится.

Присмотревшись, можно заметить, что, во-первых, лампа загорается не сразу, а с некоторой задержкой, во-вторых - при размыкании цепи возникает хорошо заметная искра, прежде не наблюдавшаяся. Так происходит, потому что в момент включения ток в цепи возрастает не сразу - этому препятствует дроссель, некоторое время поглощая электроэнергию и запасая ее в виде электромагнитного поля. Эту способность и называют - индуктивностью.

Чем больше величина индуктивности, тем большее количество энергии может запасти дроссель. Еденица величины индуктивности - 1 Генри В момент разрыва цепи запасеная энергия освобождается, причем напряжение при этом может превысить Э.Д.С. используемого источника в десятки раз, а ток направлен в противоположную сторону. Отсюда заметное искрение в месте разрыва. Это явление называется - Э.Д.С. самоиндукции.

Если установить источник переменного тока вместо постоянного, использовав например, понижающий трансформатор, можно обнаружить что та же лампочка, подключенная через дроссель - не горит вовсе. Дроссель оказывает переменному току гораздо большое сопротивление, нежели постояному. Это происходит из за того, что ток в полупериоде, отстает от напряжения.

Получается, что действующее напряжение на нагрузке падает во много раз(и ток соответственно), но энергия при этом не теряется - возвращается за счет самоиндукции обратно в цепь. Сопротивление оказываемое индуктивностью переменному току называется - реактивным. Его значение зависит от величины индуктивности и частоты переменного тока. Величина индуктивности в свою очередь, находится в зависимости от количества витков катушки и свойства материала сердечника, называемого - магнитной проницаемостью, а так же его формы.

Магнитная проницаемость - число, показывающее во сколько раз индуктивность катушки больше с сердечником из данного материала, нежели без него(в идеале - в вакууме.)Т. е - магнитная проницаемость вакуума принята за еденицу.

В радиочастотных катушках малой индуктивности, для точной подстройки применяются сердечники стержеобразной формы. Материалами для них могут являться ферриты с относительно небольшой магнитной проницаемостью, иногда немагнитные материалы с проницаемостью меньше 1.В электромагнитах реле - сердечники подковоообразной и цилиндрической формы из специальных сталей.

Для намотки дросселей и трансформаторов используют замкнутые сердечники - магнитопроводы Ш - образной и тороидальной формы. Материалом на частотах до 1000 гц служит специальная сталь, выше 1000 гц - различные ферросплавы. Магнитопроводы набираются из отдельных пластин, покрытых лаком.

У катушки, намотанной на сердечник, кроме реактивного(Xl) имеется и активное сопротивление(R). Таким образом, полное сопротивление катушки индуктивности равно сумме активной и реактивной составляющих.

Как работает трансформатор

Рассмотрим работу дросселя, собранного на замкнутом магнитопроводе и подключенного в виде нагрузки, к источнику переменного тока. Число витков и магнитная проницаемость сердечника подобраны таким образом, что его реактивное сопротивление велико, ток протекающий в цепи соответственно - нет.

Ток, переодически изменяя свое направление, будет возбуждать в обмотке катушки (назовем ее катушка номер 1) электромагнитное поле, направление которого будет также переодически меняться - перемагничивая сердечник. Если на этот же сердечник поместить дополнительную катушку(назовем ее - номер 2), то под действием переменного электромагнитного поля сердечника, в ней возникнет наведенная переменная Э.Д.С.

Если количество витков обеих катушек совпадает, то значение наведенной Э.Д.С. очень близко к значению напряжения источника питания, поданного на катушку номер 1. Если уменьшить количество витков катушки номер 2 вдвое, то значение наведенной Э.Д.С. уменьшится вдвое, если количество витков наоборот, увеличить - наведенная Э.Д.С. также, возрастет. Получается, что на каждый виток, приходится какая-то определенная часть напряжения.

Обмотку катушки на которую подается напряжение питания (номер 1) называют первичной. а обмотка, с которой трансформированое напряжение снимается - вторичной .

Отношение числа витков вторичной(Np ) и первичной (Ns ) обмоток равно отношению соответствующих им напряжений - Up (напряжение первичной обмотки) и Us (напряжение вторичной обмотки).

Таким образом, устройство, состоящее из замкнутого магнитопровода и двух обмоток в цепи переменного тока, можно использовать для изменения питающего напряжения - трансформации. Соответственно, оно так и называется - трансформатор.

Для чего нужен дроссель

Виды дросселей

Дроссель используется вместо последовательного резистора, потому что обеспечивает лучшую фильтрацию (меньше остаточной пульсации переменного тока на источнике питания, что означает меньшее гудение на выходе усилителя) и меньшее падение напряжения. «Идеальный» индуктор будет иметь нулевое сопротивление постоянному току.

При использовании резистора большего размера, вы быстро достигаете точки, где падение напряжения возрастает до пиковых величин, и, кроме того, «провал» питания становится значительным, потому что разность токов между полной выходной мощностью и холостым ходом может быть немалой, особенно в усилителе класса AB.

Существует две распространенные конфигурации источника питания: конденсаторный вход и дроссельный вход.

Входной фильтр конденсатора не обязательно должен иметь дроссель, но для дополнительной фильтрации тот необходим. Источник питания дросселя по определению обязан оснащаться дросселем.

Источник питания с дросселем

На входе конденсатора будет конденсатор фильтра, следующий непосредственно за выпрямителем. Тогда он может иметь или не иметь второго фильтра, состоящего из последовательного резистора или дросселя, за которым следует другой конденсатор. Сеть «колпачок – индуктор – колпачок» обычно называется сетью «пи-фильтр». Преимущество входного фильтра конденсатора заключается в более высоком выходном напряжении, но он имеет более низкое регулирование напряжения, чем входной фильтр дросселя.

Источник питания дросселя будет иметь дроссель, следующий сразу за выпрямителем. Основное преимущество входного питания дросселя – лучшее регулирование напряжения, но за счет гораздо более низкого выходного напряжения. Входной фильтр дросселя должен иметь определенный минимальный ток, протекающий через него для поддержания регулирования.

Дроссель в собранном приборе

Пример:

Разница напряжений между двумя типами фильтров может быть довольно большой. Например, предположим, что у вас есть трансформатор 300-0-300 и двухполупериодный выпрямитель.

Если вы используете конденсаторный входной фильтр, вы получите максимальное напряжение постоянного тока без нагрузки в 424 вольт, которое снизится до напряжения, зависящего от тока нагрузки и сопротивления вторичных обмоток.

Если вы используете тот же трансформатор с входным фильтром дросселя, пиковое выходное напряжение постоянного тока будет составлять 270 В и будет гораздо более строго регулироваться, чем входной фильтр конденсатора (меньше перемен напряжения питания с изменениями тока нагрузки).

Как обозначается дроссель на схеме

Условные обозначения:

Условное графическое обозначение дросселей

Из чего состоит дроссель

Элементы:

  • катушка;
  • провод, намотанный на сердечник;
  • магнитопровод.

Есть схожесть с трансформатором, но слой обмотки всего один. Такая конструкция помогает стабилизировать сеть, а также исключить шанс резкого скачка напряжения.

Как подключить дроссель

Схема подключения очень простая и представляет собой цепь последовательно соединённого дросселя и самого устройства ДРЛ 250. Подключение идёт через сеть 220 вольт и работает при обычной частоте. Поэтому их без труда можно поставить в домашнюю сеть. Дроссель работает как стабилизатор и корректировщик напряжения.

Схема подключения дросселя

Как отличить резистор от дросселя

По внешнему виду: от резисторов отличаются обычно толщиной (дроссели толще), от конденсаторов – неправильной формой «капельки».

Более точный способ – сопротивление. У дросселя оно почти нулевое.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Устройство дросселя, принцип работы и назначение

В этой статье мы расскажем читателям энциклопедии домашнего мастера что такое дроссель и для чего он нужен. Drossel — это немецкое слово, которое обозначает сглаживание. Конкретно будем говорить об электрическом дросселе. Сейчас трудно найти электрическую схему в которой нет данного устройства, которое даже в цифровой век широко используется в технике. Он нужен для регулирования либо отсекания, в зависимости от назначения — сглаживать резкие скачки тока или отсекать электрические сигналы другой частоты, постоянный ток отделять от переменного.

Конструкция и принцип работы

Прежде всего поговорим о том, из чего состоит данный элемент цепи и как он работает. На схемах обозначение дросселя следующее:

Условное обозначение

Внешний вид изделия может быть таким, как на фото:

Катушка индуктивности фото

Это катушка из провода намотанного на сердечник с магнитопроводом, или без корпуса в случае высоких частот. Похож на трансформатор только с одной обмоткой. Краткий экскурс в физику, ток в катушке не может мгновенно измениться. Проведем мысленный эксперимент — у нас есть источник переменного тока, осциллограф, дроссель.

Условный стенд

Во время начала полу волны мы наблюдаем нарастание тока с запозданием, это вызвано индуцированием магнитного потока в сердечнике. Происходит постепенное нарастание тока в обмотках, когда с источника переменного тока сигнал уходит на спад, мы наблюдаем спад тока в дросселе, опять же с некоторым опозданием, поскольку магнитное поле в магнитопроводе продолжает толкать ток в катушке и не может быстро изменить свое направление. Получается в какой-то момент ток из внешнего источника противодействует току, наведенному магнитопроводом дросселя. В цепях переменного тока назначение дросселя — выступать ограничителем или индуктивным сопротивлением.

Для постоянного тока данный элемент схемы не является сопротивлением или регулирующим элементом. Этот эффект используют для устройств, в электрических цепях, где нужно ограничить ток до нужной величины, при этом избежать излишней громоздкости и выделения тепла.

Интересное пояснение по данному вопросу вы также можете просмотреть на видео:

Наглядное сравнение, объясняющее принцип работы

Теоретическая часть вопроса

Область применения

Дроссель предназначен для того, чтобы сделать нашу жизнь светлее. Конкретно в люминесцентных лампах он ограничивает ток через колбу, до нужной величины, избегая его чрезмерное увеличение через лампу.

Схема подключения люминесцентной лампы

Люминесцентный светильник в основном состоит из дросселя, стартера, люминесцентной лампы. В двух словах описание работы люминесцентного светильника происходит так:

Из сети ток через дроссель проходит на одну из нитей накала люминесцентной лампы, далее попадает на стартерное устройство, далее на вторую нить накала и уходит в сеть. В стартерном устройстве пластина из биметалла нагревается тлеющим разрядом газа, выпрямляется под действием тепла и замыкает цепь. В этот момент начинают работать нити накала, на концах лампочки, разогревая пары ртути в колбе люминесцентной лампы. Через короткий промежуток времени, пластина в стартере остывает и возвращается в исходное положение. Во время разрыва цепи происходит резкий всплеск напряжения в дросселе, происходит пробой газа в колбе люминесцентной лампы, и возникает тлеющий разряд, лампочка начинает светить, работающая лампа шунтирует стартер, выключая его из цепи более низким сопротивлением.

В электронных схемах современных экономических люминесцентных ламп тоже есть рассматриваемый в статье элемент, но из-за более высоких частот он имеет миниатюрные размеры. А принцип работы и назначение остались те же.

Фото лампы в разобранном виде

Также дроссель обязательный элемент в схемах ламп ДРЛ, натриевых ламп ДНАТ, металлогалогеновых лампочек CDM.

Схема включения лампы

В импульсных блоках питания в схемах преобразователях назначение дросселя — блокировать резкие всплески от трансформатора, пропуская сглаженное напряжение. Грубо говоря в этом случае он играет роль фильтра.

В электрических сетях они также устанавливаются, но называются реакторами. Назначение дугогасительного реактора — предотвращать появление самостоятельной дуги во время однофазного короткого замыкания на землю, также как и прочих реакторов, которые так или иначе регулируют или же ограничивают величину тока через них, специально или в случае нештатной ситуации.

Заземляющий дугогасящий реактор РДМР

С помощью дросселя можно улучшить дешевый или самодельный сварочный аппарат, установив его во вторичную цепь. Сварочный трансформатор собранный с дросселем будет варить не хуже фирменных аппаратов, дуга станет ровной и не будет рваться, шов будет равномерно залит.

Модернизация сварочного аппарата

Поджог дуги станет происходить намного легче и просадка сетевого напряжения будет меньше влиять на появление и горение дуги. Даже неспециалист сможет быстро достичь хороших результатов в сварке, делая всевозможные поделки у себя дома.

Где применяется изделие?

Вот мы и рассмотрели устройство дросселя, принцип работы и назначение. Надеемся, что теперь вы полностью разобрались, для чего нужен данный элемент схемы!

Будет интересно прочитать:

принцип работы устройства, характеристики, назначение и виды

Для чего нужен дроссельОдним из наиболее распространённых элементов, использующихся в радиоэлектронной аппаратуре, является дроссель. Эта пассивная радиодеталь имеет большое значение в обеспечении стабильности работы электрических схем. Главной ее характеристикой считается индуктивность — очень важная физическая величина. Конструкция элемента проста, но при этом он может использоваться как в цепях переменного, так и постоянного тока.

Основные понятия в электронике

Родоначальником открытия электричества считается английский физик Уильям Гилберт. В 1600 году он ввёл понятие «янтарность», что в переводе обозначает электричество. Ученым было обнаружено на опытах с янтарем, что если его потереть о шёлк, он приобретает свойства притягивать к себе другие физические тела. Так было открыто статическое электричество. Первая электрическая машина была создана немецким инженером Отто фон Герике. Агрегат выглядел в виде металлического шеста с надетым на его верхушку серным шаром.

Последующие годы ряд физиков и инженеров из различных стран исследовали свойства электричества, открывая новые явления и изобретая приборы. Наиболее выдающимися учёными, которые внесли весомый вклад в науку, считаются Гальвани, Вольт, Эстред, Ом, Фарадей, Герц, Ампер. Признавая важность их открытий, фундаментальные величины, характеризующие различные электрические явления, назывались их именами.

Сфера применения электро дросселяИтогом их экспериментов и теоретических догадок стал труд Максвелла, создавшего теорию электромагнитных явлений в 1873 году. А через двадцать лет англичанин Томсон обнаружил частицу, участвующую в образовании электричества (электрон), положение которой в атомной структуре тела после указал Резерфорд.

Так было обнаружено, что электрический заряд — это способность физических тел создавать вокруг себя особое поле, оказывающее воздействие на другие вещества. Электричество связано с магнетизмом, который влияет на положение электронов, являющихся элементарными частицами тела. Каждая такая частица обладает определённой энергией (потенциалом) и может перемещаться по телу в хаотично.

Виды дросселей

Придание же электронам направленного движения приводит к возникновению тока. Работа, затраченная на перемещение элементарной частички, называется напряжением. Если ток течёт в замкнутой цепи, то он создаёт магнитное поле, то есть силу, действующую на электроны.

Все вещества разделяются на три типа:

  • проводники — это тела, свободно пропускающие через себя ток;
  • диэлектрики — в этих телах невозможно появление свободных электронов, а значит, ток через них протекать не может;
  • полупроводники — материалы, свойство которых пропускать ток зависит от внешних факторов, например, температуры.

Характеристикой, обозначающей способность тела проводить ток, называется проводимость, а величина обратная ей — сопротивлением.

Активное сопротивление

Как выбрать дроссельНа прохождение электрического тока в итоге оказывают влияние три физические величины: сопротивление, индуктивность и ёмкость. Каждый радиоэлемент (не исключение и дроссель) обладает ими в какой-то мере.

Активное сопротивление представляет собой величину, препятствующую прохождению тока и равную отношению разности потенциалов к силе тока (закон Ома). Его сущность объясняется тем, что в кристаллической решётке различных физических тел содержится разное число свободных носителей зарядов. Кроме этого, сама структура может быть неоднородной, то есть содержать примеси или дефекты. Электроны, перемещаясь под действием поля, сталкиваются с ними и отдают часть своей энергии кристаллам тела.

В результате таких столкновений частички теряют импульс, а сила тока уменьшается. Рассеиваемая электрическая энергия превращается в тепло. Элементом, использующим естественные свойства физического тела, является резистор.

Самодельный дроссель

Что же касается дросселя, то его активное сопротивление считается паразитным, вызывающим нагревание и ухудшение параметров. Зависит оно от типа материала и его физических размеров.

Определяется по формуле R = p * L / S, Ом, где:

  • p — удельное сопротивление (справочная величина), Ом*см;
  • L — длина проводника, см;
  • S — площадь поперечного сечения, см2.

Ёмкостная составляющая

Любой проводник тока в разной мере имеет свойство накапливать электрический заряд. Эта способность называется ёмкостью элемента. Для одних радиодеталей она считается вредной составляющей (в частности, для дросселя), а для других — полезной (конденсатор). Относят это понятие к реактивному сопротивлению. Его величина зависит от вида подаваемого сигнала на элемент и ёмкости материала, из которой он сделан.

Математически реактивное сопротивление описывается выражением Xc = 1/w*C, где:

  • w — циклическая частота, скалярная угловая величина, определяющаяся числом колебаний сигнала за единицу времени (2*p*f), Гц;
  • C — ёмкость элемента, Ф.

Принцип работы дросселяИз формулы видно, что чем больше будет ёмкость и частота тока, тем выше сопротивление элемента, а значит, имеющий большое ёмкостное сопротивление дроссель будет нагреваться. Значение ёмкости в дросселе зависит от размеров проводника и способа его укладки. При спиралевидной намотке между рядом лежащими кольцами возникает ёмкость, также влияющая на протекающий ток.

Паразитная составляющая ёмкости проявляется и в образовании собственного резонанса изделия, так как дроссель на эквивалентной схеме можно представить в виде последовательной цепочки индуктивности и конденсатора. Такое включение создаёт колебательный контур, работающий на определённой частоте. Если частота сигнала будет ниже резонансного значения, то преобладать будет индуктивная составляющая, а если выше — ёмкостная.

Поэтому существенной задачей изготовления дросселя в электронике считается увеличение собственного резонанса конструкции.

Индуктивность и самоиндукция

Электрическое поле неразрывно связано с магнитным. Там, где существует одно, неизменно появляется и второе. Индуктивность — это физическая величина, характеризующаяся накоплением энергии, но в отличие от ёмкости эта энергия является магнитной. Её величина зависит от магнитного потока, образованного силой тока, протекающего через радиоэлемент. Чем больше ток, тем сильнее магнитный поток пронизывает изделие. Интенсивность накопления элементом энергии зависит от этого потока.

Математическая формула нахождения индуктивности — L = Ф/ I, где:

  • Ф — магнитный поток, Вб;
  • I — сила тока, текущая через элемент, А.

Индуктивность измеряется в генри (Гн). Таким образом, катушка индуктивности в момент протекания через неё тока создаёт магнитный поток равный одному веберу (Вб).

Сопротивление, оказываемое индуктивностью, во многом зависит от частоты приложенного сигнала. Для его расчёта используется выражение XL = w*L. То есть для постоянного тока она равна нулю, а для переменного — зависит от его частоты. Иными словами, для высокочастотного сигнала элемент будет обладать большим сопротивлением.

Физический процесс, наблюдаемый при прохождении переменного тока через индуктивность, можно описать следующим образом: в течение первой декады сигнала (ток возрастает) магнитное поле усиленно потребляет энергию из электрической цепи, а в последней декаде (ток убывает) отдаёт её обратно, поэтому за период прохождения тока мощность не потребляется.

Но эта модель подходит к идеальному элементу, на самом же деле некоторая часть энергии превращается в тепло. То есть происходят потери, характеризующиеся добротностью Q, определяемую отношением получаемой энергии к отдаваемой.

При изменении тока, текущего через проводник в контуре, возникает электродвижущая сила индукции (ЭДСИ) — самоиндукция. Другими словами, переменный ток изменяет величину магнитного потока, который приводит в итоге к появлению ЭДСИ. Проявляется этот эффект в замедлении процессов появления и спадания тока. Амплитуда самоиндукции пропорциональна величине тока, частоте сигнала и индуктивности. Её отставание по фазе от сигнала составляет 90 градусов.

Принцип работы

Как заменить дроссельТермин «дроссель» происходит от немецкого слова drossel, что в переводе на русский язык означает «ограничитель». В электротехнике под ним понимается катушка индуктивности, обладающая большим сопротивлением току переменной частоты и практически не влияющая на постоянный ток.

По своей сути электрический дроссель — это индуктивность. Он способен накапливать энергию, получая её из магнитного поля. При воздействии на элемент напряжения в нём постепенно происходит увеличение тока, при этом если сменить полярность — ток начнёт убывать, т. е. резко изменить значение тока в дросселе невозможно.

Постепенное нарастание величины тока и его спад происходит из-за магнитного поля, которое не может мгновенно изменить своё направление. Другими словами, ток блока питания противодействует наведённому току в сердечнике изделия, поэтому в цепях с током переменой частоты он является своего рода ограничителем из-за индуктивного сопротивления.

По своей конструкции дроссель чем-то похож на трансформатор, но при этом чаще всего у него одна обмотка. А вот их принципы действия полностью отличаются. Если для трансформатора важно передавать всю энергию и гальванически развязывать цепь, то главной задачей стоящей перед дросселем является накапливание энергии в индуктивности. В то же время для трансформатора такое накопление считается паразитным процессом.

Устройство прибора

Выполняется этот элемент из проволочного вида проводника, наматываемого в виде спирали. Этот проводник может быть как многожильным, так и одножильным. Проволока может наматываться на диэлектрический каркас или использоваться без него. Если применяется основание, то оно может быть выполнено круглым, прямоугольным или квадратным сечением. Физически же дроссель состоит из одного или множества витков проводника.

При изготовлении дросселя используются следующие разновидности намотки:

  • прогрессивная — шаг витков плавно изменяется по всей длине конструкции;
  • универсальная — расстояние между витками одинаковое.

Для чего нужен электродросселяПервый тип используется при создании изделий, предназначенных для работы на высоких частотах, при этом уменьшается значение паразитной ёмкости. Такая намотка может быть однослойной или многослойной, причем даже разного диаметра. В качестве материала для изготовления проводника используется медь.

Увеличение индуктивности достигается путём добавления ферромагнитного сердечника. В зависимости от назначения устройства используют разные его виды, например, для подавления высокочастотных помех — феррит, флюкстрол или карбонил, для фильтрации звуковой частоты — пермаллой. В то же время для дросселя, работающего со сверхвысокими частотами, применяют латунь. Магнитопровод рассчитывается так, чтобы избежать режима насыщения (падения индуктивного сопротивления).

Чтобы избежать насыщения в дросселях, магнитопровод изготавливается с зазором. При изготовлении дросселя стараются обеспечить:

  • необходимую индуктивность;
  • величину магнитной индукции, исключающую насыщение;
  • способность выдерживать необходимый ток.

Для этого обычно сначала рассчитывается зазор и число витков исходя из силы тока и индуктивности, а после определяется максимально возможный диаметр проволоки. В цифровых малогабаритных устройствах дроссель изготавливается в плоском виде. Достигается это путём печатания проводниковой дорожки в виде круговой или зигзагообразной линии.

Виды и характеристики

Главной характеристикой дросселя, безусловно, является индуктивность. Но, кроме неё, существует ряд номинальных параметров, характеризующих элемент как изделие. Именно они определяют возможности использования устройства и его срок службы. Основными из них являются:

  1. Виды дросселейМощность — определяется типом сердечника и поперечным сечением провода. Обозначает величину сигнала, которую может выдержать дроссель. Единицей измерения служит ватт.
  2. Добротность и угол потерь — характеризуют качество устройства. Чем больше добротность и меньше угол, тем выше качество.
  3. Частота тока — f, Гц. В зависимости от неё дроссели разделяют на низкочастотные, имеющие границы колебаний 20−20 000 Гц, ультразвуковые — от 20 до 100 кГц и сверхвысокие — больше 100 кГц.
  4. Наибольшее допустимое значение тока — I, А.
  5. Сопротивление элемента в неподключенном состоянии — R, Ом.
  6. Потери в магнитопроводе — P, Вт.
  7. Вес — G, кг.

Современная промышленность изготавливает электромагнитные дроссели, отличающиеся не только по характеристикам, но и по видам. Они выпускаются цилиндрической, квадратной, прямоугольной и круглой формы. А также они различаются по типу цепи, для которой предназначены, и могут быть однофазными или трёхфазными.

Условно дроссели можно разделить на три типа:

  1. Сглаживающие. Используются для фильтрации переменной составляющей сигнала, уменьшая её значение. Такие элементы ставятся на входе или выходе выпрямительных или преобразующих части схем.
  2. Переменного тока. Ограничивают его величину при резком скачке.
  3. Насыщения. Управляют индуктивным сопротивлением за счёт периодического подмагничивания.

Маркировка и обозначения

Как самим сделать дроссельВ принципиальных схемах и технической документации дроссели обозначаются латинской буквой L, условное графическое обозначение — в виде полуокружностей. Их количество нигде не указывается, но обычно не превышает трёх штук. Жирная точка, ставящаяся в начале полуокружностей, обозначает начало витков. Если индуктивность выполняется на каркасе, сверку изображения чертится прямая линия. Для обозначения номиналов элемента используется код из букв и цифр или цветовая маркировка.

Цифры указывают на значение индуктивности, а буква — на допуск. Например, код 250 J обозначает индуктивность, равную 25 мкГн с погрешностью в пять процентов. Когда на маркировке стоит только число, то это значит, что допуск составляет 20%. Таким образом, первые две цифры обозначают числовое значение в микрогенри, а третья — множитель. Буква D ставится на высокоточных изделиях, их погрешность не превышает 0,3%.

Цветовая маркировка, в принципе, соответствует буквенно-цифровой, но только наносится в виде цветных полос. Первые две указывают на значения в микрогенри, третья — коэффициент для умножения, а четвёртая — допуск. Индуктивность дросселя, на котором изображены две оранжевые полосы, коричневая и белая, равна 33 мкГ с разрешённым отклонением в 10%.

Область применения

Самодельные дросселиОтвечая на вопрос, зачем нужен дроссель, можно с уверенностью сказать, что основное его применение — это фильтры. Ни один качественный источник питания не обходится без этого простого элемента. Его применение позволяет избавиться от пульсаций напряжения, которые вызывают нестабильность в работе многих устройств — материнской платы, видео- и звуковых карт и т. п.

Сглаживание формы сигнала путём устранения его паразитной составляющей обеспечивает стабильную работу микропроцессорных блоков, особо зависящих от качества питающего их напряжения.

Кроме того, используя свойство элемента накапливать энергию, а потом её отдавать в цепь, дроссель нашёл своё применение в люминесцентных лампах. Такие осветители работают на принципе возникновения дугового разряда, поддерживающегося в парах инертного газа. Для того чтобы он возник, между электродами необходимо появление высокого пускового напряжения, способного пробить газовый диэлектрик. Благодаря дросселю такой разряд и создаётся.

Их также используют и в усовершенствованных осветительных приборах — индукционных лампах. Отличие таких светильников от люминесцентных заключается в отсутствии электродов, необходимых для зажигания. Для получения света используются три составляющие — электромагнитная индукция, разряд в газе, свечение люминофора.

Стоит отметить и ещё одно из применений дросселя — сварочный трансформатор. Здесь основное назначение радиоэлемента заключается в стабилизации тока. Сварочный дроссель, установленный в инверторе, смещает фазу между током и напряжением. Такое его использование упрощает розжиг электрода и поддерживает стабильное горение дуги.

Способность элемента создавать магнитное поле зачастую применяется в электромагнитах, отличающихся большой мощностью, а также в различных электромеханических реле, электродвигателях и даже генераторах.

Самостоятельное изготовление

Принцип работы дросселяДля самостоятельного изготовления дросселя необходимо правильно рассчитать его конструкцию. Для этого используется простая формула расчёта индуктивности: L=0,01*d*w 2 /(L/d+0,44), где d — диаметр основания (см), L — длина проволоки (см), w — количество витков. При этом если имеется мультиметр с возможностью изменения индуктивности, то точное количество витков можно подобрать, используя его.

Метод намотки при использовании этой формулы предполагает укладку виток к витку. Например, необходимо подобрать магнитопровод для дросселя с индуктивностью один мкГн, рассчитанный на ток I = 4A. Берется сердечник 2000 НМ типоразмера К 16 х 8 х 6. Согласно справочнику коэффициент начальной индуктивности — ALH = 1,36 мкГн, а длина магнитного пути — le= 34,84 мм. Соответственно, число витков будет N= (L/ALH)0,5= (1/1,36)0,5 = 0,86. Если принять N=1, то при заданном токе напряжённость магнитного поля в сердечнике будет равна Н= 4*1/(34,84*10−3)= 114 А/м.

Таким образом, дроссель представляет собой катушку, которая характеризуется индуктивностью. Благодаря своим свойствам он может накапливать магнитную мощность, после отдавая её в цепь в виде электрической энергии. При этом использование элемента позволяет также подавлять переменную составляющую тока в цепи.

Назначение сетевых и моторных дросселей

В данной статье мы рассмотрим сетевые и моторные дроссели — фильтры низких частот, которые устанавливаются на входе и выходе частотных преобразователей. Простейшая схема подключения ПЧ выглядит следующим образом: три фазы на входе, три фазы на выходе, электродвигатель.

Cхема подключения частотного преобразователя

Однако здесь возникает одна проблема. Дело в том, что частотный преобразователь является генератором широкого спектра помех, которые могут оказывать значительное влияние на работу устройств, находящихся неподалеку или питающихся от одной сети. С другой стороны, ПЧ сам реагирует на помехи различного рода, поскольку в его состав входят слаботочные компоненты. Поэтому при применении преобразователя очень важным является вопрос электромагнитной совместимости.

Условно помехи можно разбить на два основных вида:

  1. помехи, передающиеся по электромагнитному полю
  2. помехи, передающиеся по питающим проводам

В первом случае наводки можно уменьшить, проведя качественное экранирование и заземление преобразователя частоты, его проводов и периферийных устройств. Высокочастотные помехи, распространяющиеся по проводам, значительно снижаются с помощью радиочастотных фильтров.

Назначение входного сетевого дросселя

Сетевой дроссель, который также называют входным реактором, подключается на входе питания частотного преобразователя (обычно это силовые клеммы R, S, T). Основными параметрами сетевого дросселя являются индуктивность и максимальный длительный ток. Индуктивность выбирается такой, чтобы при рабочей частоте и номинальном рабочем токе падение напряжения на дросселе составляло 3-5%. Рассчитать падение можно по формуле:

U=2πfLI, где f – рабочая частота (Гц), L – индуктивность дросселя (Гн), I – ток, А.

Рассмотрим основные плюсы применения сетевого дросселя.

1. Подавление высших гармоник, проникающих в питающую сеть от преобразователя частоты и обратно. Обычно в состав ПЧ входит радиочастотный фильтр, снижающий данные наводки. Подключение сетевого дросселя создает дополнительное подавление высокочастотных помех. В результате уровень высших гармоник питающего напряжения в значительной степени уменьшается, а действующее значение питающего тока стремится к величине тока основной гармоники (50 Гц).

2. В случае, когда источник питания расположен близко, и сопротивление питающей линии очень низкое, использование сетевого дросселя позволяет значительно уменьшить ток короткого замыкания и увеличить время его нарастания. Это позволяет защитить ПЧ при коротких замыканиях на выходе.

3. Если на одной шине питания расположены несколько мощных устройств, возможны ситуации, когда при их включении или выключении возникает скачок напряжения с большой скоростью нарастания. Сетевой дроссель значительно понижает этот эффект.

При выборе оборудования следует учитывать один нюанс. Чтобы избежать перегрева дросселя, его номинальный ток должен быть равен или больше максимального тока преобразователя.

Когда сетевой дроссель не нужен

Оснащение преобразователей частоты сетевыми дросселями лучше взять за правило. Многие компании увеличивают гарантию в 2 раза при покупке ПЧ в комплекте с дроселями. Однако в некоторых случаях данным оборудованием можно пренебречь:

  1. В питающей сети нет мощных электроприборов, имеющих большие пусковые токи.
  2. Питающая сеть имеет сравнительно высокое сопротивление (низкий ток короткого замыкания).
  3. Режим работы ПЧ исключает резкие изменения мощности, при которых скачкообразно растет потребляемый ток.
  4. В соответствии с рекомендациями производителя, для защиты ПЧ применяются полупроводниковые предохранители, либо защитные автоматы характеристики В.
  5. Имеется большой запас по мощности ПЧ по отношению к используемому двигателю.

Тем не менее, в целом использование сетевых дросселей значительно повышает срок службы и надежность работы частотных преобразователей.

Использование моторного дросселя

Моторный дроссель включается в цепи питания электродвигателя. Другие его названия – выходной реактор или синусоидальный фильтр.

Необходимость применения моторного дросселя обусловлена принципом работы ПЧ. На выходе преобразователя стоят силовые транзисторы, которые работают в ключевом режиме. При этом образуются прямоугольные импульсы, приближающие действующее напряжение по форме к синусоиде за счет изменения длительности. Моторный дроссель снижает высшие гармоники выходного напряжения ПЧ и делает ток питания двигателя практически синусоидальным, минимизируя высокочастотные токи. Это повышает коэффициент мощности и позволяет уменьшить потери в двигателе.

Кроме того, из-за высших гармоник на выходе ПЧ повышаются емкостные токи, которые могут привести к ощутимым потерям при длине кабеля более 20 м. Моторный дроссель существенно снижает этот эффект. Данные устройства также устанавливают там, где важно уменьшить помехи, создаваемые кабелем от ПЧ до электродвигателя.

Следует учитывать, что номинальный ток моторного дросселя должен быть больше максимального тока двигателя. Расчет падения напряжения на дросселе следует производить с учетом максимальной рабочей частоты двигателя, которая может достигать 400 Гц.

Другие полезные материалы:
Как выбрать мотор-редуктор
Выбор частотного преобразователя
Зачем нужен контактор байпаса в УПП
Схемы подключения устройства плавного пуска

Ламповый усилитель. Дроссели в блоке питания

Ламповый усилитель. Дроссели в БП и моделирование. Дроссель Др5-0,08 безусловно годится для усилителей с одиночными лампами 6п14п, 6п6с, 6п3с, поскольку допустимый ток невелик, всего 0,08А. Пара 6П3С в плече может потреблять ток более 120мА. Поэтому за неимением лучшего годится и дроссель Др0,4-0,34, хотя индуктивность меньше 1 генри маловата. Дело в том, что П-образный CLC-фильтр, кроме индуктивности имеет в активе ещё и ёмкости. Так вот, при большом динамическом токопотреблении, чрезмерно большая продольная индуктивность даже вредит. Это характерно для режима АВ1. При пиках сигнала на дросселе с большой индуктивностью возникает просадка напряжения и никакая выходная ёмкость фильтра просадку не удержит. В режиме АВ1 применять Др0,4-0,34 можно даже с увеличенной входной буферной емкостью, например 2,2-4,7мФ 450В. А выходную ёмкость можно поставить поменьше. При таких параметрах источник питания в динамике отрабатывает наброс нагрузки лучше, а переходная колебательность оказывается меньше. Следует напомнить, что для заряда большой ёмкости при включении усилителя надо ограничивать пусковой ток специальными мерам, например плавным пуском, задержкой и т.п. Зарядный ток такой ёмкости велик, а длительность заряда сильно увеличена. Следовательно, надо принимать специальные меры для аккуратного (плавного и безаварийного) заряда ёмкости.

А вот для А-режима усиления лошадиные индуктивности 10 Гн применять можно, но эти индуктивности должны быть рассчитаны на сквозные токи мощных ламп. Например, для двухтакта на 6С33С нужен ток дросселя 300-500мА, для сдвоенных 6П3С в каждом плече одного канала желателен допустимый ток дросселя 150-250мА, сдвоенный каскад на 6П44С потребует ток дросселя 300мА. При большой продольной индуктивности фильтра поперечные ёмкости должны быть существенно меньше, поскольку они не только избыточны, но и повышают переходную колебательность источника. Проводники для раздачи анодного питания мощного усилителя должны быть 0,5-0,75 кв.мм, безо всякого посеребрения. Плохим следствием электромагнитных дросселей значительной индуктивности является большое резистивное сопротивление обмотки. Например, Др5-0,08 имеет в пассиве 270 Ом. При токе 0,1 ампера балластом теряется 27 вольт анодного напряжения, при соответствующем нагреве. Гораздо больше мне нравятся парные ЭМ-дроссели от осветительного обрудования, с индуктивностью 1,4-2,5 генри. Именно о применении таких дросселей и написана эта заметка. Как показала практика, среди наиболее распространённых дросселей нет экземпляров с сопротивлением больше 72 Ом и меньше 18 Ом. Значит, в худшем случае потеря напряжения при токе 0,2 ампера не превысит 14 вольт. Это вполне допустимо, ибо чудес в энергетике нет. На такие жертвы приходится идти, ради снижения пульсаций напряжения в 20-40 мВ.

Существенным общим недостатком всех дросселей с железом следует считать большую массу. Именно поэтому при построении БП лампового УНЧ можно рекомендовать другие средства фильтрации, например применение электронного дросселя на высоковольтном МОП-транзисторе. Кроме того, сам блок питания с силовыми трансформаторами на 50Гц также можно заменить импульсным источником малой массы, вследствие высокой частоты модулятора, например 120 кГц. Другим недостатком можно считать корявую форму типовых дросселей и их большие габаритные размеры. Про компактность блока питания лампового усилителя с дросселями на трансформаторном железе, как правило, приходится забыть. Неудобно их размещать в закрытые короба. Собственно поэтому нередко их ставят на шасси.

Очень неплохим выходом из положения является применение в системе электропитания электромагнитных дросселей от бытовых осветительных приборов. Описываемый здесь материал из разряда личного опыта. Чтобы не расширять продажи осветительных ДРЛ-дросселей, много лет такие штучки приходится скрывать от публичного распространения. Совершено очевидно, что в активе многих умельцев есть технические решения и опыт, которые им не хочется показывать. Поэтому публикуемые авторские или типовые схемы обыкновенному телезрителю не всегда удаётся довести до состояния, которое можно отнести к высокому классу. Нужно заметить, что искусство создания высококачественных ламповых усилителей во многом включает в себя личный опыт и авторские умения, которые обоснованно приходится скрывать. Применение дросселей можно отнести к разряду недорогих и эффективных решений для системы электропитания. Но есть в таком решении и ограничения в виде необходимости применения оч’умелых ручек. Дело в том, что осветительные дроссели изначально имеют повышенные габариты, за счёт подошвы. Кроме того крайне неудобным оказался способ крепления проводов на зажимах. Поэтому для доработки приходится применять болгарку и тонкий диск по металлу. А проводники из разрезанного клеммника или из пластиковой скорлупы торцевых крышек приходится извлекать крайне аккуратно и удлинять при помощи обыкновенного МГШВ-провода на клею. Таким образом, удаётся достигнуть результирующего эффекта и повысить компактность дросселя процентов на 30. А без доработки, с громоздкими осветительными дросселями, получается обыкновенная, столь же корявая конструкция, как с трансформаторными. Ниже показаны картинки с дросселями разных габаритов и индуктивности от различных производителей. Это уже доработанные и готовые к применению изделия, как польского, так и французского производства, а также обыкновенный совдеп. Практика показала, что никакой разницы в производителе нет. Видимо выработан стандарт конфигурации.

У всех дросселей примерно одинаковые конструктивные решения и одинаковые по свойствам материалы, которые не могут противостоять болгарке. Вначале показаны обрезки дросселей отечественного изготовления. Первый комплект дросселей, показанный слева имеет довольно значительную индуктивность, около 2,5 Генри при резистивном сопротивлении 75 Ом. Это очень хорошие параметры для среднего источника питания лампового усилителя. Справа дроссели индуктивностью 1,5 Генри и сопротивлением 42 Ом. Допустимые токи практически всех дросселей из осветительного оборудования ДРЛ светильников могут достигать 300 мА. А степень симметрии двух произвольно выбранных из большой кучи дросселей просто замечательная и не бывает хуже 1%. В простейшем случае можно приближенно оценить индуктивность дросселя с применением миллиамперметра и вольтметра переменного тока, путём подключения дросселя к Латру и бытовой сети. Установив предельное возможное напряжение при допустимом токе (например 0,2 ампера), делят измеренное напряжение на измеренный ток, а затем на угловую частоту 314 радиан в секунду. Полученное значение даёт индуктивность, если пренебречь резистивной составляющей, которая и в самом деле оказывается пренебрежимо малой. Как видно по картинкам выигрышными выглядят размеры дросселей и их форма. И по массе эти железки также выгодны в сравнении с трансформаторными дросселями традиционной конструкции. Ниже показаны дроссели более аккуратного изготовления по внешнему виду, это отечественные дроссели по конструктиву зарубежного проекта, а также дроссели маде ин франс. Комплект первый имеет на борту 1,7 Генри при резистивном сопротивлении 66 Ом. Допустимый сквозной ток может достигать 0,3 ампер. Второй комплект имеет индуктивность поменьше, около 1,4 Генри и меньшее резистивное сопротивление, величиной всего 38 Ом.

Чем меньше резистивное сопротивление обмотки дросселя, тем меньше окажется падение напряжения на нём и соответственно меньше будет рассеиваемая в дросселе мощность. Следовательно, в более мощном усилителе выгоднее применить дроссель с обмоткой в 38 Ом. При токе потребления 300 мА просадка постоянного напряжения окажется всего 11 вольт. А это очень неплохой результат при такой здоровенной индуктивности. Пульсации переменного напряжения в анодном источнике с таким дросселем можно уменьшить до 20 мВ. А потраченные габариты по блоку питания останутся очень скромными. Ниже показана ещё одна картинка с дросселями сравнительно небольшой индуктивности. Слева очень компактные дроссели с индуктивностью 1,5 Генри и резистивным сопротивлением 52 Ома. Это отличные штуковины, пригодные для довольно мощного усилителя. А вот справа размещены дроссели большенького габарита и веса. Индуктивность их поменьше – всего около 1 Генри, зато резистивное сопротивление всего 18 Ом. Это довольно крутой результат, ведь падение напряжения при допустимом токе 0,5 ампера всего 9 вольт. Крупные дроссели с картинки имеют обмотку из более толстого провода, и пригодны они для мощного токового усилителя на 6С33С, а также для выходного каскада на сдвоенных токовых телевизионных лампах. 

Кроме практических рекомендаций и примеров применения железок, здесь же можно показать иллюстрации по моделированию режимов работы разных дросселей в цепях электропитания лампового усилителя. Подобные результаты, наряду с физическим экспериментом позволяют подтвердить пригодность такого железа к применению. Многие применяют для моделирования специализированные среды – симуляторы, например EWB. Наиболее продвинутые специалисты работают в системах более высокого уровня, например AnsysMultiphysics. Ansys лучше годится для решения «тяжёлых» задач. А для простеньких примеров, мне больше нравится применение собственного программного обеспечения. Оно было разработано более 25 лет назад, давно устарело морально, поскольку выполнено с применением софта для 16-разрядной математики. Некоторыми вспомогательными средствами 32-разрядной операционной системы моё старинное программное обеспечение удалось освежить, однако оно всё равно устарело. Тем не менее, бывает удобно применять его для сравнительно небольших задач, требующих ускоренного ответа. А удобно это только по причине хорошо закрепленных навыков. Жаль, что и здесь многое уже забыто. Для описываемого софта характерно полное отсутствие интерфейса. Все модели для анализа режимов приходится писать прямо в текстовом формате в ASCII-коде. Для задач повышенного размера приходится рисовать модель на бумаге. Такая визуализация существенно облегчает представление. Нужно заметить, что для серьёзных сред математического моделирования математическую модель также приходится писать в виде текста (Ansys), поэтому изначальное неудобство отсутствия у меня интерфейса в некотором роде универсально.

Для специалистов понятно, что построение корректной и работоспособной дискретной модели для дросселя довольно непростая задача, особенно учитывая необходимость динамического, автоматического управления выбором метода численного интегрирования. В моих программных модулях предпочтение отдаётся неявным методам. Учитывая кратко изложенные здесь сведения, любой уверенный пользователь симуляторов вроде MicroCAP, может составить представление, насколько мне не интересны, ни интерфейс, ни математика, ни примеры применения подобных систем фирменной буржуйской разработки. Ниже показано несколько иллюстраций исследования режимов выпрямителей в моей собственной программной среде математического моделирования. Вначале показаны исходные схемы двухполупериодных мостовых выпрямителей, которые применяют в ламповой и в транзисторной технике. В каждой из представленных схем при построении макромоделей в математическом описании применены дискретные модели индуктивностей, интегрируемые по методу трапеций.

Две другие схемы двухполупериодного выпрямления показаны ниже, причём схема с нейтральной точкой нашла более широкое распространение. Для всех схем на этапе машинного анализа генерируются численные модели в текстовом формате. Для адаптации к применению без графического интерфейса их переводят к схемотехническому формату. Подобное упрощение вполне объяснимо, поскольку любому наблюдателю гораздо более понятна схемотехническая интерпретация. В то время как текстовый формат пригоден только для машинного представления.

Для математического моделирования пригодны вовсе не картинки схем. Нужны математические модели, численные модели, системы уравнений и их цифровое кодирование. В решении задач моделирования нужен инструментарий узловых уравнений, а также соответствующая автоматизированная идентификация и нумерация. Основным машинным средством в большинстве программных сред служит гибридный алгоритм расширенного узлового анализа. Инструментом реализации метода расширенных узловых уравнений служит матричная арифметика. В результате применения методов теории цепей, математика ПО формирует системы алгебраических уравнений. Как правило, это нелинейные системы. Нередко они ещё и нестационарные, но в ряде случаев их приходится считать квазистационарными. Порядок систем алгебраических уравнений может быть чрезвычайно высоким. Искусство построения эффективного программного обеспечения заключается в тонком сопряжении всевозможных граничных условий и в преодолении многочисленных некорректностей, как математического, так и технологического характера. Системы уравнений в многомерном пространстве решают, только численно, итерационно, без вариантов. И в результате получается некоторая совокупность рабочих точек, соответствующих формализованной задаче. Примеры двух крайне упрощенных схемных моделей для выпрямителя блока питания показаны ниже. В первой модели применён разделительный управляемый источник ЭДС EU. Это источник напряжения, управляемый напряжением, ИНУН. Во второй схемной модели корректность коммутации обеспечена применением модели диода обратного тока VD3. 

Результаты моделирования нескольких таких моделей выпрямителей с индуктивными дросселями показаны ниже. На левом графике снизу зеленым цветом показана кривая выпрямленного напряжения, а желтым – обратного напряжения на выпрямительном диоде (мостового выпрямителя). На правом графике показана кривая напряжения источника питания с учётом потерь напряжения в выпрямительных диодах моста. Красным цветом показана кривая выпрямленного напряжения для реального маломощного источника при слабой батарее выпрямительных конденсаторов 200мкФ и относительно небольшой индуктивности фильтрующего дросселя 50мГн. В результате большого внутреннего сопротивления, падение напряжения внутри источника оказывается около сотни вольт относительно амплитуды, а пульсации выпрямленного напряжения крайне велики и достигают значения в 50 вольт. 

При изменении параметров текстовой модели легко получить динамические характеристики любого выпрямителя. Важно, чтобы макромодели всех компонентов были адекватными реальным условиям эксплуатации. Ниже показано семейство динамических характеристик, полученных при изменении параметров модели. Наглядно продемонстрирована фильтрующая способность индуктивной катушки, поскольку при двукратном увеличении индуктивность наблюдается переход в порядке чередования кривых 1-2-3-4-5. В качестве нагрузки использован резистивный эквивалент. 

Далее показаны характеристики другого выпрямителя, рассчитанного на более высокое напряжение, при сравнительно небольшом токе нагрузки. Емкость выбрана сравнительно небольшой – 200мкФ, а вот индуктивность приближена к реальным значениям источника питания лампового усилителя. При значении 0,8 генри пульсации напряжения приходят к приемлемым значениям, но разгон по характеристике происходит сравнительно медленно. Внизу слева показаны кривые для синусоидального напряжения на выходе силового трансформатора, а также выпрямленного напряжения с учётом потерь напряжения в диодах. Справа, показаны характеристики на выходе БП. Красным цветом выделена кривая выходного напряжения, а сиреневым – масштабированные пульсации напряжения на дросселе. 

При необходимости проведения более тщательного моделирования, путём варьирования параметров в модели источника, можно задать любой спектральный состав высших гармоник, в соответствии со степенью насыщения трансформатора. Совершенно аналогично можно регулировать параметры электромагнитных дросселей. Нужно заметить, что практическое значение имеют только модели, в которых с заданной точностью запрограммированы однозначно нелинейные характеристики стали. Модели с неоднозначными нелинейностями вебер-амперных характеристик, а также параметрические модели высоких порядков для практического анализа малопригодны. Довольно удобным оказалось применение в программной оболочке динамических моделей резисторов. Они представляют собой некие прототипы резистивных матриц, с динамическими ключами, обеспечивающими определенные законы управления. В качестве закономерностей коммутации использованы двоичные законы кодо-импульсного (КИУ) управления. Такие макромодели допустимо применять в качестве нагрузочных элементов для тех же исследуемых блоков питания, в которых нужно запрограммировать сброс и наброс нагрузки по ходу работы источника, в заданные интервалы времени, преодолевая конфликты при совпадении этих интервалов.

Вполне вероятно, что мне удастся представить в отдельном цикле статей более подробную информацию о математическом и схемотехническом моделировании электронной схемотехники. Ведь это материалы, сравнительно легко извлекаемые из готовых моделей, приведенных в стандартные цифровые форматы документации. Исходников накопилось очень много, нужно лишь выдернуть фрагменты материалов их архива и адаптировать к сети. Количество разработанных и тестированных мною моделей транзисторов, тиристоров, симисторов, ОУ, а также пассивных компонентов и цифровых устройств довольно велико, а их качество очень разное. Моделей для электронных ламп у меня нет, 20 лет назад тема эта была не актуальна. Писать их сейчас, особенно для устаревшей программной оболочки у меня никакого желания тоже нет. Поэтому, скорее всего, в изложении придется ограничиться иллюстрациями общеобразовательного характера. Дополнительно нужно непременно сказать, что вопрос о необходимости тщательного исследования динамики блоков питания ламповых усилителей отнюдь не праздный. В нынешней ситуации возникли технологические подвижки, следствием которых стало появления новых элементов в базисе электронных устройств, а также резкое увеличение энергетического ресурса, например ёмкостных элементов электронных цепей. В связи с этим нередко приходится наблюдать, как в схемотехнике ламповых блоков питания появляются ёмкости в несколько миллифарад. А это совсем не безобидно. Если раньше была тенденция применения конских индуктивностей в 10 и более генри, то теперь другая крайность, применение электролитов чудовищных ёмкостей. Совершенно обоснованно могу сказать, любые крайности по соображениям здравого смысла неприемлемы. Если в моих схемах появляются такие ёмкости-монстры, то для их применения есть некоторые основания и приняты специальные меры ограничительного характера. Для подтверждения высказанных соображений могу привести графические иллюстрации по результатам численных экспериментов с фильтрующими дросселями и ёмкостями для блока питания. При плохом демпфировании ёмкостей и неудачном выборе сочетания L и C, довольно нетрудно привести систему электропитания к продолжительным колебаниям, перенапряжениям и аварии. На рисунке показан переходный процесс при пуске БП с разными значениями емкости в 100-200-400 мкФ и неизменной индуктивностью дросселя в 0,5 генри. В ходе разгона кодоимпульсная модель резистивной нагрузки производит наброс и сброс нагрузки (на 30-60%) в произвольные моменты времени. Об этом свидетельствуют небольшие выбросы напряжения в момент коммутации и участки с просадкой напряжения на 3-6%. 

Примечательно, что с увеличением емкости БП, явно прослеживается уменьшение уровня пульсаций, улучшение сглаживания, однако существенно возрастает колебательность характеристики и продолжительность перехода в установившееся состояние. А это вполне может оказаться причиной появления в усилителе различных барабашек в звуке, а также всякого рода призвуков, которые так любят оценивать удифилы на слух. Но гораздо худшим последствием бездумного выбора ёмкости, можно считать величину пускового перенапряжения. И если не принимать специальных мер, то электролиты могут не выдержать и бабахнут. Ниже показаны характеристики того же БП при дискретном регулировании индуктивности и неизменной ёмкости 100мкФ. В модели поочередно использованы три значения индуктивности дросселя 0,5-1,0-2,0 генри. В результате получается, что при увеличении индуктивности, существенно сниженным оказывается уровень пульсаций выпрямленного напряжения (почти четырёхкратно), но разгон по характеристике естественно замедляется. Увеличение индуктивности приводит к снижению выброса пускового напряжения, радикальному снижению. Но не нужно думать, что его нет совсем.

Желательно понимать, что если в одном месте убыло, то в другом месте прибыло. Значительные напряжения могут возникать на самой индуктивности. В достигнутом установившемся режиме колебательность системы при увеличенной индуктивности дросселя не велика, зато отчётливо видны продолжительные участки с просадкой напряжения при набросе и сбросе нагрузки. Демонстрация физических принципов работы выпрямителя имеет характер обучалки. Для количественной же оценки очень существенное значение имеют сами модели. От их корректности зависит не только само соответствие, но и точность получаемого результата. При наличии свободного времени постараюсь подготовить отдельную публикацию, где можно рассмотреть наиболее актуальные вопросы построения эффективных и безопасных классических блоков питания. Там же можно сформулировать совокупность требований и рекомендаций по выбору фильтрующих компонентов. Весьма важно понять, что путём машинного моделирования можно получить конкретные значения номиналов фильтрующих элементов и конфигурацию схемы источника питания, пригодные для практического повторения. И чем выше соответствие результата практике, те корректнее написана модель и правильнее работает математика ПО.

Ниже показана картинка с готовым БП для лампового усилителя, в котором использованы беленькие электромагнитные дроссели. Этот вариант сконструирован для питания усилителя на 8 лампочках 6П18П. Конструкция показанного БП питает вариант двухканального двухтактного усилителя со сдвоенными лампочками по схеме, описанной в другой статье. Как видно по картинке реализовано компактное размещение всех компонентов в двухэтажной конфигурации и применены плоские прямоугольные дроссели. Пара анодно-накальных трансформаторов обеспечивает питание двух низковольтных оконечных каскадов при отдаваемой мощности до 108Вт. Для питания предварительного каскада применен мелкий тороидальный трансформатор мощностью около 20Вт, с обмоткой из тонкого провода, размещенный с торца. Там же есть ещё немного места для монтажа релейного модуля задержки подачи анодного питания. Однако подгонку такого модуля в нишу ограниченного размера сделать не так просто. Поэтому на этапе конструирования скелета нужно заранее тщательно продумывать компоновку блока питания и всех систем, его составляющих. При проектировании нужно понимать, что важнейшим критерием для конфигурирования блока питания всегда является правильная оценка потребляемой лампами и нагрузкой мощности и выбор соответствующих трансформаторов.

Блочное конструирование источника питания исключительно удобно не только в эксплуатации, но также на этапе испытаний. Компактный блок питания можно предварительно полностью отрепетировать и настроить на нужный режим электропитания. Размещают такой блок питания в центре тяжести конструкции корпуса при монтаже. На следующем этапе настраивают каждый каскад, начиная с конца усилителя. Блочная конструкция БП весьма ремонтопригодна, поскольку при любой аварии легко вскрыть колпак и демонтировать блок питания целиком, заменив его другим. Ниже показаны картинки с корпусом лампового усилителя, подготовленным к сборке. Блок питания установлен и закреплён непосредственно сверху шасси. В шасси предусмотрены крупные отверстия, предназначенные для вывода в подвал жгутов из проводов электропитания. Шасси представляет собой прямоугольную стальную коробку и служит одновременно корпусом усилителя. На передней панели предусмотрено прямоугольное отверстие для индикатора, а также входные клеммы для кабелей. Позднее по центру лицевой панели будет просверлено отверстие для установки сдвоенного регулятора громкости. Блок питания довольно тяжелый, около 6 кг. Поэтому корпус должен быть изготовлен из прочной стали и иметь рёбра жесткости.

Довольно любопытными мне показались соображения, изложенные в статье Евгения Карпова, которая попалась мне случайно. В белорусском журнале Радиолюбитель за 2011 год опубликована заметка по применению в качестве дросселей электронных модулей, на MOSFET-транзисторах. Это довольно популярная на форумах тема. В сети даже встречаются специальные штучки, которые некоторые оригиналы предлагают применять в цепях анодного питания, как панацею для фильтрации высших гармоник. Совершенно очевидный для меня ответ Карпова. Евгений действительно поставил точку в досужих рассуждениях. Достоинства ЭД есть, но они минимальны, а потому заниматься этой темой не стоит. Как-то интуитивно мне было понятно и без статьи, что достоинства электронных дросселей (ЭД) ориентированы на сравнительно узкий диапазон применения. И действительно, если не городить сложную систему фильтрации пульсаций, со следящими ОС, то при изменении нагрузки лампового усилителя эффективность электронного дросселя будет меняться. Поэтому Е.Карпов справедливо отметил, что применение электронных дросселей предпочтительно в А-режиме. Для усилителей в режиме АВ диапазон изменения тока нагрузки в динамике слишком велик, что снижает эффективность ЭД в фильтрации. И в отношении габаритов, сомнительность достоинств ЭД также подтвердилась, поскольку для рассеивания мощности на транзисторе приходится устанавливать радиатор. Только по массе ЭД выигрывает перед электромагнитными дросселями. Но и здесь применение сравнительно компактных осветительных дросселей делает преимущество ЭД минимальным. Зато в отношении кошерности никаких шансов у ЭД перед ЭМ-дросселем нет. Именно поэтому применение электромагнитных дросселей из медного провода на стальном сердечнике и остаётся незыблемым как классика.

В статье показаны практические сведения из личного опыта, пригодные для ознакомления и научения. Кроме того, они годятся для тупого и меркантильного воспроизведения, и применения плоских и удобных беленьких дроссельных железок в блоках питания ламповых усилителей, вместо традиционных серийных дросселей типов Д или Др. Лучше бы не расценивать мою публикацию как рекламу дросселей от осветительного оборудования. Во всех публикациях мне свойственно исключать указание конкретных сведений о торговых марках оборудования и комплектующих, использованных для практических конструкций. Желательно отчётливо понимать, что рекламировать фирменные железяки не следует.

                Евгений Бортник, Красноярск, Россия, февраль 2018

Ремонт БП FSP Epsilon 1010, принцип работы APFC / Хабр

Идея написать родилась после очередной непредвиденной поломки блока питания, чтобы поделиться опытом да и самому было где почитать в следующий раз, если попадётся на ремонт подобный блок питания (далее — БП) или понадобится вспомнить схему.

Сразу скажу, статья рассчитана на простого пользователя ПК, хотя можно было и углубиться в академические подробности.
Несмотря на то, что схемы не мои, я даю описание исключительно «от себя», которое не претендует не единственно правильное, а имеет целью объяснить «на пальцах» работу столь необходимого устройства, как БП компьютера.

Необходимость вникнуть в работу APFC у меня появилась в 2005 году, когда я имел проблему с произвольной перезагрузкой компьютера. Комп я купил на «мыльной» фирмочке не вникая особо в тонкости. В сервисе не помогли: на фирме работает, а у меня перезагружается. Я понял, что пришла очередь напрячься самому… Оказалось проблема в домашней сети, которая вечером просаживалась скачками до 160В! Начал искать схему, увеличивать ёмкость входных конденсаторов, слегка попустило, но проблему не решило. В процессе поиска информации увидел в прайсах непонятные буквы APFC и PPFC в названиях блоков. Позже выяснил, что у меня оказался PPFC и я решил купить себе блок с APFC, потом взял ещё и бесперебойник. Начались другие проблемы — выбивает бесперебойник при включении системника и пропадании сети, в сервисе разводят руками. Сдал его обратно, купил в 3 раза мощнее, работает по сей день без проблем.

Поделюсь с вами своим опытом и надеюсь, вам будет интересно узнать немного больше про компонент системника — БП, которому несправедливо отводят чуть ли не последнюю роль в работе компьютера.

Блоки питания FSP Epsilon 1010 представляют собой качественные и надёжные устройства, но учитывая проблемы наших сетей и другие случайности, они иногда тоже выходят из строя. Выкидывать такой блок жалко, а ремонт может приблизиться к стоимости нового. Но бывают и мелочи, устранив которые, можно вернуть его к жизни.

Как выглядит FSP Epsilon 1010:

Самое главное — понять принцип работы и разложить блок по косточкам.

Приведу пример фрагментов схем типового блока FSP Epsilon, которые мной нарыты в нете. Схемы составлены вручную очень усидчивым и грамотным человеком, который любезно вложил их для общего доступа:

1. Основная схема:
Рисунок 1:
Ссылка на полный размер: s54.radikal.ru/i144/1208/d8/cbca90320cd9.gif

2. Схема контроллера APFC:
Рисунок 2:
Ссылка на полный размер: i082.radikal.ru/1208/88/0f01a4c58bfc.gif

Модификации блоков питания данной серии отличаются количеством элементов (впаиваются дополнительно в ту же плату), но принцип работы одинаков.

APFC

Итак, что же такое APFC?

PFC — это коррекция коэффициента мощности (англ. power factor correction) PFC) — процесс приведения потребления конечного устройства, обладающего низким коэффициентом мощности при питании от силовой сети переменного тока, к состоянию, при котором коэффициент мощности соответствует принятым стандартам. Если показать это на трёх пальцах, то это выглядит так:

— запустили блок питания, конденсаторы начали заряжаться — пошёл пик потребления тока совпадающий с пиком синусоиды переменного тока 220В 50Гц (лень рисовать). Почему совпадающий? А как они будут заряжаться при «0» вольт ближе к оси времени? Никак! Пики будут в каждой полуволне синусоиды, так как перед конденсатором стоит диодный мост.
— нагрузка блока потянула ток и разрядила конденсаторы;
— конденсаторы начали заряжаться и опять появились пики потребления тока на пиках синусоиды.

И того, мы видим «ёжика», которым обросла синусоида, и который вместо постоянного потребления «дёргает» ток короткими скачками в узкие моменты времени. А чего тут страшного, нехай себе дергает, скажете вы. А вот тут и порылась собака Баскервилей: эти пики перегружают электрическую проводку и даже могут привести к пожару при номинально рассчитанном сечении проводов. А если учитывать, что блок в сети не один? Да и работающим в одной сети электронным устройствам вряд ли понравится подобная «попиленная» сеть с помехами. Мало того, при заявленной паспортной мощности БП, вы будете платить за свет больше, так как нагрузкой уже выступают ваши сетевые провода в квартире (офисе). Возникает задача сбить пики потребления тока по времени в строну провалов синусоиды, тоесть приблизиться к подобию линейности и разгрузить проводку.

PPFC — пассивная коррекция коэффициента мощности. Это значит, что перед одним сетевым проводом БП стоит массивный дроссель, задача которого сбить по времени пики потребления тока во время заряда конденсаторов, учитывая нелинейные свойства дросселя (тоесть то, что ток через него отстаёт от приложенного к нему напряжения — вспоминайте школу). Выглядит это так: на максимуме синусоиды должен заряжаться конденсатор и он этого ждёт, но вот незадача — перед ним поставили дроссель. А вот дроссель не совсем обеспокоен тем, что нужно конденсатору — к нему приложили напряжение и возникает ток самоиндукции, который направлен в обратную сторону. Таким образом дроссель препятствует заряду конденсатора на пике входной синусоиды — в сети пик, а конденсатор разряжен. Странно, правда? А не этого ли мы хотели? Теперь синусоида спадает, но дроссель и тут ведёт себя как и большинство людей: (имеем — не ценим, теряем — жалеем) опять возникает ток самоиндукции только уже совпадающий с убывающим током, что и заряжает конденсатор. Что мы имеем: на пике — ничего, на провалах — заряд! Задача выполнена!
Именно так и работает схема PPFC за счет затягивания пиков потребления тока на провалы синусоиды (восходящий и нисходящий участки) с помощью всего лишь одного дросселя. Коэффициент мощности близок к 0,6. Неплохо, но не идеально.

APFC — активная коррекция коэффициента мощности. Это значит с использованием электронных компонентов, для которых требуется питание. В этом блоке питания фактически два блока питания: первый — стабилизатор 410В, второй — обычный классический импульсный блок питания. Это мы рассмотрим ниже.

APFC и принцип работы.

Рисунок 3:

Мы только подошли к принципу работы активной коррекции коэффициента мощности, поэтому определим некоторые моменты для себя сразу. Помимо основного назначения (приближение к линейности потребления тока по времени), APFC решает триединую задачу и имеет особенности:

— блок питания с APFC состоит из двух блоков: первый — стабилизатор 410В (собственно APFC), второй — обычный классический импульсный блок питания.
— схема APFC обеспечивает коэффициент мощности около 0,9. Это то, к чему мы стремимся — к «1».
— схема APFC работает на частоте около 200KHz. Согласитесь, дёрнуть ток 200000 раз в секунду по отношению к 50 Гц — это практически в каждый момент времени, тоесть линейно.
— схема APFC обеспечивает стабильное постоянное напряжение на выходе около 410B и работает от 110 до 250В (на практике от 40В). Это значит, что промышленная сеть практически не влияет на работу внутренних стабилизаторов.

Работа схемы:

Принцип работы APFC основан на накоплении энергии в дросселе и последующей отдаче её в нагрузку.
При подаче питания через дроссель, его ток отстаёт от напряжения. При снятии напряжения возникает явление самоиндукции. Вот его и кушает блок питания, а так как напряжение самоиндукции может приближаться у двойному приложенному — вот вам и работа от 110В! Задача схемы APFC — с заданной точностью дозировать ток через дроссель, чтобы на выходе всегда было напряжение 410В независимо от нагрузки и входного напряжения.

На рисунке 3 мы видим DC — источник постоянного напряжения после моста (не стабилизированный), накопительный дроссель L1, транзисторный ключ SW1, которым управляет компаратор и ШИМ. Схема сделана довольно смело на первый взгляд, так как ключ фактически делает короткое замыкание в розетке в момент открытия, но мы его простим, учитывая что замыкание происходит на микросекунды с частотой 200000 раз в секунду. А вот при неисправностях схемы управления ключом вы обязательно услышите и даже понюхаете, а может и увидите как сгорят силовые ключи в подобной схеме.

1. Транзистор SW1 открыт, ток в нагрузку течёт как и раньше через дроссель от "+ DC" — «L1» — «SW2» — «RL» к "-DC". Но дроссель сопротивляется движению тока (самоиндукция начало), при этом идёт накопление энергии в дросселе L1 — на нём растёт напряжение практически до напряжения DC, так как это короткое замыкание (правда на долю времени (пока всё исправно). Диод SW2 предотвращает разряд конденсатора C1 в момент открытия транзистора.
2. Транзистор SW1 закрылся… напряжение на нагрузке будет равно сумме напряжений источника DC1 и дросселя L1, который только что некисло приложился к источнику и выбросил ток самоиндукции с обратной полярностью. Магнитное поле дросселя пропадая пересечёт его, индуцируя на нём ЭДС самоиндукции противоположной полярности. Теперь ток самоиндукции имеет одно направление с пропадающим током источника (самоиндукция конец). Самоиндукция — явление возникновения ЭДС индукции в эл.цепи в результате изменения силы тока.
Так вот, в момент самоиндукции после закрытия транзистора и получается наша добавочка до 410В из-за добавления энергии от дросселя. Почему добавочка? Вспоминайте школу, сколько будет на выходе моста с конденсатором, если на входе 220в? Правильно, 220В умножить на корень из двух (1,41421356) = 311В. Вот это было бы без работы схемы APFC. Оно так и есть в точке, где мы ждём 410В, пока работает только дежурка +5В и не запущен сам блок. Сейчас нет смысла гонять APFC, дежурке и так хватит её 2 Ампера.
Всё это строго контролируется схемой управления с помощью обратной связи от точки 410В. Регулируется уровень самоиндукции временем открытия транзисторов, тоесть временем накопления энергии L1 — это широтно-импульсная стабилизация. Задача APFC — стабильно держать 410В на выходе при изменении внешних факторов сети и нагрузки.

Вот и получается, что в блоке питания с APFC — два блока питания: стабилизатор 410В и сам классический блок питания.

Сбивание зависимости пиков потребления тока от пиков синусоиды обеспечивается перенесением этих пиков на частоту работы схемы APFC — 200000 раз в секунду, что приближается к линейному потреблению тока в каждый момент времени синусоиды 50Гц 220В. Что и требовалось доказать.

Достоинства APFC:
— коэффициент мощности около 0,9;
— работа от любой капризной сети 110 — 250В, в том числе нестабильной сельской;
— помехоустойчивость:
— высокий коэффициент стабилизации выходных напряжений за счёт стабильного входного 410В;
— низкий коэффициент пульсаций выходных напряжений;
— малые размеры фильтров, так как частота около 200КГц.
— высокий общий КПД блока.
— малые помехи отдаваемые в промышленную сеть;
— высокий экономический эффект в оплате за свет;
— разгружается электрическая проводка;
— на предприятиях и в организациях телекоммуникаций, имеющих станционные батареи 60В, для питания критических серверов можно обойтись вообще без UPS — просто включите блок в цепь гарантированного питания 60В ничего не меняя и не соблюдая полярность (которой нет). Это позволит уйти от тех несчастных 15 минут работы от UPS до 10 часов от станционных батарей, чтобы не легла вся система управления в случае незапуска дизеля. А на это многие не обращают внимание или об этом не думали, пока дизель не обидится как-нибудь разок… Всё оборудование будет продолжать работать, а управлять будет нечем, так как компы поотрубаются через 15 минут. Изготовителем представлен диапазон работы 90 — 265В по причине отсутствия такого стандарта питания как переменные 60В, но практический предел работы был получен на величине 40В, ниже проверять небыло смысла.
Перечитайте пункт внимательно ещё раз и оцените возможности своих бесперебойников для критических серверов!

Недостатки APFC:
— цена;
— сложность в диагностике и ремонте;
— дорогие детали (транзисторы — около 5$ за шт., а их там до 5шт. иногда), зачастую стоимость ремонта себя не оправдывает;
— проблемы совместной работы с бесперебойниками (UPS) за счёт большого пускового тока. Выбирать UPS нужно с двукратным запасом мощности.

А теперь рассмотрим схему блока питания FSP Epsilon 1010 на рис. 1, 2.

У FSP Epsilon 1010 силовая часть APFC представлена тремя транзисторами HGTG20N60C3 с током 45А и напряжением 600В, стоящими в параллель: www.fairchildsemi.com/ds/HG/HGT1S20N60C3S.pdf
На нашей типовой схеме их 2 Q10, Q11, но это не меняет сути. Наш блок просто мощнее. Сигнал FPC OUT выходит с 12 ноги микросхемы CM6800G на 12 контакт модуля управления на рис №2. Далее через резистор R8 за затворы ключей. Так происходит управление APFC. Схема управления APFC питается от +15В дежурки через оптопару M5, резистор R82 — 8pin CB (A). Но запускается она только после запуска блока на нагрузку по сигналу PW-ON (зелёный провод 24 контактного разъёма на землю).

Типовые неисправности:

Симптомы:
— перегорает предохранитель с хлопком;
— блок «не дышит» вообще даже после замены предохранителя, что ещё хуже. Значит повреждения грозят обернуться более дорогим ремонтом.

Диагноз: отказ схемы APFC.

Лечение:
В диагностике отказа схемы APFC ошибиться сложно.
Принято считать, что блок с APFC можно запустить и без APFC, если он вышел из строя. И мы так посчитаем, и даже проверим это, особенно когда речь идёт об опасных экспериментах с дорогими транзисторами HGT1S20N60C3S. Выпаиваем транзисторы.
Блок удачно работает, если проблема была только в схеме APFC, но нужно понимать, что блок питания потеряет мощность до 30% и в эксплуатацию его пускать нельзя — только проверка. Ну а далее уже меняем транзисторы на новые, но включаем блок последовательно через лампу накала 220В 100Вт. Блок нагружаем например на старый HDD. Если лампа горит в пол накала и HDD запустился (трогаем пальцами), на блоке крутится вентилятор — есть вероятность, что на этом ремонт закончен. Запускаем без лампы с уменьшенной в 3 раза величиной предохранителя. И сейчас не сгорел? Ну тогда впаиваем родной F1 и вперёд на часовой тест под эквивалентом нагрузки ватт на 300-500! Горящая полным накалом лампа вам говорит об полном открытии ключевых транзисторов или их заупокойном состоянии, ищем проблему перед ними.
Если на каком-то этапе не повезло, возвращаемся к новой покупке транзисторов, не забыв при этом купить и контроллер CM6800G. Меняем детали, повторяем всё заново. Не забываем визуально осмотреть всю плату!

Симптомы:
— блок запускается через раз или когда постоит 5 минут включенным в сеть;
— у вас ниоткуда появился неисправный HDD;
— вентиляторы крутятся, но система не загружается, BIOS не пикает при запуске;
— вздулись конденсоры на материнской плате, видеокарте;
— система произвольно перезагружается, зависает.

Диагноз: высохли электролитические конденсаторы.

Лечение:
— разобрать блок и визуально найти вздутые конденсаторы;
— лучшее решение поменять все на новые, а не только вздутые;

Незапуск происходит из за высохших конденсаторов дежурки C43, C44, C45, C49;
Отказы компонентов происходят из-за повышения пульсаций в цепи +5В, +12В вследствие высыхания конденсатов фильтров.

Симптомы:
— блок свистит или пищит;
— тон свиста меняется под нагрузкой;
— блок свистит только пока холодный или пока горячий.

Диагноз: Трещины печатной платы или непропай элементов.

Лечение:
— разбираем блок;
— визуально осматриваем печатную плату в местах пайки ключевых транзисторов и дросселей фильтров на предмет овальных трещин на месте пайки;
— если ничего не нашли, то всё равно пропаиваем ножки силовых элементов.
— проверяем и наслаждаемся тишиной.

Остальных неисправностей великое множество, вплоть до внутренних обрывов или межвитковых пробоев, трещин в плате и деталях, и прочее. Особенно досаждают температурные неисправности, когда работает пока не нагреется или не остынет.
Блоки питания других производителей имеют похожий принцип работы, который позволит найти и устранить неисправность.

В конце пара советов по БП:
1. Никогда не выключайте из розетки работающий блок питания с APFC! Сначала припаркуйте систему, а потом вынимайте из розетки или выключайте не удлинителе — иначе доиграетесь…
При пропадании напряжения в момент работы блока тянется дуга и происходит искрение, что приводит к куче гармоник отличных от 50Гц — это раз, напряжение убывает и ключи APFC пытаются удержать стабильное напряжение на выходе, открываясь при этом полностью и на большее время, вызывая ещё больший ток и дугу — это два. Это приводит к пробою открытых транзисторов огромными токами и неконтролируемыми напряжениями гармоник — это три. Это легко проверить, если есть желание. Лично я уже проверил… теперь написал эту статью и потратил 25$ на ремонт. Вы можете тоже написать свою. Кстати у FSP Epsilon 1010 кнопка на корпусе отключает не провод питания, а систему управления, при этом все силовые элементы остаются под напряжением — будьте осторожны! Поэтому, если уж нужно срочно выключить комп, то делайте это кнопкой питания на блоке — тут всё продумано.

2. Если вы заранее знаете, что будете работать с бесперебойником, то покупайте блок питания с PPFC. Это избавит вас от ненужных проблем.

В рассказе я старался не приводить лишних графиков, схем, формул и технических терминов, чтобы на пятой строке не отпугнуть рядового мучителя своего ПК, более глубокое понимание основ питания которого, продлит ему время безотказной работы.

Сейчас самое время разобрать системник и определить модель вашего блока питания, заодно и пыль с него вытряхнуть. Одну неисправность вы уже предотвратили. Чистым он с благодарностью будет служить дольше. Смажьте вентилятор, это тоже приветствуется.

Кто дочитал статью до конца — всем спасибо!
Теперь ваш БП в безопасности.

Определитель насыщения сердечников из феррита или как сделать дроссель для импульсного источника питания

«Делай с нами, делай как мы, делай лучше нас!»



Предлагаю вашему вниманию простой прибор, который поможет рассчитывать и испытывать катушки на ферритах с неизвестными параметрами.

Содержание / Contents

В наше время можно недорого купить микросхемы, позволяющие собирать простые и эффективные импульсные источники питания, например, MC34063 или LM2576. Есть даже программы-калькуляторы, помогающие определить номиналы деталей или можно воспользоваться datasheet. Но возникает одна маленькая проблема — нужно намотать дроссель, который должен обладать определенной индуктивностью и сохранять эту индуктивность при значительном токе подмагничивания — до нескольких Ампер.

К сожалению, ассортимент готовых индуктивностей в магазинах беден и нужные часто недоступны. В то же время можно купить ферритовые сердечники или взять их, например, из раскуроченных электронных балластов для люминесцентных или галогеновых ламп.
Определить индуктивность можно без специальных приборов с помощью компьютера и программного пакета Arta Software, о чем я писал в прошлых публикациях (LIMP - программный измеритель RCL).

Сложнее определить, войдет сердечник в насыщение (и нарушится нормальная работа блока питания) или нет. Многолетний редактор журнала «Радио» и автор множества статей по тематике импульсных преобразователей Сергей Алексеевич Бирюков написал статью «Дроссели для импульсных источников питания на ферритовых кольцах». В ней есть практическая схема, позволяющая увидеть и измерить ток насыщения на экране осциллографа.


В статье множество формул и таблиц, я же постараюсь объяснить всё ненаучно, на пальцах.

Для того чтобы сделать дроссель надо рассчитать или взять из datasheet нужную индуктивность. Берем сердечник, на котором будем наматывать катушку и мотаем несколько десятков витков удобным проводом, например, 0,3 мм. Измеряем индуктивность, затем рассчитываем, сколько надо витков для будущего дросселя. Для этого вспоминаем, что индуктивность прямо пропорциональна квадрату числа витков. Если намотано 30 витков и индуктивность 20 мкГн, то чтобы получить 180 мкГн, надо намотать 90 витков.

Теперь вспомним что такое Ампер-витки. Это произведение числа витков на протекающий ток. Сердечник одинаково намагнитят 200 витков при токе 1 А или 1 виток при токе 200 А, или 50 витков при токе 4 А. Значит, если мы узнаем, при каком токе насытится сердечник от нашей пробной катушечки в 30 витков, мы легко узнаем какой ток выдержит наш дроссель с рабочей катушкой в 90 витков.

Надо только не забывать, что индуктивность лучше делать немного бОльшей, чем рекомендуется и что при уменьшении числа витков индуктивность падает гораздо быстрее, чем растет допустимый ток. Кроме того, для уменьшения потерь надо использовать толстый провод.
Не исключено, что данный сердечник может не подойти, тогда, если это кольца, можно сложить два-три кольца или взять другой типоразмер или даже включить два дросселя последовательно.


Я собрал измеритель на небольшой плате, детали самые обычные, там, где удобно, ставлю SMD и вам советую. Полевой транзистор — любой с нужной проводимостью на ток от 20 А и выше, с низким сопротивлением канала в открытом состоянии, можно низковольтный. Я поставил IFRP150. Стабилизатор 6 В на микросхеме 78L06. Если ее нет, можно ставить 78L05 и добавить 1-2 диода типа КД522 в разрыв общего провода 78L05 анодом к стабилизатору. Емкости С3С4 я поставил по 2200 мкФ на 35 В. Номиналы деталей не критичны. В процессе испытаний я понял, что нужна небольшая доработка схемы. Вместо VD3 VD4 я поставил один стабилитрон Д816В. Для увеличения импульса тока до 12 А между базой и эмиттером VT1 надо поставить резистор с номиналом, как у R5. Эти небольшие изменения позволяют испытать готовые индуктивности в несколько миллигенри. Номинал R4 я уменьшил втрое, что сделало луч на экране более ярким. Сигнал к входу синхронизации осциллографа снимается с вывода 11 микросхемы через резистор 1 кОм.Вместо L1 подключить резистор примерно 1 кОм и проверить прямоугольную форму импульсов на выводе 11 микросхемы, на стоке, проверить регулировку изменения скважности от R3. При исправных деталях наладка не требуется. Если необходимо, можно по вкусу изменить частоту и диапазон регулировки емкостью С2 и резисторами R3R4.Установить R3 минимальную длительность импульса, плавно увеличивая ее, получить изображение на экране осциллографа. Сначала можно включить непрерывную развертку и внутреннюю синхронизацию, получить нестабильное изображение . Потом, подобрав чувствительность и частоту развертки, включить ждущую развертку и внешнюю синхронизацию, картинка станет как влитая.

На осциллографе с1-94 при чувствительности 0,1 В/дел, одна клетка соответствует току катушки 1 А. Увеличивая длительность импульса, добьемся перелома формы импульса вверх, считываем сколько клеток по оси Y снизу до перелома и определяем ток. Это и будет ток насыщения.

Возможны варианты – перелома не будет, а будет треугольник, который не растет при повороте регулятора R3. Это значит, насыщения нет, надо увеличить число витков катушки. Или форма не треугольная, а сглаженная – велико активное сопротивление катушки.
Если вы проверяете трансформатор, будьте осторожны, на неподключенных обмотках может быть значительное напряжение! И категорически запрещаю проверять так строчные телевизионные трансформаторы или силовые трансформаторы компьютерных блоков питания! Если катушка имеет индуктивность несколько миллигенри, она накапливает значительную энергию, которую поглощает мощный стабилитрон (он за этим и нужен), при этом он сильно разогревается (я это почувствовал по запаху), поэтому измерения таких катушек должны быть непродолжительны (я не спеша настраиваю осциллограф с небольшим импульсом, а потом поворачиваю ось R3 и засекаю ток перелома). Размеры платы (80 на 60 мм) и деталей некритичны, при желании можно добавить переключатель, который изменением С2 расширит диапазон работы, выключатель питания (я просто уменьшаю длительность импульсов до минимума), поставить VD3 на теплоотвод, внести другие опции. Синим цветом показаны перемычки (красная перемычка от диода VD3). VT1 — КТ3102.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.Для тех, кто занимается импульсными источниками питания, данный прибор будет полезен. Радиолюбитель обычно делает единичные устройства из тех узлов из деталей, которые может найти. Я не согласен с теми, кто пишет, что для LM2576 дроссель можно намотать на гвозде. Работать он может и будет (за счет внутримикросхемных ограничителей и предохранителей), но получить хороший КПД и хорошую стабилизацию не получится. Прибор, конечно, не первой необходимости, но дешев, прост и портативен, поэтому иметь его полезно.Оригинальная статья Бирюкова и плата в формате LAY
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Сергей (Chugunov)

РФ, Москва

О себе автор ничего не сообщил.

 

Блок питания входного конденсатора дросселя

Блок питания входного конденсатора

[Домой] [Вверх]

Построение CW (и, возможно, AM) передатчик по этой ссылке я решил используйте входную подачу дросселя. Если бы я использовал пользовательские компоненты, мой первый выбор был хорошим входом конденсатора.

Будучи типичной "дешевой ветчиной", мое решение использовать воздушную заслонку было основано на использовании легкодоступные спасенные силовые трансформаторы.Моя коллекция силовых трансформаторов в основном извлечена из старого оборудования, которое я выбрал. Как и многие из нас, трансформаторы моего домашнего проекта обычно не заказываются специально для конкретного проекта. Мои трансформаторы были в основном добывается из старых редуктор с ламповыми выпрямителями.

Фактический и нормальный коэффициент мощности

Вы, вероятно, никогда не слышали об этом и не рассматривали это, но фактор мощности вызывает некоторые очень странные эффекты в блоке питания. Обычный коэффициент мощности - это то, где ток и напряжение не в фазе, и поэтому текущее напряжение больше не говорит нам реальную силу системы.Это реактивная мощность, и даже может быть называется «VAR power» или вольтамперная реактивная мощность. Трансформатор с значительная утечка потока или что вторичный нагружен индуктивной или емкостная нагрузка имеет фазовый сдвиг между напряжением и током. Это вызывает первичный, чтобы казаться реактивным и не резистивным. Это увеличивает нагрев в компоненты для заданного количества реальной мощности нагрузки.

Входные расходные материалы для конденсатора или расходные материалы с неадекватным фильтрующим дросселем Индуктивность, есть другая проблема.2R потери в проводниках и компонентах. Эти системы также известны как нелинейные нагрузки.

Высокий пиковый ток и низкий средний ток нагрузки или нелинейная нагрузка почему мы не можем измерить линейное напряжение для определения линейного напряжения с большой вход конденсатора. Вот почему нормальная проводка таблиц падения напряжения или расчеты сопротивления не применяются для источников питания с высокой мощностью, как современные радиочастотные усилители уровня киловатта.

Вы можете прочитать о коэффициенте мощности и нелинейных нагрузках на этот внешняя ссылка.

Высоковакуумные выпрямители трубчатого типа

Трансформаторы, используемые в системах выпрямления вакуумных трубок, почти всегда имеют более высокие первичные и вторичные сопротивления, чем трансформаторы, используемые с твердотельные выпрямительные системы. Для этого есть веская причина. Вакуумные ламповые выпрямители намного "мягче" на вторичные, чем твердотельные выпрямители. С их высоким сопротивлением пластины, высоким вакуумные выпрямители протягивают ток через довольно значительную долю синуса волна. Это приводит к довольно низким уровням гармоник и немного менее очевидным фактор силы.Более мягкая форма волны уменьшает напряжение трансформатора для данного мощность нагрузки.

Входные принадлежности дроссельной заслонки

Некоторое оборудование также использует входные принадлежности дросселя. Входной дроссель уменьшает пиковый ток за счет увеличения времени прохождения тока от трансформатора. Это уменьшает кажущийся коэффициент мощности и даже напряжение дальше, чем уже "мягкое" выпрямление высоковакуумного выпрямителя.

Расходные материалы для конденсаторов

Конденсаторные источники питания, особенно те, которые используют твердотельные выпрямители и трансформаторы с низким ESR (эквивалентным вторичным сопротивлением), работают с очень высоким Фактический коэффициент мощности .Ток рисуется только в течение коротких периодов около пиков формы сигнала переменного тока, когда напряжение трансформатора превышает Напряжение накапливается в конденсаторе фильтра на выходе выпрямителей. это делает пиковый ток очень высоким по сравнению со средним током. Тяжелый пик загрузка квадратов от синусоиды, и гармоники производятся. Форма волны больше не синусоида, отношение пикового тока к среднему току очень высокий, поэтому мы не можем использовать более традиционное смещение фактор силы. Коэффициент мощности смещения относится к реактивным нагрузкам это сдвиг или "смещение" отношения тока и напряжения, а не нагрузки которые искажают форму сигнала или нагружают линию только при скачках напряжения.

Обогрев трансформатора и "стороны выпрямителя"

Сторона выпрямителя системы электропитания, площадь до фильтрации занимает место, имеет переменную форму волны, которая почти всегда не является синусоидальной. Это означает он содержит гармоники. Стандартные среднеквадратичные преобразования или усреднение текущих уровней не может применяться через закон Ома для определения нагрева компонентов.Если только фильтрующие секции имеют большой фильтрующий дроссель, ток обычно имеет высокие пики с короче нормальной продолжительности. Большая часть энергии нагрузки извлекается из трансформатор за очень короткий промежуток времени. Высокопиковый кратковременный ток осциллограммы значительно увеличивают потери (т. е. больше тепла) в любом сопротивление. Стандартная формула P = IR, при использовании нагрузки постоянного тока или среднего тока больше не применяется!

Давайте предположим, что у нас есть типичный источник питания с нагрузочным конденсатором на 1 А, который питается от высококачественного низкоомного сопротивления источник питания.Если мы добавим 30-омное сопротивление на стороне переменного тока фильтра емкость, мы могли бы предположить, что тепло будет 30 Вт, исходя из P = ИК. Мы можем ожидать, так как 1 * 30 = 30, Тепло резистора будет 30 Вт. На самом деле источник высокого качества в довольно жесткой поставке с серией 30 Ом резистор где-то сторона переменного тока фильтра конденсатора может легко произвести 60 или более ватт тепла в 30-омном резисторе со средним током нагрузки только 1 ампер.

Замена лампового выпрямителя с твердотельными диодами для уменьшения Трансформатор Тепло

Это все поднимает важный момент.Иногда мы слышим заявления о замене ламповый выпрямитель с кремниевыми выпрямителями продлевает срок службы трансформатора «Трансформаторы предельного размера». Эта идея часто основана на уменьшенной нити нагрузка значительно снижает нагрев трансформатора, потому что «10 Вт трансформатора нагрузка снята ». Как правило, это не так! Отключение 5 вольт при 2 А фактически оказывает на трансформатор следующий эффект:

Большая часть энергии проходит через традиционный силовой трансформатор, с небольшим процент энергии превращается в тепло.Высокий кажущийся коэффициент мощности нагрузки, такой как нагрузка, создаваемая конденсаторной системой входного фильтра, производит гораздо больше тепла в трансформаторе, чем резистивные нагрузки. Мы не экономим столько тепла, сколько занимаем путем удаления маломощной резистивной нагрузки, в то время как существуют более мощные нагрузки особенно вторичная нагрузка ВН с высоким кажущимся коэффициентом мощности.

Тепловая нагрузка трансформатора, вызванная нагрузкой на нить, немного меньше, чем сила тока накала разности между выпрямителем без нагрузки и полной нагрузкой Напряжение намотки накала.Допустим, удаление выпрямителя 5U4 приводит к накаливанию напряжение обмотки увеличивается от 5 до 5,4 вольт. Падение напряжения в этом случае составляет 0,4 вольт, а ток 2 ампера. Замена 5U4 на кремниевый выпрямитель удаляет некоторое количество менее 0,4 * 2 = 0,8 Вт тепла. Конвекция и сияние тепло может внести еще один ватт тепла, приложенного снаружи к трансформатор, поэтому мы экономим чуть менее 2 Вт тепла (считая радиант тепла) в компоненте уже рассеивается 10-30 Вт.Большая часть этого лучистого тепла будет добавлен обратно с любыми дополнительными падающими резисторами или с более высоким рассеивание в других компонентах от повышенного высокого напряжения.

Настоящая проблема заключается в том, что твердотельный выпрямитель имеет очень резкий переход в и из-за проводимости .... а также очень низкое сопротивление. Это значительно увеличивает PFa (кажущийся коэффициент мощности) вторичной и первичной обмоток ВН. Поскольку твердотельный выпрямитель имеет более твердое включение и намного более низкое сопротивление, чем трубка, коэффициент мощности увеличивается при гораздо более высокой нагрузке на обмотку.Это больше чем компенсирует экономию тепла за счет удаления нити выпрямителя резистивная нагрузка.

Обогрев обычно снижается только в источниках питания на входе дросселя, поскольку добавление полупроводниковых выпрямителей не сильно изменит коэффициент мощности в дросселе входное питание. Нагрев трансформатора может на самом деле увеличиться при высоком вакууме Выпрямительные трубки переключаются в твердотельное состояние на входе конденсатора, потому что кажущийся коэффициент мощности становится хуже.

с использованием избыточных трансформаторов

Существует несколько способов изменить напряжение с трансформатора.ЭШП резисторы в рисунки ниже представляют трансформатор ESR.

Давайте рассмотрим типичная обмотка с центральным отводом 700 В:

Удвоители напряжения

Эта система производит выходное напряжение постоянного тока вокруг Вторичное среднеквадратичное напряжение в 2,8 раза. Эта система будет производить вокруг 198 0 вольт постоянного тока без нагрузки . Это более чем вдвое больше среднего нагрев обмотки для заданной мощности нагрузки, поскольку пиковый ток увеличивается. вторичный имеет постоянное напряжение, наложенное на него с общими схемами удвоителя, увеличение вероятности повреждения изоляции.Удвоитель напряжения также обеспечивает половину напряжение, или 990 вольт постоянного тока , но он подходит только для легких нагрузок, потому что Точка 900 вольт - это только полуволновое выпрямление. Нагрев трансформатора за счет ESR представлен двумя 30-омными резисторами.

Удвоитель напряжения, подобный этому, также помещает вторичную изоляцию трансформатора. под напряжением, с пиковым напряжением 2200 вольт между обмотками и 2000 вольт до земля возможна.

Это специонная модель цепи удвоителя трансформатора RMS 700V.2 * R, но это не так. С емкостным входом питания есть очевидное Коэффициент мощности, который делает отопление больше, чем ожидалось. В этом случае с 81,45 мА Нагрузка 150 Вт, мы можем предположить, что нагрев R4 составляет 0,4 Вт (трансформатор). В Факт, что средняя температура трансформатора составляет почти 10 Вт . Это потому, что среднеквадратичное значение тока в R4 (трансформатор теряет), появляется в коротких импульсах, составляет около 400 мА RMS!

Выходное напряжение 1,833 кВ .

Ток трансформатора в удвоителе напряжения приводит к тепловым импульсам, которые очень большой.

Это также будет форма волны тока трансформатора.

В процессе пересмотра .....

Мостовое снабжение

Мы можем использовать двухполупериодный мост через все вторичное устройство с конденсатором входное питание. Напряжение питания постоянного тока примерно в 1,4 раза больше среднеквадратичного. Коэффициент мощности не сильно увеличено, поэтому нагрев пропорционально примерно одинаков для того же мощность нагрузки как система заземленного центрального отвода.Эта система будет производить около 1000 вольт постоянного тока . В качестве бонуса, центральный кран может обеспечить 500 вольт постоянного тока, если фильтруется, как показано! Никаких дополнительных составные части требуются, и напряжение центрального отвода выпрямлено.

В этом случае при нагрузке 150 Вт, нагрев в R4 и R5, Комбинация, представляющая ту же 60-омную вторичную СОЭ, составляет 8,46 Вт. Мы сэкономили немного тепла с той же мощностью нагрузки и тем же трансформатором переход от удвоителя к полноволновому мосту.

Это говорит нам о том, что мы можем получить удвоенную мощность от данного трансформатора идти в удвоитель неправильно. Мы действительно должны бежать, для того же тепла, около 80% власти. Это означает, что мы не можем получить дополнительную мощность от данного трансформатора. используя удвоитель, мы получаем немного меньше.

Это половина мощности трансформатора в мосту. Это сила в R4. Общее количество тепла представлено общей мощностью в R4 и R5.

Это также будет форма волны тока трансформатора.

Вторичный пиковый вторичный ток трансформатора составляет 1,52 А для доставки 158 мА до нагрузки. Это примерно 10: 1 отношение пика к среднему току.

Мост полной волны с дросселем

Мы можем использовать двухполупериодный мост через все вторичное устройство с входом дросселя поставка. Напряжение постоянного тока питания примерно в 0,9 раз превышает действующее среднеквадратичное напряжение при достаточном реактивное сопротивление дросселя фильтра.Коэффициент мощности значительно снижается, поэтому нагрев пропорционально намного меньше для той же мощности нагрузки, что и система ввода конденсатора. Эта система будет производить около 900 вольт постоянного тока при токах нагрузки, превышающих критическое значение. Если дроссель фильтра находится на заземленной стороне моста выпрямитель, или там используется второй дроссель, напряжение постоянного тока снижается в центре нажмите. Правильно спроектированная поставка может произвести , 900 и 450. вольт . Коэффициент мощности низкий, что снижает нагрев трансформатора для заданного мощность нагрузки.

Мы можем использовать двухполупериодный выпрямитель с заземленным центральным отводом и емкостным входом. фильтр. Эта система примерно в 1,4 раза производит среднеквадратичный отвод к внешнему выводу напряжение на нагрузке. Трансформатор 1000 VCT будет производить около 700 вольт с легкими нагрузками.

Мы можем использовать двухполупериодную заземленную центральную выпрямительную систему с дросселем система входных фильтров. Напряжение питания постоянного тока примерно в 0,9 раза больше среднеквадратичного значения Напряжение при достаточном сопротивлении дросселя фильтра. Коэффициент мощности значительно снижается, поэтому обогрев пропорционально намного меньше при той же мощности нагрузки, что и на входе конденсатора система.Эта система будет производить около 450 вольт постоянного тока для токов нагрузки выше критического значения. Коэффициент мощности низкий, снижающий нагрев трансформатора для заданной мощности нагрузки.

С этим единственным трансформатором тока 1000 В, использующим различные общие выпрямитель и фильтр систем, у нас есть выбор 2800, 1400, 900, 700 или 450 вольт.

Смотрите эту страницу.

Этот запас перемещает дроссель в отрицательный вывод выпрямителя, чтобы я мог извлечь смещение от переменного напряжения, появляющегося через дроссель.Я сделал это в глобусе Разведчик и все работает хорошо.

Это двухполупериодный мост, который использует центральный отвод трансформатора для получения половинное напряжение для ступеней низкого уровня и сеток экрана трубки PA. R1 является HV нагрузка, R2 нагрузка низкого напряжения и R3 система смещения.

Диоды - это обычные 1N4007 в стандартной поставке.

Линия 120 В переменного тока Дополнительный дроссель, 50K, прокачка HV, Резонансный дроссель
Нагрузка Ом Мощность нагрузки Load Ma HV LV ESR ERS2 ESR3 Провисание%
50000 8 12 617 325
25000 15 24 605 307 1012 -0.5
20000 18 30 602 317 508 0,0
15000 24 40 601 319 100 252 0,2
10000 35 60 595 313 309 238 283 1.2
8000 44 74 590 301 351 327 275 2.0
5000 67 115 577 280 312 322 319 4.3
3333 92 167 555 262 430 377 374 8.5
2500 117 216 540 255 303 368 351 11,5
1700 153 300 510 249 357 337 363 18,0
1200 190 398 477 240 338 347 338 26.2

,

Lundahl Transformers - Ламповые трансформаторы-усилители

Блок питания Дроссели

Введение

Все продукты Lundahl основаны на технологии C-Core с двойной катушкой (симметричной) с использованием самодельных сердечников Audio Grade, изготовленных непосредственно фабрикой Lundahl. Так что на самом деле они сами производят сердечники из магнитной фольги. Также дроссели и даже сетевые трансформаторы. Это означает, что все дроссели источника питания также можно использовать в качестве дросселей с анодной трубкой.Таким образом, в отличие от обычных дросселей, дроссели Lundahl работают до 20 кГц или более. Недорогой дроссель является ужасным источником излучения магнитного и электрического поля по нескольким причинам. Дроссели Лундала по определению почти ничего не излучают. Во-первых, потому что они имеют слишком большой размер, поэтому вы работаете не в местах насыщения, а также не при максимальном указанном токе. Во-вторых, симметричная конструкция с двойной катушкой излучает поле для каждой катушки, которая находится в противофазе. Таким образом, чистое поле излучения очень мало.Эта конструкция с двойной катушкой означает, что у вас всегда есть две доступные катушки, в пространстве, ориентированные в противофазе друг с другом, но, конечно, электрически связанные в фазе. Они расположены каждый на другой стороне сердечника, физически повернутый на 180 градусов. Вы не можете использовать катушки независимо друг от друга, потому что это сделает его трансформатором. Поэтому необходимо убедиться, что на каждой катушке одинаковый сигнал, и тогда он заработает.

Если вы чувствуете себя слишком смущенным сейчас ... Прочтите это в другой раз.То, что применимо к сетевому трансформатору в этой статье, относится и к дросселям.

Короче говоря, просто поместите две катушки последовательно или параллельно, но убедитесь, что вы подключили их по фазе. Так что используйте схему подключения из таблицы. Вы можете подключить их тремя способами:

  1. в серии. Вот как указано значение Генри. Если вы купите 10H дроссель, у него будет 10H с обеими сериями.
  2. параллельно. Эта опция имеет только 50% индуктивности, но для этого у вас есть вдвое больше тока и половина сопротивления постоянного тока. Лучше всего проверить прайс-лист на сайте jacmusic.com, потому что здесь есть краткий обзор того, какая катушка лучше всего подходит для требуемого постоянного тока. Большинство, если соединение временного ряда дает наилучшее соотношение цены и качества, но с некоторыми
  3. в конфигурации отклонения синфазного режима. Схема будет следовать в тексте, здесь. В этой конфигурации одна катушка находится в положительном выводе ко второму конденсатору, а одна на земле ведет ко второму конденсатору.Это даст наименьшее поле излучения от дросселя. Такие хорошие результаты не могут быть достигнуты с помощью более дешевых дросселей E-Core, а дроссели Lundahl с двойной катушкой являются важным шагом в направлении создания действительно бесшумного усилителя. Электрически это рассчитывается как последовательное соединение. Более подробная информация также здесь ниже.
Для небольших блоков питания с очень низким уровнем шума, таких как предусилители, вы можете использовать пластинчатые дроссели, такие как LL1667 / 25, в качестве дросселей блока питания, они также подходят для этого использования.В таблице (ниже) вы видите некоторые из перечисленных дросселей. Таким образом вы получите чрезвычайно высокую индуктивность. Это позволяет вам работать с менее большими конденсаторами и таким образом уменьшить пики заряда конденсатора, которые ответственны за гул-излучение. Относительно высокое сопротивление постоянному току, однако, даст небольшое падение напряжения, так как вы работаете с низким током. Даже сопротивление постоянному току хорошее, так как это дополнительный стабилизирующий элемент, а также он полезен при запуске, когда конденсаторы еще пусты.Опять же, с более высокими версиями тока, такими как 50 мА и более, вы увидите, что сопротивление постоянному току снижается. Все вместе приведенная ниже таблица показывает очень гармоничное семейство продуктов.

Как правильно выбрать дроссель.

таблиц могут иногда сбивать с толку. Обычно вы будете знать требуемый выходной ток постоянного тока. Выберите это в таблице. Затем справа вы видите несколько вариантов индукции. Если существует несколько вариантов индукции, то есть потому, что некоторые трансформаторы имеют низкое сопротивление постоянному току, другие имеют высокое сопротивление постоянному току.Дроссели с низким сопротивлением постоянному току будут менее теплыми, но обычно предлагают меньшую индуктивность. Более высокое сопротивление постоянному току обеспечивает дополнительную фильтрацию и лучше защищает от импульсного тока, когда конденсаторы разряжаются при включении. Такие эффекты должны быть хорошо продуманы. Таким образом, низкое сопротивление постоянному току не всегда лучше, но оно может быть полезно, когда у вас есть проблемы с нагревом или другие ограничения источника питания. Поэтому у каждой катушки есть свои преимущества, но катушки с более высоким сопротивлением следует использовать, когда у вас есть такая возможность.Более того, более высокое сопротивление меди является дополнительным фильтрующим элементом. Так что да, вам нужно вырабатывать на 21 или 2 Вт больше энергии, но наклоны заряда для конденсаторов не столь агрессивны, а дополнительная фильтрация означает, что вы можете немного уменьшить размер конденсаторов и все еще иметь тот же эффект ,

При просмотре таблицы иногда вы можете найти тип с чуть большим током, и у вас будет намного большая индуктивность. Хотя часто это тип с большим сердечником или более тонким проводом, чтобы получить больше витков на сердечнике.Поэтому, посмотрев в эту таблицу, вы найдете то, что вам нужно, должны быстрее, чем, посмотрев в таблицы. Это сэкономит вам много времени. В этой таблице перечислены только полезные комбинации. Многие параллельные конфигурации не интересны. Те, что есть, вы найдете в списке, но мы знаем, что у них нет возможности CMR, что делает Lundahl таким приятным.

Кроме того, «бесполезные» конфигурации не перечислены в этой таблице, например, если подключить обе катушки LL1667-20mA параллельно, это даст вам катушку 40 мА, но только на 50H.Что не так хорошо, как LL2743-70mA, который имеет даже 64H. Тем не менее, параллельно LL1667-20mA имеет только 195 В переменного тока по катушке, что является довольно серьезным ограничением. В целом LL2743-70m будет лучше катушкой в ​​этом случае, а LL1667-20mA, подключенный к 40 мА, здесь даже не указан. Так что ниже здесь приведены только хорошие и полезные комбинации.

LL2742 интересен, так как он имеет двойной вес, имеет огромное ядро ​​2,5 кг. Это дает выдающуюся производительность, и все же цена почти такая же, как у стандартных типов ядра 1.35кг.

LL1685 - это небольшой тип сердечника, но индуктивность стала возможной благодаря использованию более тонкой проволоки, что все же приводит к относительно высокой индуктивности, за счет более высоких потерь в меди, но даже не намного выше. (Хитрость в том, что меньшее ядро ​​также имеет меньший диаметр). Кроме того, максимальное среднеквадратичное напряжение пульсации меньше. В целом, они работают на удивление хорошо, и, конечно, имеют только половину размера и стоят намного дешевле. Хороший продавец.

Аморфные сердечники - это специальность для себя, это не обычная сталь, а сплав стекла и металла, не имеющий кристаллов и гораздо более приятной кривой гистерезиса.Обратите внимание, что они имеют ту же индуктивность, что и «материнский» тип, но только ПОЛУЧАЮТ максимальное напряжение переменного тока на катушке. Обычно это не проблема для фильтра C-L-C, но их нельзя использовать в фильтре "L-C". Вероятно, мы сможем получить ЛЮБЫЙ дроссель для вас в аморфной версии по заказу клиента.

Возможно ли превышение максимального тока пластины? Для применения в качестве анодного дросселя ответ часто ДА! , но для применения в качестве дросселя блока питания ответ обычно НЕТ!

Для применения в качестве дросселя источника питания теоретически вы можете превысить ток пластины, если у вас есть цепь C-L-C, и по этой причине небольшое напряжение переменного тока на дросселе.Однако при включении конденсаторы пусты, поэтому напряжение на них равно нулю. Однако трансформатор выдает полное напряжение, и выпрямители и дроссели должны будут переварить это полное напряжение, для которого они не созданы. Таким образом, в течение этой одной секунды дроссель может подвергаться очень высокому напряжению. В сочетании с зарядным током конденсатора это приведет к насыщению дросселя, и в этот момент он станет медным сопротивлением, повреждая выпрямитель сейчас или позже. Таким образом, если дроссель насыщается, постоянный ток резко возрастет и не уйдет до того, как конденсаторы заполнятся, и насыщение исчезнет.Мы только пишем это здесь, чтобы вызвать некоторые мысли об этом.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы узнать больше об этом, но это касается использования анодного дросселя.

Некоторые комментарии к этой таблице:

  1. Есть два основных размера. Большой (1,35 кг) и маленький (0,75 кг). Меньшие дроссели имеют меньшую стоимость и меньший вес.Для этого у них будет меньше ток и меньше индуктивность. Однако, когда вас устраивает индуктивность или постоянный ток, это хороший выбор. ,

  2. Дроссели могут быть оптимизированы для максимальной индуктивности за счет большего сопротивления постоянному току. Это хорошо, потому что при включении меньше риск насыщения, особенно при высокой индуктивности. Таковы LL2743.

  3. Дроссели могут быть посередине, поэтому ток средний, со средним сопротивлением и разумной индуктивностью.дроссели можно оптимизировать для высокого тока. По своей природе пользователю потребуется низкое сопротивление постоянному току в таком случае. Они имеют среднюю индуктивность.

  4. Все дроссели могут использоваться в качестве сильноточных дросселей при параллельном соединении двух катушек. Они имеют низкую индуктивность. Теоретически это возможно для всех дросселей, но не всегда в результате получается дроссель лучше, чем уже существующие дроссели. В случае, если это имеет смысл, мы перечислим их и здесь. Для приложений с очень высоким током это нормальный способ.

Внутреннее подключение:

CMR Конфигурация?

R-DC

Потеря напряжения Макс.

Power Loss Max

Макс. RMS
при 100 Гц

отсортировано по номеру
по текущему курсу
Затем отсортировано
по Генри

Вес
(кг)

Особые замечания о конкретном использовании

Серия

Да

2400Ω

12В

0,06W

390 В ~

5 мА

810H

1,35

Нормальный Дроссель
LL1667-07mA

Серия

Да

2400Ω

17V

0,1W

390В ~

7мА

580H

1,35

Дроссель нормальный
LL1667-10mA

Серия

Да

2400Ω

24 В

0,2 Вт

390В ~

10 мА

405H

1,35

Нормальный Дроссель
LL1667-15mA

Серия

Да

2400Ω

36В

0,5 Вт

390В ~

15 мА

270H

1,35

Дроссель нормальный
LL1667-25mA

Серия

Да

2400Ω

60 В

1,5 Вт

390В ~

25 мА

168H

1,35

Дроссель нормальный

LL1668
5-7-10 мА

Они существуют как анодный дроссель, но не используются в качестве дросселя блока питания.LL1667 имеет большую индуктивность, и падение напряжения LL1667 достаточно мало при низком токе.
LL1668-15mA

Серия

Да

680Ω

10 В

0,2 Вт

235В ~

25 мА

167H

1,35

Низкая потеря постоянного тока, но меньше индуктивность
LL1668-25mA

Серия

Да

680Ω

17V

0,4W

235В ~

25 мА

100H

1,35

Низкая потеря постоянного тока, но меньше индуктивность
LL2743-70mA

Серия

Да

400Ω

28V

2,0 Вт

450 В ~

70 мА

64H

1,35

Высокая индуктивность, но большая потеря постоянного тока.

Серия

Да

130Ω

11,7 В

1,05W

330 В ~

90 мА

19H

0,75

Маленький размер, но с большими потерями постоянного тока и меньшей индуктивностью.
LL2743-90mA

Серия

Да

400Ω

36В

3,2 Вт

450 В ~

90 мА

50H

1,35

Высокая индуктивность, но большая потеря постоянного тока.
LL1673-20H

Серия

Да

60Ω

6V

0,6 Вт

400 В ~

100 мА

20H

1,35

Дроссель нормальный
LL1673-20H-AM

Серия

Да

60Ω

6V

0.6 Вт

200 В ~

100 мА

20H

1,2

Аморфный, но возможна только половина макс. Переменного тока. Обратите внимание, что трансформатор имеет меньший вес, так как в сердечнике содержится 50% стекла.
LL1685-17H

Серия

Да

130Ω

13 В

1,3 Вт

330 В ~

100 мА

17H

0,75

Маленький размер, но с большими потерями постоянного тока и меньшей индуктивностью.
LL1685-17H-AM

Серия

Да

130Ω

13 В

1,3 Вт

165В ~

100 мА

17H

0,65

Аморфный, но возможна только половина макс. Переменного тока.Обратите внимание, что трансформатор имеет меньший вес, так как в сердечнике содержится 50% стекла.
LL2743-110mA

Серия

Да

400Ω

44В

4,8 Вт

450 В ~

110 мА

41H

1,35

Высокая индуктивность, но большая потеря постоянного тока.
LL1685-13H

Серия

Да

130Ω

16,9 В

2,2 Вт

330 В ~

130 мА

13H

0,75

Маленький размер, но с большими потерями постоянного тока и меньшей индуктивностью.
LL1685-13H-AM

Серия

Да

130Ω

16,9 В

2,2 Вт

165В ~

130 мА

13H

0,65

Аморфный, но возможна только половина макс. Переменного тока.Обратите внимание, что трансформатор имеет меньший вес, так как в сердечнике содержится 50% стекла.
LL1673-15H

Серия

Да

60Ω

8,4В

1,2 Вт

400 В ~

140 мА

15H

1,35

Дроссель нормальный
LL1638-10H

Серия

Да

36Ω

5,8В

0,9 Вт

300 В ~

160 мА

10H

1,35

Дроссель нормальный

LL1685-90mA
(будет параллельно 180 мА)
У нас есть специальное ценовое предложение для тех!

Параллель

№CMR возможна только в серии

32,5Ω

11,7 В

1,05W

115 В ~

180 мА

4.8H

0,75

Маленький размер, но с большими потерями постоянного тока и меньшей индуктивностью.
LL1673-10H

Серия

Да

60Ω

12В

2,4 Вт

400 В ~

200 мА

10H

1,35

Дроссель нормальный
LL1673-10H

Серия

Да

60Ω

12В

2,4 Вт

400 В ~

200 мА

10H

1,35

Дроссель нормальный
LL1638-08H

Серия

Да

36Ω

7,2 Вт

1.4W

300 В ~

200 мА

8H

1,35

Дроссель нормальный
LL2742-250mA

Серия

Да

160Ω

20 В

640В ~

250 мА

17H

2,5

Этот дроссель обеспечивает очень высокую проводимость, но за счет повышения тепловыделения, 10 Вт при 250 мА в серии.Катушка будет довольно горячей, но это сделано для этого.
LL1673-08H

Серия

Да

60Ω

15V

3,8 Вт

400 В ~

250 мА

8H

1,35

Дроссель нормальный
LL1638-5.3H

Серия

Да

36Ω

7,2В

2,0 Вт

300 В ~

280 мА

5,3H

1,35

Дроссель нормальный
LL1685-10H

Параллель

№CMR возможна только в серии

33Ω

10 В

3,4 Вт

165В ~

320 мА

2,5H

0,75

Малый размер, но больше потерь постоянного тока и меньше макс. Переменного тока
LL1638-04H

Серия

Да

36Ω

14,4В

5,8 Вт

300 В ~

400 мА

4H

1,35

Высокая индуктивность, но большая потеря постоянного тока.
LL2742-250 мА
(будет параллельно 500 мА)

Параллель

Нет. CMR возможна только в серии

40Ω

20 В

320 В ~

500 мА

4H

2,5

Этот дроссель обладает очень высокой проводимостью, но за счет повышения тепловыделения, 10 Вт при 500 мА в параллель.Катушка будет довольно горячей, но это сделано для этого.

LL1673-08H
(будет параллельно 500 мА)

Параллель

Нет. CMR возможна только в серии

15Ω

7,5 В

3,8 Вт

200 В ~

500 мА

2H

1,35

Прекрасный дроссель, когда вы можете работать с напряжением 200 В ~, и конфигурация CMR невозможна
LL1638-5.3H
(будет 560 мА параллельно)

Параллель

Нет. CMR возможна только в серии

5V

2,8 Вт

150 В ~

560mA

1,3H

1,35

Дроссель нормальный
LL1638-04H
(будет параллельно подключать 800 мА)

Параллель

CMR возможна только в серии

7,2В

5,8 Вт

150 В ~

800 мА

1H

1,35

Очень высокий ток, но больше потеря постоянного тока

В конфигурации с двойной катушкой (КОНФИГУРАЦИЯ CMR) одна катушка находится в текущем тракте питания, а другая - в текущем пути возврата.Электрически они будут вести себя как в сериале. Со всеми магнитными устройствами возникает некоторое нежелательное магнитное и электрическое поле. Оба могут излучать в каскады предварительного усилителя или каскады драйвера. Причинение очень трудно понять гул. Lundahl использует великолепный способ, чтобы уменьшить магнитные и электрические поля рассеяния до минимально возможного уровня, вы можете не поверить, пока не испытаете это. Для этого все трансформаторы Лундаля всегда имеют ДВУХ полностью идентичных катушек на сердечнике. Это создаст паразитные поля, каждое в противоположной ориентацииНа некотором расстоянии эти поля будут постепенно сокращаться. Такой результат не может быть достигнут с помощью более дешевого дросселя E-Core, поскольку обмотки имеют одинаковую ориентацию. Тем не менее, с кольцевыми сердечниками, только магнитное поле будет постепенно сокращаться на расстоянии, но не электрическое поле, поскольку все обмотки имеют одинаковую ориентацию электрического поля. Поэтому для меня двойные катушки Lundahl - лучший шаг в направлении действительно бесшумного усилителя.

В таблицах данных приведена хорошая схема подключения дросселя с двойной катушкой с использованием этой функции и наилучшего подавления шума.(проверьте, например, здесь, все внизу последней страницы). Тем не менее, если вы хотите, всегда можно использовать их как одну катушку. Это будет тот случай, когда вы будете последовательно подключать катушки непосредственно к трансформатору и подключать его, как один дроссель. Так что выбор всегда за вами.

Ов erview типов

1) Серия LL1638 Намотана толстой проволокой.Дает лучшую производительность для приложений высокого тока. Доступен с разными воздушными зазорами, что приводит к разным током / Генри.
2) Серия LL1673 То же, что и выше, но намотан средней тонкой проволокой. Дает лучшую производительность для приложений High Henry.
3) Серия LL1685 То же, что и 1673, но намотано на следующее меньшее ядро. Дешевле, но меньше Генри.
4) Серия LL2742 Серия с более высокой индуктивностью, но намотанная тонким проводом с более высоким сопротивлением. Технический предел: 250 мА последовательно дает 10 Вт рассеивания в катушке.
5) Серия LL2742 Серия с более высокой индуктивностью, но намотана тончайшей проволокой. Сопротивление 400 Ом в серии. Технический предел: 158 мА последовательно дает 10 Вт рассеивания в катушке.
Примечание: В приведенной выше таблице приведены только лучшие и полезные комбинации.

НЕКОТОРЫЕ ПРАВИЛА КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ СХЕМЫ ОТКРЫТОГО ТРУБЫ


Стандартная принципиальная схема, с четко определенной точкой заземления.
На этой принципиальной схеме первичный конденсатор - С1, вторичный конденсатор - С2.


Стандартная принципиальная схема с улучшенным синфазным подавлением.
На этой принципиальной схеме первичный конденсатор - С1, вторичный конденсатор - С2.


Старая принципиальная схема. Блок питания Kaneda Pre-Amp. Эквивалент Лундаля - предыдущая схема (выше).


Странный способ нарисовать трансформатор, вероятно, связан с тем, как он был намотан.Здесь указано, что это было одно ядро ​​с двумя обмотками. Поскольку нижняя обмотка имеет обратный ток, она должна быть подключена наоборот. Это похоже на то, что делает Лундал. Впервые я увидел эту технологию в другом месте. Lundahl - это намного дальнейшее развитие, так как это не две обмотки на одном сердечнике. Lundahl имеет две физически разделенные катушки с противоположным физическим направлением, которые затем соединяются магнитно. Таким образом, магнитные поля идентичны и находятся в фазе, но рассеянные поля в воздухе находятся в противофазе.Таким образом, радикальное снижение радиации.

Замечание по применению

Emission Labs об улучшенном соединении катушки CMR - НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ

При использовании высоковольтных источников питания наилучшие результаты всегда достигаются при большой дроссельной заслонке. Это имеет намного больший эффект, чем использование больших конденсаторов.

  1. БОЛЬШОЕ недоразумение от людей, которые раньше делали низковольтные источники питания.Здесь использование БОЛЬШИХ конденсаторов, таких как 10.000 ... 50.000 мкФ, улучшит результат, потому что в конструкциях с низким напряжением накопление энергии происходит только в первичном конденсаторе. Не так с ламповыми выпрямителями! Это высокий импеданс, и накопление энергии происходит главным образом в дросселе . С ламповым выпрямителем вам нужно взять маленький первичный конденсатор . (см. также следующую заметку). Это максимальное значение в техническом описании трубки. Это, например, 4 мкФ для 274A.Максимум - это самое высокое значение, и вы также можете смело принимать меньшее значение. Чем выше значение, тем больше ток заряда через первичный конденсатор. Провода будут излучать переменное магнитное поле, и это дает гул в предварительный усилитель. (и вы никогда не найдете, откуда этот гул. Путь через воздух ....)
  2. Некоторые приложения полностью исключают первичный конденсатор и используют только запас энергии в дросселе. Это повысит эффективность блока питания и даст больше тока.Это метод, который не рекомендуется использовать с дешевыми дросселями, потому что он будет гудеть (механически). С дросселями LUNDAHL это возможно, и никакого гула не произойдет.
  3. Двухтактные усилители
  4. очень нечувствительны к шуму источника питания. Они могут работать полностью без шума, даже при 30 В переменного тока на постоянном напряжении, но ... только до тех пор, пока остальная часть конструкции выполнена хорошо.
  5. Усилители
  6. SE очень чувствительны, но если есть какие-либо проблемы с гудением, это обычно не источник питания.Может помочь улучшение электропитания первых конденсаторов, поскольку оно уменьшает все напряжения переменного тока во всем усилителе. Тем не менее, вы решаете проблему не в том месте и никогда не получаете полное из-за этого. Чаще всего это плохая проводка или какие-то другие ошибки где-то. Рекомендуемые значения конденсаторов на принципиальных схемах обычно более чем достаточны.
  7. С помощью выпрямителей Mercury люди часто говорят, что они "гудят" или звучат каким-то образом "тихо". Это правда, но это происходит из-за плохого дизайна.Хорошие дизайны не гудят вообще. Эти выпрямители имеют «зажигание», прежде чем они попадают в проводящее состояние. Из-за этого они имеют более низкий внутренний импеданс и могут работать с удивительно большими первичными конденсаторами. Но ... это индустриальный метод, а не то, что мы хотим для HiFi. Опять же .... то, что эти выпрямители показывают в своих таблицах данных, - это максимальные значения конденсаторов для промышленного применения, и никакие "не должны использовать" значения для HiFi! Примите то же самое низкое значение первичного конденсатора, что и для не ртутных выпрямителей, и у вас не будет гула.
  1. Вот окончательный вывод: если вы хотите увеличить размер блока питания, лучший эффект дает:


  2. а) ЧОК
    б) ВТОРИЧНЫЙ конденсатор
    в) нет с;)



    Copyright © JAC Music. Все права защищены.

    (Последнее обновление: 15 апреля 2019 23:31 )

Не совсем 101 использует для ATX блок питания

Блок питания для ПК являлся стандартом для мусорной коробки последние пару десятилетий и, вероятно, останется в обозримом будущем. Продукт, который часто изготавливается в соответствии с очень высокими стандартами и дает годы надежного обслуживания, но срок его службы составляет всего несколько лет, поскольку ПК, частью которого он является, становится устаревшим. За десятилетия он превратился из оригинального ПК и AT в ATX, поставляя постоянно расширяющийся диапазон рельсов напряжения с повышающимися уровнями мощности.За прошедшие годы в стандарт блока питания ATX были внесены многочисленные изменения, но все они имеют один и тот же базовый форм-фактор.

Так что куча расходных материалов ATX, вероятно, найдет в жизни немало читателей. Большинство из них, вероятно, будут старыми и устаревшими версиями, которые мало пригодны для современных материнских плат, поэтому они там и стоят. Не достаточно маленький, чтобы игнорировать, но слишком хорошо, чтобы выбрасывать . Мы собираемся взглянуть на них, попытаться выяснить, какие полезные части они содержат, и увидеть несколько проектов, использующих их.Возможно, это послужит источником вдохновения, если вы один из тех читателей, у которых куча из них ищет цель.

Что внутри коробки?

Типичная схема блока питания ATX с использованием TL494. Dianyuan.com forum [Public domain], через источники питания Wikimedia Commons.ATX, следуют строго определенному стандарту, поэтому неудивительно, что многие из них имеют очень похожие схемы внутри, даже если они от разных производителей. Существует множество интегральных микросхем, которые вы найдете во время шоу, технические паспорта которых часто дадут вам полную схему блока питания ATX, но, поскольку их схемы часто очень похожи, мы покажем вам одну из самых распространенных.

TL494 - это контроллер импульсного источника питания, разработанный для работы в различных конфигурациях и изготовленный несколькими полупроводниковыми компаниями.

Основная работа импульсного источника питания довольно проста, и расходные материалы ATX имеют очень мало отклонений от нормы. Имеется сетевой выпрямитель и фильтр, пара высоковольтных силовых транзисторов, которые переключают результирующий постоянный ток с частотой несколько десятков кГц в ферритовый сердечник, выход которого выпрямляется для постоянного тока низкого напряжения.TL494 измеряет выходное напряжение и вырабатывает ШИМ-сигнал переключения, который подается на базы или затворы силовых транзисторов через управляющий трансформатор. Также будет резервный источник питания 5 В, использующий другой небольшой трансформатор, и цепь «питания исправна», чтобы сообщить материнской плате, что блок питания готов, и активировать питание на внешнем входе.

Типичный интерьер блока питания ATX

Легенда:

A: мостовой выпрямитель

B: конденсаторы входного фильтра, между B и C - радиатор для высоковольтных транзисторов

C: трансформатор, между C и D - радиатор для низковольтных выпрямителей

D: катушка выходного фильтра

E: конденсаторы выходного фильтра

Алан Лифтинг [PD], через Wikimedia Commons.

Эти материалы немного необычны в эпоху компонентов для поверхностного монтажа, так как большинство из них, которые вы найдете в мусорной коробке, все еще имеют конструкцию сквозного отверстия. Это делает их подходящими мишенями для электронного мусорщика, так как детали легче найти в целости и сохранности. Стоит потратить немного времени, чтобы взглянуть на компоненты, которые вы найдете, и предложить несколько вариантов их использования.

Части, Части, Части

Наиболее очевидными при разборке одной из этих коробок являются металлический корпус, разъем IEC, выключатель питания и вентилятор.Вам не нужно объяснять, как их можно использовать повторно, если вы не возражаете против небольшого сверления стали, и ваш проектный проект, очевидно, связан с электропитанием ПК, то это очень надежные корпуса. То же самое касается разъема материнской платы и разъемов питания диска, удобного источника соединительного провода среднего размера.

Если вы посмотрите на компоненты на печатной плате, многие из них являются стандартными дискретными. Да, в какой-то момент мы все продумали резистор 10 кОм, но в целом, за исключением нескольких высоковольтных конденсаторов, их не так много, чтобы волноваться.Так что же на этой доске стоит поднять?

Просто выбор магнитов и ядер ATX.

Одна вещь, которая в изобилии на плате блока питания ATX - это магнетизм. Тороидальные дроссели и ферритовые катушки используются в фильтрах, а также в различных ферритовых сердечниках. Трансформаторы намотаны для определенной цели, поэтому, если у вас нет терпения перематывать их, они могут оказаться бесполезными, но дроссели имеют большее применение. Это не экзотические радиочастотные ферриты, а более утилизированные железно-пылевые сердечники, хотя они все еще могут найти широкое применение везде, где требуется удушение.Я даже использовал их в качестве сердечников для коаксиальных балунов, когда их цель - просто предотвратить утечку РЧ через фидер, их плохая РЧ производительность является преимуществом. Также стоит отметить, что с точки зрения РЧ эти дроссели также являются удобным источником большого количества эмалированной медной проволоки большого калибра для других ваших индукторов.

Полупроводники в блоке питания ATX включают в себя некоторые специализированные компоненты, но для них все еще существуют альтернативные приложения. На стороне высокого напряжения есть выбор высоковольтных диодов и переключающих транзисторов, которые являются плодородным источником деталей, если вы собираете вместе высоковольтные инверторы.На стороне низкого напряжения отдельно от TL494 или другого чипа контроллера вы найдете некоторые высокие выпрямителей и более один регулятор трехтерминального 78XX серии, если вам повезет, а также во многих случаях регулируемой опорное напряжения на TL431. Вы также можете найти различные радиаторы полезными в других проектах.

Используй, не ломай!

Как видите, блок питания ATX может дать некоторые полезные компоненты. Но так как их запасы почти безграничны, ломать их не стоит, если вам не нужны детали, так что вы можете сделать с неповрежденным?

Довольно симпатичный стендовый проект PSU, о котором мы рассказывали в 2010 году.

Ответ довольно прост: как насчет использования его в качестве настольного источника питания? Эти источники электропитания не являются самыми тихими или лучше всего регулируемыми в мире, но они имеют то преимущество, что предоставляют несколько полезных линий напряжения при значительных уровнях тока. Для такого использования требуется небольшая модификация, одна из линий является линией разрешения, которая поддерживается на высоком уровне. Вытяните контакт 16 до низкого уровня (обычно это зеленый провод), и питание начнется. На Hackaday.io есть множество проектов, показывающих, как это сделали другие, и быстрый поиск OSH Park приведет к появлению ряда первоклассных печатных плат, подобных этой.

Если фиксированных напряжений недостаточно, было много проектов настольных блоков питания ATX, таких как показанный на рисунке, с регулируемыми регуляторами LM317 на их линиях 12 В для обеспечения регулируемого выхода. Это не единственный способ, которым это может быть достигнуто, однако, TL494 может быть легко превращен в регулируемый регулятор с простой модификацией. Стандартные предупреждения и отказ от ответственности применяются в отношении опасности работы с сетью и высоковольтным оборудованием, если вы следуете по этому маршруту.

Конечно, использование источника питания в качестве источника питания очень полезно, но вряд ли оно является новаторским, даже если иногда оно требует небольшого взлома оборудования.Как насчет других применений для одного? Например, одна область, для которой подходит источник, способный генерировать большие токи, - это сварка. Важно отметить, что под сваркой мы подразумеваем не тот вид сварки, из которого вы бы изготовили корабли или даже машины, но это не единственное место, где вы найдете сварщика (этот точечный сварщик использует только корпус ATX). поставка - хороший проект, но в данном контексте это не совсем так). Например, в прошлом году мы покрыли расход ATX, который использовался с графитовым электродом для сварки термопар, что обеспечило значительную экономию по сравнению с коммерческими альтернативами.И потенциал металлообработки поставки ATX на этом не заканчивается, вы найдете людей, использующих их для пайки сопротивлением в сообществе разработчиков моделей.

Итак, у вас все еще есть та куча металлических кирпичей под скамейкой со всех старых компьютеров, которые появились на вашем пути, но если вам повезет, прочитав это, вы получите немного вдохновения, которое может помочь вам что-то с ними сделать , Что бы вы ни делали, обязательно поделитесь этим с нами на Hackaday.io, и не забудьте прислать нам ссылку!

,

Как определить эффективный блок питания

Как определить эффективный блок питания?

Руководство, правила и положения

Одним из наиболее важных показателей эффективности блока питания является то, соответствует ли он рекомендациям Energy Star 5.0, а также соответствует ли он требованиям уровня эффективности 80 PLUS. Последнее относится в первую очередь к компьютерным источникам питания и признано во всем мире. Кроме того, если вы находитесь в европейской стране, заслуживают внимания соответствие CE и соответствие требованиям ErP.

Блоки питания 80 PLUS более эффективны

Спецификации, нормы и рекомендации, о которых мы только что упомянули, требуют высокой эффективности, а также повышения качества электроэнергии. Источники питания, которые соответствуют этим строгим правилам путем прохождения определенного набора тестов, могут быть помечены значком 80 PLUS, соответствующим их уровню эффективности. Хотя нагрузочные / стрессовые тесты могут не соответствовать тем, которые определены в спецификации ATX, в этом случае это приемлемо. Вот некоторые хорошие новости для наших европейских читателей: так как тесты проводятся с использованием нижней буквы U.Несмотря на напряжение, эти источники питания достигают еще более высокого уровня эффективности в сети 230 В.

80 PLUS: Титан, Платина, Золото, Серебро, Бронза

Первоначальная концепция сертификации 80 PLUS была пересмотрена, добавив новые, более строго определенные уровни эффективности. Сертификаты Bronze, Silver, Gold и Platinum имеют свои собственные требования. Таким образом, сертифицированный БП «80 PLUS Gold» или «80 PLUS Platinum» более эффективен, чем тот, который не является таковым. С другой стороны, более сложные схемы, необходимые для достижения этих уровней, обычно также приводят к повышению цен.

Ниже вы найдете таблицу, в которой показано, каких уровней эффективности должен достичь блок питания при данной нагрузке, чтобы получить оценку для определенного уровня сертификации.

КПД при нагрузке 10% КПД при нагрузке 20% КПД при нагрузке 50% КПД при нагрузке 100%
80 PLUS - 80% 80% 80% (PF> 0.9)
80 PLUS Бронза - 82% 85% (PF> 0,9) 82%
80 PLUS Серебро - 85% 88 % (PF> 0,9) 85%
80 PLUS Золото - 87% 90% (PF> 0,9) 87%
80 PLUS Платина - 90% 92% (PF> 0.95) 89%
80 PLUS Титан 90% 92% (PF> 0,95) 94% 90%

Сначала организация 80 PLUS сертифицировала только блоки питания со входом 115 В, однако недавно она также добавила сертификаты 230 В, предъявляя повышенные требования, поскольку потери энергии значительно выше при более высоких нагрузках с этим входом напряжения. В таблице ниже вы найдете внутренние сертификаты 80 PLUS 230V EU.

КПД при нагрузке 10% КПД при нагрузке 20% КПД при нагрузке 50% КПД при нагрузке 100%
80 PLUS - 82% 85% (PF> 0,9) 82%
80 PLUS Бронза - 85% 88% (PF> 0,9) 85%
80 PLUS Серебро - 87% 90% (PF> 0.9) 87%
80 PLUS Gold - 90% 92% (PF> 0,9) 89%
80 PLUS Platinum - 92 % 94% (PF> 0,90) 90%
80 PLUS Титан 90% 94% (PF> 0,95) 96% 94%

Когда выключено, то на самом деле не выключено: несколько слов о энергопотреблении в режиме ожидания

Когда вы выключаете компьютер, блок питания на самом деле не отключается полностью.Это необходимо для работы таких функций, как Wake-on-LAN. Дело в том, что источник питания продолжает потреблять некоторое количество энергии (называемое вампирским или фантомным питанием), даже когда компьютер выключен. Более новые блоки питания, особенно те, которые продаются в Европе и сертифицированы как совместимые с ErP / EuP, потребляют менее 0,5 Вт в этом режиме ожидания. Если вы серьезно относитесь к экономии энергии, выберите более новую модель с поддержкой ErP Lot6 2013.

Какие шины питания важны?

Это подводит нас к одному из важнейших моментов современных источников питания, а именно - мощности, которую они могут подавать при различных напряжениях.В настоящее время ПК получают большую часть своей мощности от шины +12 В. Для сравнения, два других напряжения, 3,3 и 5 В, играют гораздо менее важную роль. Вот почему вы можете использовать следующее в качестве практического примера: если шина 12 В блока питания может обеспечить всю необходимую мощность с запасом места, то и более низкие напряжения также достаточны.

Однако, это не обязательно так. Давайте сравним технические характеристики двух моделей блоков питания:

Изображение 1 из 2

Изображение 2 из 2

Разница довольно очевидна.Несмотря на то, что вторая модель рассчитана как блок мощностью 550 Вт, ее направляющие +12 В составляют всего лишь 380 Вт, и даже это верно только в том случае, если другие направляющие не испытывают напряжения одновременно! Никому не нужно 315 Вт на шинах 3,3 и 5 В. На практике этот источник питания, вероятно, достигнет своего предела при нагрузке 350 Вт на шине 12 В.

По иронии судьбы, даже хороший блок питания на 425 Вт может потреблять больше энергии, чем эта модель на 12В. Не поддавайтесь на подобные хитрости.

Первоначальная стоимость против. Энергосбережение

Качественные продукты изначально стоят дороже, но это не обязательно , а всегда означает более низкую стоимость в долгосрочной перспективе.Вот почему мы вкратце рассмотрим несколько конкретных компонентов и их цены, чтобы определить, какой тип блока питания наиболее целесообразен в данной среде, и какой экономии вы можете достичь, если таковая имеется. Некоторые результаты могут вас удивить!

Недостаточно сосредоточиться исключительно на финансовом аспекте, потому что мы также должны учитывать долговечность, надежность и безопасность. Более подробно об этом мы поговорим на следующей странице.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о